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长沙地区秋季降雨天气类型与飞机增雨技术研究

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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 长沙地区秋季降雨天气类型与飞机增雨技术研究 作者：徐冬英等 来源：《安徽农业科学》2015年第18期

摘要 统计分析2007～2011年长沙地区地面气象观测资料，得出秋季主要云系与基本特征；利用多普勒天气雷达和飞机人工增雨作业探测资料对主要作业云系进行宏微观分析，找出湖南秋季飞机人工增雨作业的主要催化对象和催化方式；使用中尺度WRF模式对作业天气过程进行了数值模拟，结合全省中小尺度气象站网雨量资料和多普勒天气雷达回波情况对作业效果进行检验与评估。结果表明，湖南秋季飞机人工增雨作业云系主要是四类，包括Fn Scop、Fn Asop、Cb和Actra等；飞机增雨对积层混合云系中的积状云播撒冷云催化剂，可以取得较好的人工增雨效果，对其中的层状冷云进行冷云催化效果次之；而对状态稳定、维持时间较长的层状暖云进行暖云催化剂播撒作业仅可以降毛毛雨。

关键词 飞机；人工增雨；积层混合云；层状云；秋季降雨；天气类型 中图分类号 S423+.9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）18-219-04 湖南省于1959年起开展飞机人工增雨试验研究，是国内开展人工影响天气试验研究较早的省份之一。2010年起湖南恢复了飞机人工增雨作业机制，目前该工作正在朝常态化方向发展。20世纪70年代以前开展的飞机人工增雨作业主要是用大颗粒的盐粉催化浓积云[1]。现在无论播撒装备、催化技术均较以前有明显提高，其催化对象、催化方式与过去均截然不同。层状冷云是我国北方春秋旱季的主要降水云和人工增雨对象，层状云中升速较小，催化高度宜高，而温度>-5 ℃区，特别是>-3 ℃区，除对流强升速区外，引晶增雨的效果比较差[2]。在湖南夏秋时节仍会较多出现发展较强的对流性积状云，会对作业飞机的安全带来直接的威胁[3]。针对湖南飞机人工增雨作业的主要季节、开展主要作业云系和播撒方法的研究是业务化必须解决的科学问题且迫在眉捷。笔者在此统计分析2007～2011年长沙地区地面气象观测资料、多普勒雷达和飞机人工增雨作业探测资料，并采用中尺度WRF模式，对长沙地区秋季降雨天气类型与飞机增雨技术进行了研究。

1 资料和方法 使用2007～2011年长沙市气象局的地面气象观测资料，统计分析长沙地区秋季（9～11月）的主要云系与基本特征。利用2010～2011年湖南省飞机人工增雨作业资料进行作业方法分析，使用WRF模式对作业天气过程进行了数值模拟，结合全省中小尺度气象站网雨量资料和多普勒天气雷达回波情况进行作业效果检验与评估。

2 长沙地区秋季降水的类型和月分布特征 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 统计分析长沙地区秋季（9～11月）逐日云状、云量、云高、降雨和生成时间等情况，结果表明，长沙地区在秋季出现云系、积云和对流活动、降雨日数均呈逐步减少的趋势。

2.1 云系逐渐减少 无云日逐步增多，由9月的平均1 d增加至11月的平均7 d；有云日逐步减少，由9月的平均29 d减少至11月的平均23 d。

2.2 降雨日数逐步减少 由9月的平均15 d减少至11月的平均11 d。9月份的主要降雨云系分三类，即Fn Scop（占降雨日的38%）、Fn Asop（19%）、Cb（10%）；10～11月份的主要降雨云系是两类，即Fn Scop（39%）和Fn Asop（25%），Cb云降水基本没有，降雨时云量一般为10成，且主要为低云量，Fn Asop的降雨量一般比Fn Scop的降雨量大。9～11月多年平均月降雨量分别为75、85、72 mm。

2.3 有云但无降雨日数呈减少趋势 由9月的平均15 d减少至11月的平均12 d。云系主要是Actra（云量5～10成）、Sctra；多为单层结构，其他包括Cuhum、Fc、Scop、Acop等。

