摘 要：本文從人工防雹科技、人工增雨科技2個方面綜述了寧夏人工影響天氣科技發(fā)展歷程，介紹了寧夏人工影響天氣科技工作取得的科研成果，分析了存在問題，并從聚焦關鍵核心技術攻關、重視開展野外科學試驗、加強人才和專業(yè)隊伍建設3個方面提出對策及建議，旨在為推動寧夏人工影響天氣工作發(fā)展提供借鑒參考。

關鍵詞：氣象科技史； 人工影響天氣； 學科發(fā)展

中圖分類號：P48"""""" 文獻標識碼：A"""" 文章編號：1002-204X（2023）02-0046-06

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2023.02.012

Review and Prospect of the Development

of Artificial Weather Modification Technology in Ningxia

Chang Zhuolin， Sang Jianren， Shu Zhiliang， Dang Zhangli

（Key Laboratory for Monitoring， Warning and Risk Management of Agricultural Meteorological Disasters in Dry Areas， China Meteorological Administration， Yinchuan， Ningxia 750002）

Abstract This paper summarizes the development process of artificial weather modification technology in Ningxia from two aspects： artificial hail suppression technology and artificial rain enhancement technology. It introduces the scientific research achievements of artificial weather modification technology in Ningxia， analyzes the existing problems and proposes countermeasures and suggestions from three aspects： focusing on key core technology research， emphasizing field scientific experiments and strengthening talent and professional team construction. This paper intends to provide reference for promoting the development of weather modification work in Ningxia.

Key words History of meteorological technology; Artificial weather modification; Discipline development

寧夏回族自治區(qū)是以農(nóng)業(yè)為主的省份，歷年受干旱、冰雹災害影響嚴重，是全國干旱危害最嚴重的地區(qū)之一（年平均降水量為200～600 mm），天然水資源總量在全國居末位。冰雹也是寧夏主要氣象災害之一，平均每年受雹災面積達2.67萬hm2（40萬畝），約占農(nóng)作物總播種面積的3.2％。多年來，寧夏各級人工影響天氣部門認真貫徹執(zhí)行中國氣象局和寧夏回族自治區(qū)黨委、政府的決策部署，扎實開展人工影響天氣工作，作業(yè)規(guī)模逐漸擴大，作業(yè)能力不斷提升，服務領域由抗旱減災向保障現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、生態(tài)修復、水資源安全等方面拓展并取得顯著成效。但面對新時期、新部署、新要求，對照黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展等重大戰(zhàn)略要求，寧夏人工影響天氣基礎業(yè)務服務能力尚不能滿足重大戰(zhàn)略實施、經(jīng)濟社會高質量發(fā)展和人民對美好生活向往的新需求，人工影響天氣科技支撐能力亟待向更高水平提升。人工影響天氣隊伍建設和投入保障機制亟待進一步完善，人工影響天氣安全監(jiān)管水平還需要進一步提升。站在“兩個一百年”奮斗目標的歷史交匯點上，總結回顧寧夏人工影響天氣科學技術發(fā)展的規(guī)律，展望其發(fā)展趨勢，以期推進寧夏人工影響天氣工作良好發(fā)展。

