提高火箭防雹效果的几点建议

沈 鹰

(云南省气象科学研究所，云南 昆明 650034)

冰雹是世界性的气象灾害，是影响农业生产的重要气象灾害之一，中国又是世界上雹灾较多的国家之一，而云南因特殊的山地气候背景又成为我国的冰雹重灾区之一，特别是云南的滇东北、滇西北、滇西南和滇中地区为雹灾多发地，尤其是20世纪80年代以来，随着气候变化的加剧，极端天气气候事件出现频率增加、强度增大，冰雹天气出现频率也在进一步增大，如何减轻冰雹对农业生产造成的危害，提高人工防雹效果是云南人工影响天气工作者考虑的首要问题。

1 云南降雹时空分布特征

1.1 降雹时间分布

有关学者研究[1-3]表明(表1)，云南各月均有冰雹灾害出现，4月份最多，占全年的23%，其次是7月份，占全年的14.6%；从季节看，春季(3～5月)雹灾最多，占全年的46.8%，夏季(6～8月)次之，占全年的31.1%，秋季(9～11月)占全年的18.1%，冬季(12～次年2月)最少，仅为全年的4%。

云南山高谷深，地形复杂，气候类型多样，因此，不同地区的降雹月际分布也有一定的差异，低海拔地区(1 200m以下)为春季多雹型，随着海拔高度的增加，夏季降雹日数逐渐增多，到海拔1 600m以上变为夏季多雹型，呈双峰型分布，7月为峰值，4月为次峰值。

云南降雹的日变化主要以午后多雹型为主，大部分地区降雹出现在午后到傍晚，以14～16时最多，这主要与局地热力作用有关。

表1 云南省多年平均降雹月际分布

注：表中数据引自参考文献。[1]

1.2 降雹空间分布

受地形和气候条件的影响，云南降雹的地区分布有其规律性，总的说来，地形复杂的山区多于平原和坝区，中纬度多于高纬度和低纬度，冷空气活跃地区多于不活跃地区，多雹区与少雹区相应成带状分布。

根据云南省气象站观测资料发现，降雹中心主要分布于冷空气活跃的滇东地区、降水丰沛的滇南和滇西南地区，以及滇西北和滇中地区，是我省冰雹重灾区；而金沙江河谷和怒江河谷很少出现降雹天气，为基本无雹灾区。

但是，降雹系统多是中小尺度天气系统，局地性强，而气象站一般是按行政区划设置，同时气象站一般设在海拔较低且较平坦的开阔地，山区测站稀少，因此，有些降雹过程没有被气象站监测到。

2 防雹效果分析

呼风唤雨、袪灾避害是人类长期以来梦寐以求的美好愿望，在人类与灾害性天气长期斗争的过程中，人工影响天气这门技术逐步发展起来。面对频繁出现的冰雹灾害，云南省在很早以前就开展了人工防雹工作，也是中国近代开展人工影响天气工作最早的省份之一，1959年8月10日～9月5日，在云南省鹤庆县召开的第一次全国消雹经验交流会，拉开了中国现代人工防雹工作的序幕。经过几十年的发展和建设，云南省的人工防雹工作不断发展壮大，取得了明显的社会效益和经济效益，被广大农民群众称赞为农业生产的保护神，并逐步成为各级地方政府防雹减灾的一项常规工作。

目前，云南省人工防雹作业广泛使用“三七”高炮(口径37mm高射炮)和各种人工影响天气专用火箭，利用炮弹和火箭弹将AgI(碘化银)高效催化剂播入云中，形成大量人工冰核，同时，炮弹和火箭弹的爆炸形成动力扰动，从而影响云中冰雹的形成，减轻地面降雹。

一般而言，高炮和火箭有着不同的特点，高炮在射击时，仰角和方位角可以任意、快速调节，炮弹可以连续发射，与火箭相比，具有发射速度快，弹道稳定，方向准，安全系数高等优点，而火箭体积小、重量轻，与高炮相比，具有操作简便，机动灵活，成核率高，射程远，作用高度高，火力覆盖面大，播撒速度快等优点。但在防雹实际业务工作中，许多人影管理、指挥和作业人员认为火箭防雹效果差，防雹作业应采用高炮[4-7]，下面笔者利用各方面技术条件非常相近的滇中4个州(市)2012年度的人工防雹情况进行对比。

表2 2012年度滇中人工防雹情况

注：昆明市没有高炮，全部是火箭作业点；玉溪市80%是火箭防雹作业点；楚雄州和曲靖市基本上以高炮防雹为主，只有个别火箭防雹作业点.

