探空资料在人工增雨防雹作业中的应用

闵利平,张 海,郑明会,黄 平

(1.贵州省威宁县气象局,贵州 威宁 553100;2.贵州省毕节地区气象局,贵州 毕节 551700)

探空资料在人工增雨防雹作业中的应用

闵利平1,张 海2,郑明会2,黄 平2

(1.贵州省威宁县气象局,贵州 威宁 553100;2.贵州省毕节地区气象局,贵州 毕节 551700)

2010年春,毕节地区人影办为应对 2009年秋、冬季以来的连续干旱,启动了干旱最高应急响应。作业指挥中心从 2月22日起进入 24h待命状态,密切监视天气演变过程,抓住时机进行人工增雨作业,一方面全区高炮比往年提前 10-20d出炮,另一方面火箭车进行流动作业,当前所利用的天气信息仅局限于省地气象台预报(前一天 17时发布)和雷达回波资料,然而当探测到有雷达回波时,火箭作业人员不一定能及时赶到有利天气条件地点实施作业而错过最佳作业时机。通过统计和分析作业日威宁(毕节地区天气系统上游)08时探空资料判断未来 6～12h有无人工增雨作业条件,选择最佳增雨作业时机。

探空资料;人工增雨;作业条件;判断;应用

1 引言

形成降水的 3个条件是:一是要有充足的水汽,即南印度洋的西南季风登陆,通过低空急流带来一定水汽;二是空气块能够抬升 (对流)并冷却凝结(有冷空气过境);三是具有较多的凝结核。要进行人工增雨作业增加降水,前两个条件是首要条件,需要提前做出预报和判断,只要具备前两个条件,就可以通过人工增雨作业来增加凝结核,从而增加有效降水。本文通过分析毕节地区 4月1日至 5月5日共 16个作业日威宁探空资料 (08时)大气特性层的逆温层资料及 4月22日至 5月6高空风风向切变,对比研究人工增雨作业条件的判断。

2 逆温层的特点

春季在云贵高原形成的逆温有 3种情况:冷空气影响减弱形成的近地面冷却逆温:冷暖空气势力相当形成的锋面逆温;海洋暖湿空气登陆,低层空气的乱流混合,在乱流层底部形成的乱流逆温。这3种逆温只有乱流逆温是产生对流性天气征兆,适合进行人工增雨作业。16个作业日当中只有 2个作业日没有观测到有逆温层 (探空报文 TTBB),说明降水天气系统还未影响到测站或者已经过境,作业日低空特性层有逆温层的天数占 87.5%(表 1)。

2.1 逆温层上、下层温差

表 1 作业日威宁探空资料逆温层资料、500hPa风向

从表 1可以看出,逆温层起始、终止温度差最小0.6℃(4月30日),最大 2.6℃(4月14日),平均1.6℃,根据逆温温差大小结合上下气压 (梯度)初步判定大气存在不稳定能量和低层大气扰动程度,4月20日、21日没有探测到逆温层,是因为观测时大气乱流层厚度较小,高空探测仪误差或探空程序模拟温度平滑曲线时当做成电码“乱点”忽略了,选取的特性层显示为近似恒温层了。

2.2 逆温层垂直厚度

逆温层大都出现在都在 700 hPa以下,少数出现在 700 hPa以上 (4月1、22、25日,5月3日),但均在 700 hPa附近,逆温层的垂直厚度利用上下层的气压差和高度差的关系计算 (800～700hPa高度变化率取平均值 (表 1、2)),计算出逆温层厚度在100～750m之间,16个作业日逆温层厚度 >300m的有 9个,100～300m有 5个,如果厚度较小,预示空气扰动能量小或趋于消散,过大将形成静止锋,均不利于形成降水天气条件,配合逆温层上下层温度差可以看出,逆温层温差 (递增率)越大,未来天气大气不稳定能量大。

表 2 气压差和高度差的关系

逆温层厚度计算式为:

逆温层厚度 (m)=上下层气压差 ×[(13.3+ 15.5)/2]

3 高空 500hPa层风向

大气风向剧烈变化的高度大都在 500hPa以下,超过 500hPa以上的风向趋于一致,春季西南地区冷空气活动占多数风向偏西北,受海洋暖湿气流影响时会朝着偏西南风向变化。在作业日 500hPa气流风向(探空报文 TTAA)大部分属于偏西或偏西南风,个别为偏东南风 (4月12日)或偏东北风 (4月28日),是由于探空测风误差或风向切变所致。

4 低空规定高度层风向切变

连续列举 4月22日至 5月6日 15天的低空大气层风向变化 (探空报文 PPBB)折线图 (规定高度4Km、6Km、8Km、10Km),其中具有增雨作业条件的是 4月25、28、4月30日、5月2、3、4、5日 (图 1),可以看出:作业日低空规定层风向均有≥15°的波动,非作业日虽然在 4～6Km有较大波动,但在 6Km-8Km-10Km波动变化平稳,气层不稳定能量小或即将减弱,通过作业日当天早上的风向切变情况看成气旋反气旋活动,和数值预报的高空形势图吻合。

图 1 威宁探空资料 08h低空风向切变图

5 结论

分析威宁 08时探空资料发现,只要具有逆温层(厚度 >100m)、500hPa风向偏西或偏西西南、低空风向摆动大 3个条件,结合省地气象台预报,可以提前 6～12h作出具有人工增雨作业条件的判断,流动火箭作业车提前到达阵地守候,赢得最佳作业时机。由于高原天气过程复杂,水汽、冷空气、空气的上升运动任意一个要数偏弱都会影响人工增雨作业条件等级,对流天气过程有时会推迟影响或偏移毕节地区,雷达回波从北面的镇雄或南面的宣威、六盘水过境,作出条件判断有偏差的情况存在,我们将在以后的人工增雨防雹工作中不断进行实践并加以总结。

[1] 朱乾根,等.天气学原理与方法 [M].北京:气象出版社,2000.

[2] 叶建元,等.对流云人工增雨作业等级预报[J].气象,29 (4):40-43.

[3] 肖卉,等.江苏省火箭人工增雨作业作业指标研究[J].气象科学,2008,28(4):440-443.

[4] 张洁,等.中国春季典型降水异常及相联系的大气水汽输送[J].大气科学,2009,33(1):122-131.

[5] 张强,等.干旱区陆面过程和大气边界层研究进展[J].地球科学进展,2009,24(11):1185-1190.

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2010-03-24

闵利平 (1974-),男,助工,主要从事高空探测、防雷服务、雷达观测工作。

1003-6598(2010)04-0026-02