1 發(fā)展歷程

1.1 人工防雹科技發(fā)展歷程

寧夏開展人工防雹歷史悠久，明代寧夏駐軍已有火炮的配備，相傳清代固原地區(qū)農(nóng)民曾用將軍炮轟擊雹云，試圖戰(zhàn)勝雹災。20世紀50年代所用將軍炮多為過去遺留，其內裝黑火藥，再以黃土填滿打實，當雹云移近時，點燃藥捻對著雹云轟擊，發(fā)出爆炸聲，其防雹機制一般認為是聲波的沖擊振蕩作用。將軍炮安全性差、效率低，進行轟擊后，炮腔內常有余火未熄，時常發(fā)生燒傷事故。20世紀60年代初，寧夏開始引進和制造“空炸炮”，也稱“土迫擊炮”，其防雹機制一般也認為是聲波的沖擊振蕩作用，但其可以在離地數(shù)百米高度上爆炸，其爆炸聲音較將軍炮大。在寧夏普及土炮防雹時，空炸炮基本由寧夏本地生產(chǎn)，主要在寧夏石嘴山市平羅縣設有空炸炮加工廠，石嘴山化工廠曾研制“82”型空炸炮彈，在固原地區(qū)、海原縣、西吉縣、隆德縣各建立有1個空炸炮彈廠，海原縣還有1個土炮工廠。由于空炸炮的爆炸高度一般只有300 m左右，不能打到冰雹云內部，寧夏回族自治區(qū)氣象局曾用牛皮紙作外殼，用鐵皮作尾翼，黑火藥做推進劑手工制土火箭進行防雹。由于沒有卡具，燃燒室內的火藥填充密度達不到要求，發(fā)射高度不高，彈道不穩(wěn)，容易炸膛，沒有推廣應用[1]。1975年西吉炮彈廠購進1部40 t油壓機，制造1套卡具生產(chǎn)出小型火箭，發(fā)射高度達到2 800～3 200 m，在固原地區(qū)投入使用。1977年，寧夏回族自治區(qū)人工影響天氣辦公室派出技術人員與西吉炮彈廠協(xié)作，經(jīng)過7個月的反復試驗，成功研制寧夏“501”型防雹增雨火箭，研制成功后進行了小批量生產(chǎn)。由于黑火藥是手工生產(chǎn)，配方掌握不夠嚴格，影響到火藥質量，使得火箭發(fā)射彈道不穩(wěn)，1978年試用以后就停止生產(chǎn)。1973年寧夏軍區(qū)將民兵退役的6門“三七”高炮調撥給固原地區(qū)進行防雹試用，其射程超過7 km，可將炮彈直接射入雹云爆炸，使得大量碘化銀微粒進入云內爭奪水分，以達到降低雹災的目的[1]。到20世紀80年代，“三七”高炮逐漸代替“土火箭”成為寧夏防雹作業(yè)的主要設備。到1987年寧夏防雹用“三七”高炮增加到56門。地面防雹作業(yè)手段由土炮、空炸炮和土火箭防雹作業(yè)逐步發(fā)展到“三七”高炮防雹作業(yè)。防雹和增雨作業(yè)的原理也由爆炸沖擊波和聲波沖擊作用轉變?yōu)榈饣y引晶催化原理。1989年固原行署氣象局成立“三七”高炮維修車間，負責寧夏防雹高炮的維修，一直運行至今。1974年寧夏回族自治區(qū)科學技術委員會撥款購置1部3 cm“711”車載雷達，為固原地區(qū)防雹服務。1976年，在六盤山氣象站設立“711”雷達站，用以指揮各高炮點進行防雹作業(yè)。人工防雹作業(yè)逐漸由主觀無序作業(yè)向科學指揮有序作業(yè)發(fā)展。1988年根據(jù)防雹工作的需要，建立了由六盤山雷達站到固原防雹辦、隆德縣氣象局、西吉縣氣象局、涇源縣氣象局、彭陽縣氣象局的400 M無線通信網(wǎng)。1990年建立了六盤山400 M無線中轉臺，初步建立了固原地區(qū)防雹作業(yè)指揮通信網(wǎng)，加快了防雹作業(yè)指揮信息傳遞，提高了高炮防雹作業(yè)效果。2003年建成寧夏新一代火箭高炮防雹作業(yè)系統(tǒng)，地面人工防雹和增雨規(guī)模不斷擴大，作業(yè)目的由原來單純的南部山區(qū)防雹作業(yè)調整為寧夏防雹作業(yè)，作業(yè)時間由原來夏季延長到全年，基本形成地面高炮、火箭聯(lián)合防雹作業(yè)體系。同時，銀川和六盤山兩部數(shù)字化多普勒天氣雷達先后建成并投入使用，極大提高了對各類降水天氣的監(jiān)測識別能力，地面火箭、高炮作業(yè)科學性大大提升。2017年寧夏氣象災害防御中心成立，與寧夏人工影響天氣中心合署辦公，開始在六盤山區(qū)建設地形云野外科學試驗基地，微雨雷達、云雷達、X波段雙偏振雷達、風廓線雷達、雨滴譜儀等一系列先進探測設備的布設，豐富了六盤山區(qū)的冰雹監(jiān)測手段，推進了寧夏人工防雹工作朝著更加高效、更加科學化的方向邁進。