由表2可以看出，不论是采用火箭防雹还是高炮防雹，防区内烤烟遭受冰雹灾害的面积所占比例远远小于防区外。考虑到防雹作业点都设置在冰雹多发区(冰雹源地或冰雹路径)，防雹区内的自然降雹概率要远大于防区外，因此，可以认为人工防雹作业是有效的。

3 提高火箭防雹效果的建议

由表2进一步分析可以看出，如果简单地把受灾面积比例作为衡量防雹效果的指标，那么，楚雄、曲靖的防雹效果要比昆明和玉溪的防雹效果好。由于这4个州(市)的作业指挥人员均为州(市)人影中心受过专业培训的技术人员，作业人员每年都按照统一要求进行年度技术培训；均采用甚高频进行作业联络；均统一由省空域协调站进行作业空域申请；各地每年都按省里统一要求进行作业装备年检，作业装备性能符合相关技术要求；防雹业务均以昆明多普勒雷达为主，结合当地的711数字化雷达进行作业指挥；这4个州(市)的降雹日数也相近[1-3]，因此，这4个州(市)在人影指挥人员水平、作业人员水平、通讯条件、空域条件、作业装备情况、雷达及其它探测手段，自然降雹概率等各方面的条件都非常相近，由此可以初步认为，防雹效果的差异，主要是由作用方式引起的。

根据现有防雹原理[8]，目前的人工防雹作业，不论采用什么工具，从根本上讲只有二种作用方式[9]：一种是依据“利益竞争”的防雹原理，向云中播撒催化剂，增加云中的冰核浓度；另一种是利用爆炸作用对云进行动力干扰，影响冰雹云的形成和发展。但是，这二种作用方式的起效时间是有区别的，播撒催化剂进行防雹需要10分钟才起效，而爆炸的作用可立即见效[10]，因此，在实际防雹作业中，需要根据作业工具的作用方式，采取不同的作业方法，否则，将严重影响防雹作业效果。

3.1 提高雹云识别能力

增雨防雹火箭，除了早期的JFJ型火箭同时具有爆炸和播撒二种作用方式外，现在使用的所有新型火箭均只有播撒催化剂一种作用方式，而催化剂入云后需10分钟后才能起作用，因此，在防雹业务中，需大力提高指挥和作业人员识别雹云的能力，争取在冰雹形成早期就能识别出冰雹云并及时采取作业[11]。但是，大量观测表明，冰雹在云中的生成时间(云体快速发展，雷达回波跃增)只有几分钟，希望在冰雹形成前10分钟就能识别出冰雹云，就目前的技术水平，要做到这一点还非常困难。近年来，随着科学技术的飞速发展，各种新型监测设备的陆续投入使用，有望在不久的将来，对雹云的预报、预警和识别能力得到明显提升。

3.2 合理布设防雹作业网

由于火箭与高炮在性能、防雹原理上的差异，使得二者在作业方法上不尽相同，因此，在防雹业务中，我们应该充分发挥不同装备的优势，合理布设防雹作业网。即利用火箭弹射程远、覆盖面大的优势，在冰雹云发生的源地和移动路径上游，设置火箭作业点，在雹云生成的初级阶段就进行催化作业，通过AgI催化剂的作用，提前产生降水，或争食云中含水量，抑制大冰雹的产生，在保护区附近，设置高炮作业点，使防区内的雹云即使进入跃增阶段，也能通过爆炸作用抑制大冰雹的产生。这一点，只要对冰雹源地、冰雹移动路径、各种作业装备性能进行了充分的调查和了解，就能合理规划和设置我们的防雹作业网。