2.4 积云出现日数逐步减少 由9月的平均15 d减少至11月的平均3 d。主要是14：00左右的Cuhum、Fc，云量较少基本未降雨。

综上所述可见，针对长沙地区秋季开展飞机人工增雨作业，一是季节越往后作业机会逐步减少，因为有云日、降雨日数均逐步减少；二是作业的主要云系应包括Fn Scop、Fn Asop、Cb和Actra等；三是季节越往后飞机人工增雨作业的气象条件越安全，原因是积云和对流活动逐步减少。

3 秋季飞机人工增雨作业的催化方式 3.1 主要作业云系雷达回波与催化方式探讨 对长沙地区秋季3种主要降雨云系和一种主要的未降雨云系（表1）的多普勒天气雷达观测资料进行典型个例分析，研究其宏微观特征，探讨其飞机增雨作业方式。受篇幅所限，以下仅对表1中第1类云系（Fn Asop）进行简要介绍，其余在作业个例分析中涉及。

3.1.1 Asop云系的雷达回波特征。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn Asop与Cb两者在雷达回波图上均表现为大范围强度为30～35 dBz的降水回波。不同之处是Cb云内30～35 dBz回波面积更大一些，Cb云内15、30～35、45 dBz雷达回波的垂直高度分别为8、6、4.0～4.5 km，ET、VIL一般分别为6～8 km、1～5 kg/m2；Asop云相应的探测值分别为4.5 km、3 km、2 km、3～5 km、

3.1.2 Asop云系的催化方式。从图1可以看出，11月30日长沙上空为大范围的Asop层状云系，长沙08：00探空0 ℃层高度为3 362 gpm，从RHI剖面图上可以看出，0 ℃层以下附近雪溶化为雨，雷达回波反射率明显增大[4]，ET显示云顶高度为6～8 km。这属于典型的播种云～供应云降水机制，高层云对下层的云进行冰晶的自然“播种”。低层云对从上面播种下来的冰晶提供了良好的生长条件，这样的组合对降水的产生和增大十分有利[5]。对此冰水混合层状云系应采用冷云催化，实施飞机人工增雨催化时由于层状云中水汽上升速度较小，除对流区外，冰晶增后主要是下落，所以催化层高度应尽可能高些，以使人工冰晶能充分利用整个云层的增长条件提高降雨效率[6]。目前，我国各地飞机人工增雨作业选择的催化温度范围一般为-5～-25 ℃[7-9]。高空-15 ℃附近凝华快、聚并强，对冰晶增长非常有利，应充分利用；而温度>-5 ℃区，特别是>-3 ℃区，除对流强升速区外，引晶增雨的效果比较差；湖南省飞机增雨使用的碘化银焰剂成核率较高，可以在-7 ℃以下水面饱和条件下采用；结合湖南省人工增雨作业飞机（“运七”或“安-26”）性能，其巡航高度一般仅在5 000 m左右。综上所述，针对11月的Fn Asop这类层状云系结构，播撒高度宜在5 000（-7 ℃）～5 500 m（-10 ℃）。

对于层状云而言，一般作业播撒人工冰核的剂量要求为每飞行1 000 m播撒1 014个冰核，考虑湖南省人工增雨作业飞机巡航时速为420 km和催化剂种类（AgI焰剂、2.5 kg/根、燃烧时间25 min）、AgI焰剂在不同温度条件下的核化率和剂量关系（-7 ℃、成核率为1 013个/g催化剂，达到20个/L人工冰晶浓度的催化剂量为20 g/km），一般需采用2根AgI焰剂（焰条）同时燃烧。

3.2 飞机人工增雨作业典型个例分析 3.2.1 2011年9月8日飞机人工增雨作业基本情况。2011年9月8日，受高空低槽、地面冷空气及低层切变影响，湘西北地区出现有利降水天气过程，但副高势力较强，湘中及湘东北旱区（图2）处雨区边缘。07：30由长沙途经汩罗—益阳—沅陵—常德返回长沙（图2），于09：58降落。此次飞行历时148 min，在益阳、桃江地区发现大范围层状暖云，播撒了暖云催化剂；在沅陵县上空，发现有浓积云，在0 ℃层附近的负温层进行了绕飞和“擦边播撒”冷云催化剂，同时燃烧5根冷云焰条，催化剂量约为71.5 g/km；在常德市附近再次在层积混合云的上升气流区一侧进行了冷云播撒（表2）。此次飞机增雨作业共燃烧冷云催化焰条6根播撒碘化银共750 g、燃烧暖云催化焰条4根播撒暖云催化剂4 kg。其中一个很有研究意义的现象是在沅陵县上空对处于降水天气系统后部开始消散的浓积云经过动力催化又重新发展并降小到中雨。