1.2 人工增雨科技發(fā)展歷程

1960年，由于寧夏南部山區(qū)夏秋連旱，8月下旬，由蘭州空軍派出立-2飛機1架，寧夏人委責成寧夏氣象局負責，并從農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳、寧夏回族自治區(qū)氣象局等單位抽調人員組成增雨作業(yè)組，用鹽粉作催化劑，在同心縣上空進行3架次飛行作業(yè)，播撒鹽粉2 t。由于不了解云層條件和機型較小，飛行高度低，催化作業(yè)后，雖有微量降水，但增雨機制和效果不清，次年再未進行作業(yè)。1974年寧夏恢復飛機人工增雨試驗，6月寧夏成立人工影響局部天氣試驗研究領導小組，組成降雨作業(yè)組，調用武漢空軍C-46飛機1架，用尿素和鹽粉作催化劑，當年飛機作業(yè)8架次，并初步獲得較好效果。1974—1982年先后用C-46、伊爾-12、伊爾-14等機型，進行降雨催化，并在飛機腰窗安裝1套仿蘇云霧觀測儀器，獲取一大批云霧資料。開展了跨區(qū)域飛機增雨工作，飛行區(qū)域擴展到阿拉善左旗的吉蘭泰以南地區(qū)。期間，1975年開始使用碘化銀水溶膠，將碘化銀溶解于丙酮，先制成碘化銀丙酮溶液，再配置成碘化銀水溶膠，用水泵加壓霧化噴灑。1978年將尿素、硝酸銨按比例用蒸氣溶解制成飽和溶液，用冷壓加壓自動噴灑。在飛機人工增雨作業(yè)實現(xiàn)半自動化。1982年開始使用干冰（固態(tài)二氧化碳）作催化劑，由寧夏化肥廠生產(chǎn)。1983年，寧夏停止飛機人工增雨試驗。1988年恢復了寧夏飛機人工增雨試驗。飛機人工增雨作業(yè)任務由寧夏氣象科研所承擔，并向武漢航空公司租用伊爾-14飛機1架。1980—1990年在飛機上安裝了由美國粒子測量公司生產(chǎn)的FSP測量系統(tǒng)，有FSSP、2D-C、2D-P 3個探頭，獲取了一批新的云霧資料[1]。為了提供有效方便的機載催化劑播撒設備，到1991年，飛機人工增雨作業(yè)區(qū)主要集中在鹽池縣、同心縣、固原地區(qū)，并租用廣州空軍13師安-26飛機1架，作業(yè)時間為5—7月底。1992年，在空軍某部賀蘭山機場建成賀蘭山機場增雨基地。1994年在做好寧夏飛機增雨作業(yè)的同時，支援青海省、甘肅?。ㄌm州市、定西市、天水市、慶陽市）、陜西榆林地區(qū)、定邊縣等地開展跨區(qū)域飛機人工增雨作業(yè)。1995年，寧夏氣象科學研究所引進美國播撒器技術，經(jīng)過4年研究試驗改進，完成ZY-Ⅱ型機載碘化銀播撒器定型工作，在甘肅、青海、陜西、廣西、江蘇、安徽、河南和北京等?。ㄊ校┩茝V使用，獲寧夏科協(xié)首屆科技發(fā)明展示會金獎。1996年，飛機增雨作業(yè)除繼續(xù)使用713天氣雷達數(shù)傳資料和PMS云粒子測量系統(tǒng)，增加衛(wèi)星云圖資料，開通固原、銀南兩地區(qū)通信網(wǎng)絡。1999年，首次購置并使用GPS全球定位系統(tǒng)，其清晰準確的飛行軌跡和詳細的飛行數(shù)據(jù)為人工增雨作業(yè)提供了科考依據(jù)，增加了科技含量。2002年，面對寧夏水資源短缺的嚴峻形勢，寧夏回族自治區(qū)政府決定將飛機人工增雨工作的目標由單純抗旱保豐收、保障南部山區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展調整為保障整個寧夏生態(tài)環(huán)境建設，飛機人工增雨工作規(guī)模擴大，作業(yè)范圍由南部山區(qū)擴大到寧夏全境，作業(yè)時間由歷年的4月初—7月初延長到3月底—10月中旬。當年，飛機人工增雨作業(yè)分兩期進行，分別為4月21日—7月4日和8月10日—9月27日。2003年，在銀川濱河新區(qū)建成寧夏人工影響天氣試驗基地，飛機人工增雨外場作業(yè)地點由空軍某部賀蘭山機場調整到銀川河東機場。2004年，增雨飛機改為租用中國飛龍專業(yè)航空公司飛機，作業(yè)區(qū)覆蓋寧夏全境，增雨重點在寧夏中部干旱帶。2008年，增雨飛機改為租用蘭州軍區(qū)運七型軍用運輸機開展飛機人工增雨工作，作業(yè)區(qū)覆蓋寧夏全境。2010年，機載播撒設備更新為新型碘化銀焰條發(fā)生器，進一步提升了催化劑運輸、存儲、使用方面的安全性[2]。2013年飛機增雨作業(yè)區(qū)域覆蓋內蒙古西部的阿拉善盟、烏海市、陜西榆林地區(qū)的靖邊縣、定邊縣等地域，跨區(qū)域作業(yè)面積為10萬km2。2014—2021年，增雨飛機改為租用成都軍區(qū)運七型軍用運輸機開展飛機人工增雨工作。2017年寧夏氣象災害防御技術中心成立，飛機增雨工作由寧夏氣象科學研究所調整到寧夏氣象災害防御技術中心。地面增雨作業(yè)方面，1997年寧夏回族自治區(qū)下發(fā)關于《進一步加強人工影響天氣工作的通知》，要求各縣除開展防雹作業(yè)，干旱時期要進行高炮增雨作業(yè)。2003年，寧夏氣象局成立“區(qū)級（灌區(qū)）人工影響天氣作業(yè)指揮中心”，在人工影響天氣專項經(jīng)費支持下，寧夏氣象局購置火箭發(fā)射架47部，綜合利用大氣監(jiān)測、探測等資料，組織實施寧夏全境飛機增雨、川區(qū)火箭防雹增雨作業(yè)和效果評估工作，并承擔對山區(qū)高炮（火箭）防雹增雨指揮中心的技術指導。2004—2008年分別購置火箭發(fā)射架11部、13部、12部、2部、10部。2010年3月，撤銷“區(qū)級（灌區(qū)）人工影響天氣作業(yè)指揮中心”，成立“寧夏人工影響天氣中心”與寧夏氣象科學研究所合署辦公，2010年購置火箭發(fā)射架3部。在寧夏人工影響天氣作業(yè)能力一期工程的支持下，2015—2016年期間購置火箭發(fā)射架64部。2016年12月29日，根據(jù)寧夏回族自治區(qū)機構編制委員會印發(fā)的《關于調整寧夏氣象局地方氣象服務機構有關事項的通知》（寧編發(fā)〔2016〕39號），寧夏氣象局印發(fā)《寧夏氣象局關于成立寧夏人工影響天氣中心的通知》（氣發(fā)〔2016〕145號），成立寧夏回族自治區(qū)人工影響天氣中心。該中心屬地方氣象服務機構，正處級事業(yè)單位，委托寧夏氣象局管理，與寧夏氣象災害防御技術中心合署辦公。2020年地面煙爐作業(yè)系統(tǒng)投入使用，作業(yè)手段更加豐富。寧夏共建成地面煙爐作業(yè)點20個，主要分布在牛首山、香山、南華山、六盤山等山區(qū)，其中：牛首山1個，香山3個，南華山4個，六盤山12個。2020—2021年，該中心與華中科技大學合作在六盤山選擇了3個地方開展了帶電粒子催化新技術試驗。

