李枚曼，喻乙耽，許 弋

（貴州省人工影響天氣辦公室，貴陽 550000）

貴州省位于西南地區(qū)云貴高原東斜坡地帶，處于西南印度洋、東部太平洋2大水汽通道上，降水量充沛，屬于亞熱帶潤濕型季風(fēng)氣候，但受季風(fēng)活動(dòng)的制約，降水時(shí)空分布不均，存在嚴(yán)重的季節(jié)性缺水，且廣泛分布的喀斯特地貌使蓄水保水能力差，臨時(shí)性干旱頻繁[1-6]。同時(shí)，重點(diǎn)流域、水庫蓄水減少和地下水水位下降，造成水力發(fā)電量下降和城市水源供應(yīng)緊張，以及能源保供需求緊張。飛機(jī)人工增雨是貴州開發(fā)空中水資源，實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)的有效工具，在積極開發(fā)空中云水資源、重點(diǎn)流域和水庫蓄水、降低森林火險(xiǎn)及生態(tài)水源涵養(yǎng)等方面提供質(zhì)量越來越高的服務(wù)保障，服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。本文利用自動(dòng)氣象站資料及新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品等分析了2021年7月17日影響貴州省西南部的一次降水過程，對(duì)此次飛機(jī)人工增雨服務(wù)過程和作業(yè)效果進(jìn)行分析研究。

1 天氣形勢(shì)及作業(yè)條件分析

1.1 增雨增蓄需求分析

根據(jù)貴州省氣象服務(wù)中心對(duì)2021年7月6日—16日全省降水監(jiān)測(cè)分析，降雨普遍集中于該省西北部地區(qū)，紅水河流域國家氣象站累計(jì)降水量在0.8 mm（長順）～24.1 mm（貞豐），與常年同期相比，流域均呈現(xiàn)偏少趨勢(shì)，總體偏少七至九成（圖1和圖2）。據(jù)森林火險(xiǎn)氣象等級(jí)預(yù)報(bào)顯示，7月17日南部地區(qū)森林火險(xiǎn)氣象等級(jí)較高。

圖1 2021年7月6日8時(shí)至7月17日8時(shí)累計(jì)降水量分布圖

圖2 2021年7月6日至7月16日降水量距平百分率

1.2 增雨作業(yè)條件分析

1.2.1 天氣形勢(shì)分析

受高空槽影響，低層850 hPa切變線在貴州省北部邊緣地區(qū)生成并自北向南方向移動(dòng)。受低渦切邊系統(tǒng)影響，貴州省的西南部將出現(xiàn)一次降雨天氣過程，云水條件、動(dòng)力條件均有利于在紅水河流域（貴州省境內(nèi)）開展增雨增蓄作業(yè)。

1.2.2 增雨作業(yè)條件分析

由CPEFS云模式產(chǎn)品可見，7月17日13:00—19:00紅水河流域（貴州省境內(nèi)）有降水性云系覆蓋，云系自西向東發(fā)展，最大過冷水含量超過2 mm，云系過冷水主要位于0～-10℃高度層（5800～7100 m），過冷水最大含量可達(dá)2 g/kg，有一定的增雨潛力。

2 增雨作業(yè)情況

2.1 作業(yè)方案設(shè)計(jì)及作業(yè)情況

2.1.1 航線設(shè)計(jì)

根據(jù)天氣系統(tǒng)自西北向東南方向移動(dòng)和降雨云團(tuán)演變的特點(diǎn)，重點(diǎn)考慮紅水河流域，設(shè)計(jì)飛行區(qū)域，飛行航線為：黃果樹機(jī)場(chǎng)—關(guān)嶺—長順—貞豐—冊(cè)亨—羅甸—貞豐—黃果樹機(jī)場(chǎng)。預(yù)計(jì)作業(yè)時(shí)間為7月17日14：00—17：00；預(yù)計(jì)在5200—5900 m實(shí)施作業(yè)。攜帶碘化銀960 g；預(yù)計(jì)航程為703 km，此次探空0℃層高度約為5 km，作業(yè)高度在0℃層以上。

2.1.2 作業(yè)情況

7月17日14：10—16：22對(duì)貴州省西南部地區(qū)實(shí)施了飛機(jī)增雨作業(yè)，軌跡為黃果樹機(jī)場(chǎng)—關(guān)嶺—長順—紫云—冊(cè)亨—望謨—黃果樹機(jī)場(chǎng)。飛機(jī)于14：10起飛，16：22降落，15：08—15：56為播撒催化劑作業(yè)時(shí)段，飛行線路與規(guī)劃方案基本吻合。

2.2 作業(yè)合理性分析

2.2.1 衛(wèi)星反演產(chǎn)品分析

由2021年7月17日16:00—18:00FY-2G衛(wèi)星反演產(chǎn)品分析（如圖3至圖5所示），作業(yè)區(qū)域有云系覆蓋，云頂高度在6～13 km，云系深厚，云頂溫度在-40～-60℃之間，作業(yè)催化區(qū)域有云體發(fā)展并東移，所選區(qū)域云中有效粒子半徑平均值隨著云體發(fā)展呈增長趨勢(shì)，說明作業(yè)區(qū)域具有較好的冷云催化增雨作業(yè)條件。