3.2.2 效果评估。全省中小尺度气象站网雨量统计显示飞机增雨沿途催化地区普降小雨，其中沅陵地区降小到中雨，而未催化地区则为阴天未降雨。从作业后6 h地面雨量实况（图龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 3）可以看出，对沅陵上空的浓积云进行绕飞和“擦边播撒”后，作业影响区和下风方向的降水量（4～5 mm）明显比上风方（0.5 mm以内）大；常德市附近的降雨量次之，在益阳和桃江之间播撒暖云催化剂仅出现了0.1 mm降水。

3.2.2.1 有物理条件约束的直观对比法。 对沅陵地区浓积云催化的效果检验可以采用有物理条件约束的直观对比法，符合以下物理限制条件：催化前浓积云云顶高度为7～8 km，对应云顶温度为-9～-15 ℃，满足播云温度窗指标；被催化前浓积云云体状态稳定较为均匀，雷达显示0 ℃附近有一定的过冷水含量；探空显示500 hPa为8 m/s的SW风8 m/s，飞机播撒时基本垂直于作业高空风采取等间隔水平距离播撒；对比区和影响区受同一天气系统影响，对比区可选在影响区的上风方向；人工引晶量约为105个/m3，选6 h内降雨量。

（1）计算影响区面积（S）。根据催化剂播撒路径确定作业起止点的经纬度位置，根据作业层高空风向风速确定催化剂的扩散范围，得出一个比较规则的几何区域，计算出影响区面积。据北斗地空通讯系统记录的航迹图计算此次飞行总距离为1 038 km，其中沅陵地区冷云催化246 km、常德地区冷云催化246 km、益阳地区暖云催化84 km，催化播撒总距离为576 km；按照中国气象局飞机人工增雨（雪）作业业务规范，催化剂作为线源播撒至云的中、下部，其扩散宽度一般为3～6 km。9月8日08：00怀化探空站500 hPa为8 m/s的SW风，考虑高空风速较大，评估时取6 km扩散宽度，则作业影响区位于飞行轨迹的NE方向一侧，S=576×6=3 456 km2，其中沅陵冷云催化影响区1 476 km2、常德冷云催化影响区1 476 km2、益阳暖云催化影响区504 km2。

（2）对比区的选择。一是位于影响区的上风方或左、右侧，不受催化污染；二是与影响区受同一天气系统影响；三是面积相同。因为沅陵地区高空500 hPa为SW风，选取沅陵县的NE方向为影响区、上风方SW方向为对比区。