2 科研成果

2.1 探測設備建設

1991年前在固原地區(qū)布設測雹板網(wǎng)，共布測雹點29個，覆蓋面積達1 169 km2，測雹板網(wǎng)布設密度為1個/40 km2。1995年，在寧夏回族自治區(qū)科學技術廳的支持和成都氣象學院的幫助下，完成了六盤山“711”天氣雷達數(shù)字化工作；2005年中衛(wèi)“711”天氣雷達升級改造為“713”C型數(shù)字雷達；2003年、2004年、2015年銀川市、固原市、吳忠市分別建成新一代天氣雷達，覆蓋寧夏全境的人工影響天氣雷達探測網(wǎng)基本建成。2017年開始，在西北人工影響天氣能力建設等項目的支持下，在寧夏六盤山區(qū)集中布設人工影響天氣專業(yè)探測設備。先后在六盤山東西兩側及六盤山頂布設8個自動氣象站梯度站，布設全固態(tài)Ka波段云雷達4部、雨滴譜儀11部、多通道微波輻射計2部、微雨雷達3部、全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)大氣探測站（GNSS/MET）9個、三維超聲測風儀11臺、霧滴譜儀1臺、云凝結核計數(shù)器（CCN）1部、X波段雙偏振雷達2部、激光云高儀4部。