3.3 改变火箭作用方式

由于目前使用的所有新型火箭均采用燃烧播撒催化剂方式，作用时间具有一定的滞后性，是影响防雹效果的重要原因之一。如果能够让火箭具备爆炸作用，利用爆炸原理进行防雹，则可以大大缩短防雹作用起效时间，提高火箭防雹效果。目前，已经有部分新型火箭同时具有燃烧播撒方式和爆炸作用，各地应优先选用这些火箭。

3.4 改善火箭飞行稳定性

目前使用的防雹火箭均为无控火箭，在飞行中受风向、风速的影响很大，弹道稳定性较差，射击精度明显低于高炮。在防雹作业中，由于雹云内及周围环境的水平风和垂直气流都很大，使得火箭在飞行过程中，往往会偏离轨道较远，无法击中雹云关键部位，这是影响防雹效果的另一个重要原因。如果能够通过技术改进，如自旋稳定、加大出轨速度等方式，提高火箭飞行的稳定性，将大大提高火箭防雹效果。目前，已经有部分新型火箭采用了自旋稳定方式，明显提高了火箭飞行的稳定性。

3.5 改变火箭回收或自毁方式

旧式火箭采用爆炸自毁方式，而现在的新型火箭残骸多数采用降落伞携带方式进行回收，空中滞留时间长，在防雹作业申请空域时，作业空域审批时间比爆炸自毁方式受到更大的限制，在一定程度上也影响了防雹作业效果。如果火箭采用爆炸方式进行自毁，则可以大大缩短火箭残骸的空中滞留时间，同时在客观上使火箭具备了爆炸作用，这也将提高火箭防雹效果。

4 结语

通过以上分析笔者认为，不论是使用火箭还是高炮，防雹作业都是有效的，作业效果的差异主要是由作用方式造成的。针对火箭防雹作业特点，笔者对提高火箭防雹效果提出以下建议：

(1)提高雹云识别能力，尽可能提早作业，将雹云消灭在冰雹生成早期。

(2)合理布设防雹作业网，充分发挥火箭与高炮的各自优势。

(3)改变火箭作用方式，充分利用催化剂播撒和爆炸的共同作用。

(4)改善火箭飞行稳定性，提高火箭射击精度。

(5)改变火箭回收或自毁方式，缩短火箭残骸的空中滞留时间。

参考文献：

[1]秦剑等.云南气象灾害总论[M].北京：气象出版社，2000：115.

[2]杨家康，杞明辉.云南省冰雹的时空分布特征[J].气象科技，2005，33(1)：41-44.

[3]陶云，段旭，杨明珠.云南冰雹的时空分布特征及其气候成因初探[J].南京气象学院学报，2002，25(6)：837-842.

[4]薛斌，江云.BL-2型增雨防雹火箭的适用性分析[C].中国气象学会2006年年会“人工影响天气作业技术专题研讨会”分会场论文集，2006：606-608.

[5]赵秉霖.浅谈在人工影响天气工作中如何更好地发挥火箭与高炮的作用[J].吉林气象，2007(4)：36-37.

[6]江智全.WR火箭、JFJ火箭与三七高炮在人工影响天气工作中的应用对比[J].四川气象，2003，23(1)：63-63.

[7]王晓峰.WR-1B型火箭与三七高炮在人工影响天气作业中的应用[J].贵州气象，2003，27(4)：40-42.

[8]中国气象局科教司.人工影响天气岗位培训教材[M].北京：气象出版社，2003：56-59.

[9]郭学良.大气物理与人工影响天气[M].北京：气象出版社，2010：275.

[10]许焕斌，段英，刘海月.雹云物理与防雹的原理和设计[M].北京：气象出版社，2006：208.

[11]李斌.火箭与高炮人工防雹作业方法探讨[J].新疆农垦科技，2012(12)：36-39.