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浅谈人工影响天气作业在气象防灾减灾中的作用

浅谈人工影响天气作业在气象防灾减灾中的作用

浅谈人工影响天气作业在气象防灾减灾中的作用人工影响天气作业，在气象防灾减灾中起着重要的作用。

随着气候变化和极端天气事件的增加，人工影响天气作业成为一种有效的应对气象灾害的手段。

本文将从人工影响天气作业的概念、原理和技术手段入手，探讨其在气象防灾减灾中的作用。

一、人工影响天气作业的概念人工影响天气作业是指利用人工手段改变大气环境，以影响天气和气候，达到减灾防灾的目的。

人工影响天气作业包括人工降雨、人工增雨、人工防雹等技术手段，通过改变大气中的水汽含量或云系结构，控制降水的时空分布，减轻气象灾害的影响。

二、人工影响天气作业的原理人工影响天气作业的原理主要包括云的物理过程、云的微物理过程和大气环境条件等几个方面。

在云的物理过程中，通过向云中喷洒云雾剂或冷凝核，可以造成云中的水汽凝结和成云，从而促进降水的发生。

在云的微物理过程中，通过改变云中的微小水滴的半径，可以促进云滴的凝结和增长，使降水发生。

在大气环境条件方面，传统意义上的增雨作业需要有较高的大气湿度和低层垂直运动，以促进云系的形成和增长。

这些原理为人工影响天气作业提供了技术手段和科学依据。

三、人工影响天气作业的技术手段人工影响天气作业的技术手段主要包括人工增雨、人工防雹、人工降雪等多种技术手段。

人工增雨是最为常见的一种技术手段。

人工增雨是通过向云中喷洒一定类型的云雾剂或冷凝核，促使云中的微小水滴凝结和成云，从而促进降水的发生。

人工防雹则是通过向云中喷洒抗冻核或冷凝核，改变云中的冰核数量和结构，减少或抑制冰雹的产生。

人工降雪则是通过向云中喷洒抗冻核或冷凝核，促使云中的水汽凝结和成冰，从而促进降雪的发生。

四、人工影响天气作业在气象防灾减灾中的作用人工影响天气作业在气象防灾减灾中发挥着重要的作用。

通过人工增雨等手段，可以调控降水的时空分布，减轻干旱或洪涝灾害的影响。

在干旱地区，人工增雨可以补充土壤水分，促进农作物生长，增加灌溉水源。

在洪涝地区，人工增雨可以减少持续降雨的强度和时长，减轻洪涝灾害的影响。

人工影响天气无人机系统研发现状及运用进展

人工影响天气无人机系统研发现状及运用进展

人工影响天气无人机系统研发现状及运用进展摘要：人工影响天气，简称“人影”，是指利用人为手段使天气朝着人们预定的方向转化，其产生积极的社会影响，尤其对我国农业发展意义重大，推动我国社会经济稳定发展。

因此，国家对人工影响天气领域发展的重视程度不断提升，加大装备研发力度，为提升人工影响天气作业质量奠定装备基础。

基于此，本文以人工影响天气无人机系统为研究对象，具体阐述其研发现状、实际应用以及关键技术，旨在探索无人机系统在人工影响天气领域的发展方向。

关键词：人工影响天气；无人机；研发现状；实际应用分析引言当前，人工影响天气作业分为空中和地面两种作业类型，结合实际情况，选择最为适配的特种装备以及作业形式，才能保证人工影响天气作业高质量开展。

而随着无人机技术的发展，利用无人机进行飞行作业逐渐成为人工影响天气的重要手段之一。

1 人工影响天气行业发展现状我国人工影响天气领域已发展60多年，其装备以及技术不断完善。

在1958年，我国首次完成飞机人工降雨作业，标志着我国人工影响天气事业起步。

上世纪八十年代，我国开始“人影”火箭系统的研发，现阶段已经取得多项研究成果，在人工影响天气作业发展产生深远影响，尤其是高炮研发以及应用，在全球处于领先地位。

此外，我国还拥有众多型号的地面发生器装备，主要应用于低空小范围增雨以及防雹作业。

经过多年的发展，其装备以及技术不断完善，推动了我国人工影响天气领域发展，提升自然灾害防控效果，为我国农业发展提供保障。

在党的十八大以来，国家对人工影响天气的重视程度不断提升,我国“人影”事业发展至新高度。

于2015年，中国气象局实施《人工影响天气业务现代化建设三年行动计划》，不断加强“人影”管理，建设现代化、科学化、安全化监督管理体系，拉动人工影响天气作业现代化发展。

在2018年，国家召开关于人工影响天气的专题座谈会议，对当前的发展现状以及未来发展形势进行分析。

在会议中制定发展方向，利用“人影”发展经验，以全面推进小康社会、打造现代化社会主义现代化国家为指标，明确“公益性”工作定位，不断完善管理体制，提升建设发展效果，实现现代化人工影响天气作业特种装备精准作业、安全作业、科学作业的目标。

不同云系飞机增雨作业条件分析及效果评估1

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不同云系飞机增雨作业条件分析及效果评估1摘要:利用多普勒天气雷达数据、常规气象资料和地面降水等资料，选取云南省2019年B-3833的精准飞行的增雨个例进行作业天气条件、作业方式和作业效果的综合分析。