2.2 野外科學試驗的開展

1994—1995年6月，利用美國MEE公司生產(chǎn)的130型云凝結核計數(shù)器在賀蘭山機場觀測點開展試驗，分析云凝結核濃度特征；1996年和1997年4—5月分別在內蒙古吉蘭泰氣象站、阿拉善右旗氣象站和寧夏賀蘭山機場氣象站、鹽池氣象站開展野外觀測，觀測項目有微氣象觀測、土壤濕度和溫度、三分量脈動風速測量、分光直接輻射表、TSP，采用An天erson采樣器觀測沙塵粒子質量譜，用美制ASP粒譜儀觀測沙塵粒子的濃度譜、表面積譜和體積譜，并對所采沙塵粒子進行化學組成分析；2018—2020年，在寧夏六盤山區(qū)開展六盤山區(qū)地形云人工增雨技術研究野外科學試驗[3-5]；2020年開始，在六盤山區(qū)開展第二次青藏高原綜合科學考察研究第一子項目“西風-季風協(xié)同作用及其影響”、第四子項目“極端天氣氣候事件與災害風險”、第七子項目“六盤山云降水過程綜合觀測試驗”。

2.3 云和降水的微物理研究

利用1988—1989年5—7月人工增雨作業(yè)期間，用TPZ-2型含水量儀、鋁箔取樣器和TPM-1型云滴譜儀，對18次降水天氣過程、25架次飛行作業(yè)取得的408份含水量資料、299份冰雪晶資料和276份云滴譜資料，系統(tǒng)分析寧夏夏季降水性層狀云的微結構特征。云滴譜的譜分布采用Ｎ＝ar2exp（-br）這一形式來擬合。低槽冷鋒天氣、青海低渦天氣和西風小槽天氣下高層云平均云滴濃度分別為240.6、442.3、55.3個/m3；平均直徑分別為4.4、3.8、4.5 μm。三類天氣條件下高層云平均譜分布中的系數(shù)a分別為14.706、10.555和0.898，系數(shù)b分別為0.571，0.524和0.427。雪晶濃度隨溫度（高度）的分布出現(xiàn)峰值。低槽冷鋒天氣高層云中雪晶濃度分別在-5 ℃和-8 ℃處出現(xiàn)2個濃度峰值，其中：峰值濃度分別為400個/m3和500個/m3；青海低渦型天氣高層云雪晶濃度約在-7 ℃達到極大值，其中：峰值濃度為170個/m3。含水量隨溫度（高度）的分布也呈現(xiàn)多峰的特點，其平均值為0.05～0.11 g/m3。含水量的水平分布呈現(xiàn)不均勻性，在140 km的飛行中，在4.34 km高度上共取4個樣本，含水量最小為0.2 g/m3，最大為1.11 g/m3，起伏達455%。在對層狀云的個例探測中發(fā)現(xiàn)，層狀云中存在對流泡，其云滴濃度變化在28.0～1 294.4個/m3，相差達2個量級。從地面雨強上看，雨強從1 mm/h增加到最大雨強18 mm/h，根據(jù)雨強峰值持續(xù)時間、高空風速，以及雷達回波分析推算，層狀云中對流泡水平尺度小于10 km[6-7]。