圖3 2021年7月17日16時(shí)、17時(shí)和18時(shí)作業(yè)區(qū)域云頂高度演變特征

圖4 2021年7月17日16時(shí)、17時(shí)和18時(shí)作業(yè)區(qū)域云頂溫度演變特征

圖5 2021年7月17日16時(shí)、17時(shí)和18時(shí)作業(yè)區(qū)域有效粒子半徑演變特征

2.2.2 雷達(dá)產(chǎn)品分析

從2021年7月17日作業(yè)區(qū)附近的貴陽雷達(dá)回波組合反射率及回波剖面演變來看，催化區(qū)受強(qiáng)降水云系控制，降水云系前沿回波發(fā)展旺盛，以對(duì)流云降水為主，0℃層最大回波強(qiáng)度超過45 dBZ，回波頂高超過12 km。云系結(jié)構(gòu)為積層混合降水云系，作業(yè)時(shí)機(jī)和部位合理，典型時(shí)刻雷達(dá)回波垂直剖面如圖6所示。

圖6 2021年7月17日催化云團(tuán)移動(dòng)方向的雷達(dá)回波垂直剖面（16:52）

2.2.3 催化劑類型和作業(yè)高度分析

由2021年7月17日8時(shí)貴陽探空資料反演云結(jié)構(gòu)特征可以看出，8時(shí)貴陽市上空云層深厚，水汽條件充沛，在6～7 km高度有干冷空氣夾層，呈雙層結(jié)構(gòu)，低層水汽充沛，云水條件較好，滿足實(shí)施增雨作業(yè)的條件，作業(yè)催化劑選擇合理，作業(yè)高度合理。綜合以上對(duì)催化作業(yè)的高度、催化劑類型、FY-2反演產(chǎn)品云頂高度、云頂溫度及云中有效粒子半徑、雷達(dá)組合反射率的分析，該次人工增雨催化作業(yè)是合理的。

3 作業(yè)效果物理檢驗(yàn)分析

3.1 地面自動(dòng)氣象站逐小時(shí)降雨量分析

從地面小時(shí)雨量變化情況分析，地面雨帶隨著云系的移動(dòng)而移動(dòng)，自西向東方向移動(dòng)。飛行時(shí)地面無明顯降水，從飛行結(jié)束后的1—3 h地面的小時(shí)降水量不斷增加，局部可達(dá)50 mm。

3.2 雷達(dá)回波演變分析

從雷達(dá)回波演變情況看，云團(tuán)自西向東方向移動(dòng)，沿著云團(tuán)的移動(dòng)方向作垂直剖面，從平面分布圖和剖面圖（見圖7）中可以發(fā)現(xiàn)，催化開始時(shí)，作業(yè)區(qū)的雷達(dá)回波強(qiáng)度為0～35 dBZ，主要以20 dBZ回波為主，且回波垂直結(jié)構(gòu)上回波中心強(qiáng)度15～30 dBZ；催化1 h以后，回波強(qiáng)度增強(qiáng)，回波中心強(qiáng)度達(dá)40 dBZ，回波高度增加，15 dBZ以上回波區(qū)域頂高可達(dá)10 km以上；增雨作業(yè)2 h后，回波中心強(qiáng)度達(dá)55 dBZ，作業(yè)區(qū)的雷達(dá)回波主要以35 dBZ回波為主；增雨作業(yè)3 h后，雷達(dá)回波開始消散?？梢娫茍F(tuán)催化作業(yè)后，雷達(dá)回波強(qiáng)度增強(qiáng)。

圖7 2021年7月17日催化作業(yè)開始1 h、2 h和3 h催化云團(tuán)移動(dòng)方向上的雷達(dá)回波及垂直剖面

4 結(jié)論

通過對(duì)貴州省2021年7月17日飛機(jī)人工增雨作業(yè)過程分析，結(jié)論如下。

1）受高空槽影響，低層850 hPa切變線在貴州省北部邊緣地區(qū)生成并自北向南方向移動(dòng)，紅水河流域普遍有中到大雨，通過國家人影CPEFS模式、數(shù)值預(yù)報(bào)和探空資料分析，作業(yè)區(qū)域濕度條件較好，云系發(fā)展旺盛，過冷水含量充沛，暖區(qū)厚度大，具有一定的催化潛力。

2）作業(yè)區(qū)域內(nèi)云中有效粒子半徑平均值隨著云體發(fā)展呈增長趨勢(shì)，云系結(jié)構(gòu)為積層混合降水云系，貴陽市上空云層深厚，低層水汽充沛，云水條件較好，滿足實(shí)施增雨作業(yè)的條件，認(rèn)為此次作業(yè)是合理的。

3）此次飛機(jī)增雨作業(yè)區(qū)內(nèi)雷達(dá)回波強(qiáng)度和覆蓋面積有所增強(qiáng)，降水量也在作業(yè)后有明顯增大，通過物理檢驗(yàn)法可以檢驗(yàn)本次作業(yè)效果。