结果表明:1) 影响普洱和丽江飞行的主要天气系统分别为切变线（低槽切变、低涡切变）、台风外围、孟湾低压、高原槽波动、副高控制。

降水云系以对流云为主，其次为积层混合云。

2) 统计了判断不同云系飞机增雨作业潜力的雷达回波指标，包括雷达回波强度、回波顶高、垂直液态含水量、回波强度大于30dBz的面积。

3)总结了在不同云系中飞机实施增雨的作业技术:对流云可以采用绕云擦边作业的方式进行，对流云群采用非强中心穿云作业的方式，发展中弱雷雨云采用上升气流区来回作业的方式，层积混合云可以在非强中心开展作业。

层状云采用由云的移动方向下游向上游蛇形逼近的作业方式。

既保证了安全性，也提高了增雨效率。

4）利用区域历史回归分析对B-3833增雨飞机飞行的15个成功个例进行了统计检验，得到 2019年平均相对增雨率为13.63%，相对增雨量为3.45mm，增雨效果明显。

关键词：飞机增雨；效果检验；作业技术；云南1引言云南地理环境特殊，地势地形复杂，气候类型多样。

气候存在明显的季节性、地区性差异，历年气候变化显著。

干旱已经成为制约云南经济社会发展的严重不利因素之一。

2019年云南降水持续偏少，大部分地区降水量较历年同期偏少20%以上，部分地区偏少50%以上，对库塘蓄水、农作物生长和生态环境保护带来严重影响。

面对降水偏少的严峻形势，云南省人影中心高度重视，与普洱、丽江旱情比较严重的州市共同合作，首次开展专项精准飞机增雨作业。

飞机增雨作业是一项复杂而重要的科学工程，在适当的条件下开展飞机人工增雨工作,对解决水资源缺乏,增加水库蓄水量,改善生态环境,减轻和缓解干旱对国民经济特别是对农业生产的影响等具有十分重要的意义[1]。

人工增雨的关键技术是选择何种云，在云中什么样的部位，播撒多少适量的催化剂才能达到播撒增雨效果。

气象防灾减灾中人工影响天气的探究

气象防灾减灾中人工影响天气的探究

气象防灾减灾中人工影响天气的探究摘要：人工影响天气，是指为避免或者减轻气象灾害，合理利用气候资源，在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理、化学过程进行人工影响，实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等目的的活动，青海省是一个气象灾害频发的地区，本文主要探究人工影响天气在气象防灾减灾中的作用及注意事项。

关键词：气象防灾减灾；人工影响天气；作用；注意事项中图分类号：p48 文献标识码：a1 引言青海省是我国青藏高原上的重要省份之一，是一个气象灾害频繁发生的省区，气象灾害每年都给当地人民的生活和生产带来了较大的危害，就现阶段来看，人工影响天气这种手段的优越性已经逐渐表现出来，在减轻气象灾害方面起着越来越大的作用，加上近年来，我国的气象科技水平较之以往也有了很大的发展，气象卫星、雷达技术、地理信息技术、新型播撒工具等一系列高科技技术和产品的运用，人工影响天气的水平得到了有效的提高，就为人们的生产和生活带来了一定的福利。

2 人工影响天气简介人工影响天气，是指为避免或者减轻气象灾害，合理利用气候资源，在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理、化学过程进行人工影响，实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等目的的活动。

其主要运用云和降水物理学原理，采用向云中撒播催化剂的方法，使某些局地天气过程朝着有利于人类的方向转化的一项科学技术措施，人工影响天气又称人工控制天气。

是人工降水、人工防雹、人工消云、人工消雾、人工防霜、人工削弱风暴（台风）和人工抑制雷电的总称。

在人工影响天气的具体试验研究中，开展得最多的是人工降水，除此之外，就是人工防雹，中国、美国、前苏联、瑞士等国进行了大量人工防雹试验，使果园等经济作物减免了损失，但严格的科学检验效果不一。

人工影响天气最主要的方法是播云，即用飞机、火箭或地面发生器等手段向云中播撒碘化银等催化剂，改变云的微结构，使云、雾、降水等天气现象发生改变。

按对象的性质不同，播云所用的催化剂也不同，其催化过程可分为冷云催化和暖云催化两类。