2.4 雹云微物理學及防雹效果研究

利用采自寧夏南部山區(qū)的10個大雹塊做成厚切片，共取43個冰樣，分析其同位素氫-氘的含量。對寧夏南部山區(qū)5個雹暴的395個冰雹做切片分析，結果表明，霰胚占66.4％，凍滴胚占33.6％。對10個雹塊的同位素氘和晶體分析發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)霰胚的生長溫度為-23～-12 ℃，凍滴胚形成的溫度為-14～-8 ℃，霰胚的生長高度比凍滴胚形成的高度平均高1 000 m以上，霰胚還呈現(xiàn)多個生長層的特點，并由晶體分析方法推斷冰雹在云中的生長條件。對南部山區(qū)22個冰雹過程的62份雹譜資料進行分析，結果表明，雹譜呈3種類型：單峰型（30.9%）、單調下降型（41.9％）和雙峰型（19.4％），其他類型占7.8%。用參數(shù)法擬合雹譜，并與指數(shù)譜進行比較，由實測資料計算建立等效雷達反射率因子與動量通量之間的關系，其相關系數(shù)為0.97，顯著性水平小于0.01?；诒⑷彰芏鹊母拍?，采用柯爾莫哥洛夫分布函數(shù)檢驗方法，檢驗固原地區(qū)雹日密度為正態(tài)分布。將1958—1975年資料作為未防雹年代樣本，1976—1991年資料作為防雹年代樣本，經(jīng)t檢驗，二者差異顯著，且防雹后雹日密度絕對減少值大于24.8%的概率是90%。利用包括冰晶濃度預報方程和播撒物質守恒方程的二維冷云模式，對所模擬的超級單體風暴進行不同播撒位置、不同播撒高度、不同播撒劑量、不同播撒時刻的對比試驗。結果表明，播撒位置一般選在強上升氣流中心區(qū)略下方的較弱區(qū)時，有利于消雹；播撒選在雹云發(fā)展初期24 min時進行，超級單體雹云比弱單體雹云催化時間可推遲5～6 min；播撒劑量對于超級單體、弱單體基本相同，需要播撒460 g/km的碘化銀粒子會獲得防雹效果[8-11]。

2.5 大氣氣溶膠研究

寧夏氣象科學研究所于1994年6月—1995年7月，在銀川和巴音浩特每個工作日10：00取樣，所取樣本在南京氣象學院冷云室進行活化處理，對銀川和巴音浩特兩地冰核濃度進行測量及分析。1994—1995年6月，寧夏氣象科學研究所利用美國MEE公司生產(chǎn)的130型云凝結核計數(shù)器在賀蘭山機場觀測點共取觀測資料61組。利用1994年6月6—30日10：00資料分析云凝結核濃度的平均特征：沙塵粒子能夠改變云和大氣的輻射特性，從而對氣候變化產(chǎn)生影響；某些沙塵粒子還可作為冰核，對云和降水乃至人工影響天氣作業(yè)效果產(chǎn)生重要影響[3-5]。

1996年，寧夏氣象科學研究所獲批國家自然科學基金項目“賀蘭山地區(qū)沙塵暴若干問題的觀測研究”。研究人員通過野外觀測和對所采沙塵粒子進行化學組成分析，對賀蘭山地區(qū)沙塵現(xiàn)象得出如下結論：①賀蘭山地區(qū)4、5月份沙塵暴發(fā)生頻率最高，起沙的10 min平均風速閾值為5.0～5.3 m/s，賀蘭山對沙塵暴具有縮減風速和阻擋沙塵傳輸?shù)淖饔?，并促使山體兩側最高沙塵暴頻數(shù)相應的風速范圍有明顯差異。②沙塵天氣下，氣溶膠光學厚度迅速增大，揚沙和沙塵暴出現(xiàn)初期即大于1.0，比晴空條件下增大1個數(shù)量級。渾濁度系數(shù)的增大和波長指數(shù)的減小可靈敏地表示沙塵含量的增多和較大粒徑含量的比例增大。③當出現(xiàn)沙塵天氣時，賀蘭山西側的TSP濃度一般均大于東側。④賀蘭山地區(qū)沙塵樣本中以地殼類元素濃度最高。⑤該地區(qū)氣溶膠尺度數(shù)濃度譜均為單峰型，無沙塵現(xiàn)象時峰值比較穩(wěn)定，表面積譜、質量譜主要是3峰型，部分為2峰型。當發(fā)生沙塵天氣時，峰值移向較大尺度，強度越大，峰值直徑越大[3-5]。

2.6 六盤山區(qū)地形云研究

基于六盤山地形云野外科學試驗基地，寧夏氣象工作者也開展了地形云催化增雨的系列研究工作。初步成果體現(xiàn)在以下幾個方面①對特種觀測資料的質量控制[12-13]。針對微波輻射計資料，設計垂直變化強度極值檢查、標準差檢查、極值檢查、奇異值檢查等方法，選用不同門限值進行質控；綜合利用寧夏六盤山區(qū)微雨雷達、云雷達和微波輻射計資料，建立了最優(yōu)融化層亮帶識別方法。②地形云水資源評估問題?；谖⒉ㄝ椛溆?、GNSS/MET、ERA-Interim等資料多角度分析研究六盤山區(qū)空中水汽條件、降水效率及增雨潛力，明晰了近30年平均狀態(tài)下六盤山區(qū)各站點的空中水汽條件特征，為該地云水資源開發(fā)提供可參考性依據(jù)。③地形云宏微觀結構特征問題[14-16]。使用最優(yōu)融化層亮帶識別及概率分布統(tǒng)計方法，對比分析了六盤山區(qū)夏秋季山脊和山谷典型對流云、層狀云和淺積云降水過程中的云宏觀特征及層狀云降水融化層亮帶特征，并針對六盤山區(qū)夏秋季典型層狀云降水對比分析了山脊和山谷站的融化層亮帶特征和各層的滴譜分布特征；對長時間序列、多降水個例的不同高度雨滴譜特征進行了分析研究，發(fā)現(xiàn)對于對流云降水樣本不同高度雨滴譜未呈現(xiàn)規(guī)律特征，而對于層狀云穩(wěn)定性降水樣本分析發(fā)現(xiàn)不同高度雨滴譜參量及分布特征較為明顯。綜合FM-120霧滴譜儀和散射式能見度儀觀測資料分析，發(fā)現(xiàn)六盤山站霧發(fā)展、消散階段持續(xù)時間短，成熟階段持續(xù)時間長，具有譜寬拓寬現(xiàn)象；過冷霧的滴譜呈單峰分布暖霧的滴譜呈雙峰分布。④地形對區(qū)域降水分布影響及地形降水概念模型建立等。根據(jù)降水量與山體海拔高度、與主體山峰距離的統(tǒng)計關系，結合中低層氣流場與山地地形的相互作用分析和中尺度模式模擬，得出六盤山地形對區(qū)域降水分布的影響機理。⑤地形云催化人工增雨作業(yè)指標研究。利用RPG-HATPRO-G4微波輻射計，研究六盤山地區(qū)94個不同類型降水個例降水前云液態(tài)水含量的躍變時間。陣性降水開始前15 min發(fā)生躍增，連續(xù)性小雨無明顯躍增，連續(xù)性中雨40 min內有2個先增后減的過程，連續(xù)大雨降水前10 min和3 min各有1次劇烈躍增，間歇性降水前12 min出現(xiàn)躍增。

3 存在問題

盡管在前期相關規(guī)劃及建設項目的支持下，寧夏飛機作業(yè)能力、地面作業(yè)能力、安全監(jiān)管水平、生態(tài)服務保障能力等方面取得了一定的成績，并初步建立了六盤山地形云野外科學試驗基地，布設了一定數(shù)量的探測設備，也取得了初步的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。但是寧夏當前人工影響天氣工作的科技水平、服務能力與新形勢下人工影響天氣發(fā)展需求不相適應的矛盾仍然十分突出。

3.1 人工影響天氣作業(yè)能力建設還有待提升

探測能力及作業(yè)裝備性能不能滿足寧夏空中云水資源開發(fā)的需求。特別是增雨飛機作業(yè)方面，隨著國防和軍事現(xiàn)代化發(fā)展，空軍用于支持地方抗旱增雨的飛機日趨緊張。一方面，部隊訓練任務重，安排飛機困難；另一方面，適合增雨作業(yè)的飛機服役期滿，正在逐漸淘汰。目前，部隊派出用于增雨（雪）的飛機多為老舊機型，性能不高，且經(jīng)常更換，無法安裝必要的作業(yè)探測設備及先進的通信和指揮系統(tǒng)。在空中云水資源監(jiān)測和作業(yè)條件捕捉、作業(yè)方案設計和作業(yè)指揮通信等方面存在不足，也限制了人工影響天氣作業(yè)科技水平和飛機增雨作業(yè)能力的進一步提高。在六盤山基地雖然已經(jīng)布設了一定數(shù)量的專業(yè)探測設備，但目前仍然缺少諸如風廓線雷達、激光雷達等大型設備，無法有針對性地對目標云系進行有效、連續(xù)、跟蹤探測。因此，難以科學準確地確定催化潛力、催化時機、催化部位和催化劑播撒量，遠遠不能滿足人工影響天氣業(yè)務的需求。

3.2 人工影響天氣安全監(jiān)管水平依然不高

人工影響天氣物聯(lián)網(wǎng)建設尚未完成，地面高炮的自動化率目前僅為25%，寧夏僅有1個作業(yè)點安裝有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，存在安全可靠性差、催化效率低、信息化水平不高等問題。此外，作業(yè)性能不高或不全，缺乏新型作業(yè)裝備及時替換更新，作業(yè)適應性較差，更新、升級超期服役地面作業(yè)裝備工作進展緩慢，標準化作業(yè)點的標準程度有待提升。

3.3 人工影響天氣新技術開發(fā)及應用水平不高

人工影響天氣新技術開發(fā)及應用水平不高，主要表現(xiàn)在對人工影響天氣關鍵技術研究不足，缺少專項的研究試驗工作，配套的人員、場所、資金等研究條件也有待改善。六盤山試驗示范點特種觀測設備觀測資料向省級氣象局實時傳輸和資料的業(yè)務化應用仍存在較大困難。使用效果評估統(tǒng)計檢驗系統(tǒng)時，雨量信息的調用格式還需要進行相應的轉化，操作不便，與現(xiàn)有的人工影響天氣業(yè)務系統(tǒng)沒有對接；云雷達目前只能存儲六盤山氣象站本站配備的電腦存儲數(shù)據(jù)和產(chǎn)品顯示，人工影響天氣指揮中心只能通過遠程連接的方式進行查看，不能及時拷貝數(shù)據(jù)進行資料分析。

4 對策及建議

4.1 聚焦關鍵核心技術攻關

開展人工增雨（雪）、防雹、防霜、消云減雨機制等基礎研究。推進人工影響天氣作業(yè)優(yōu)化方案構建、人工影響天氣新型催化設備、新型催化劑使用等應用研究。加大地形云水資源開發(fā)和人工防霜等重大科技攻關力度，深入開展云宏、微觀物理結構特征、形成機制及降水機理，云—輻射—氣溶膠—降水的相互作用，云微觀物理參數(shù)化方案和次網(wǎng)格參數(shù)化方案，復雜下墊面陸面過程、果園霜凍精細化預報及霜凍防御風險管理等研究。著力在云水資源評估監(jiān)測預報、作業(yè)條件監(jiān)測預報、作業(yè)催化實施、效果檢驗和效益評價等關鍵技術上實現(xiàn)突破。推進人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等技術應用。

4.2 重視野外科學試驗開展

在六盤山區(qū)建設地形云野外科學試驗基地，推動云-氣溶膠-降水綜合探測系統(tǒng)建設、六盤山地形云觀測試驗計劃開展，以及基礎保障能力建設，實現(xiàn)大氣物理與大氣環(huán)境領域重大科學研究試驗、人工影響天氣新裝備和云霧降水相關探測裝備試驗、云霧降水環(huán)境試驗、人工影響天氣作業(yè)指揮實習與科普教育體驗五大功能。針對制約人工影響天氣業(yè)務發(fā)展的重大關鍵科技難題，積極申報云霧物理研究與云水資源開發(fā)重點實驗室，建立完善跨部門、跨行業(yè)、跨區(qū)域聯(lián)合科技攻關機制，加強科研設施、科學數(shù)據(jù)等科技資源共享，開展科技研發(fā)、技術集成、科技成果中試與轉化，為科技創(chuàng)新提供支撐和服務。

4.3 加強人才和專業(yè)隊伍建設

以骨干人才和優(yōu)秀青年人才為主體，圍繞寧夏重大戰(zhàn)略服務保障和現(xiàn)代化建設，以解決人工影響天氣重點領域關鍵科技難題為目標，建立寧夏人工影響天氣科技創(chuàng)新團隊，將人工影響天氣隊伍建設列入寧夏人才工程。采取自主培養(yǎng)和柔性引進人才相結合的方式，培養(yǎng)造就一批既擅長從事野外科學試驗，又能從事理論分析和研究的高層次人才隊伍。加強基層專業(yè)化隊伍建設，強化技術培訓，將作業(yè)人員納入政府公益性崗位，健全作業(yè)人員工資保障和獎勵機制，按照不低于最低工資標準保障作業(yè)人員的工資待遇。健全人工影響天氣作業(yè)人員勞動保護、人身意外傷害保險和公眾責任保險等保障制度。

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