人工影响天气在天水市气象防灾减灾中的应用

李晓鹤，李亚丽，袁佰顺，吴婷芳

(1.甘肃省天水市人工影响天气办公室，甘肃天水 741000；2.甘肃省天水市气象局，甘肃天水 741000；3.甘肃省张掖市气象局，甘肃张掖 734000)

人工影响天气在天水市气象防灾减灾中的应用

李晓鹤1，2，李亚丽3，袁佰顺2，吴婷芳2

(1.甘肃省天水市人工影响天气办公室，甘肃天水 741000；2.甘肃省天水市气象局，甘肃天水 741000；3.甘肃省张掖市气象局，甘肃张掖 734000)

对天水市近年来基于人工影响天气技术的人工增雨、防雹、防霜作业范围及其规模、主要作业方式、作业区的减灾效益等在气象防灾减灾方面的应用进行了分析，为进一步发展人工影响天气工作及提高气象灾害防御能力提供依据。

人工影响天气；气象灾害防御；减灾应用

天水市地处甘肃省东南部，北部为黄士高原，南部为西秦岭山地，海拔为760～2 710 m，气候类型属半干旱半湿润农林复合气候过渡区域，昼夜温差为10～15 ℃，平均无霜期165～230 d，年平均降水量为280～1 200 mm。春旱、初夏旱、春季晚霜冻、暴雨、冰雹是天水市的主要农业气象灾害，每年均会给当地的农业生产和人民生活带来较大的危害。人工影响天气作为防灾减灾的重要手段，其优越性已经越来越多地体现出来，尤其在农业生产中的应用效益非常显著[1-3]。目前，可开展的人工影响天气作业有人工增雨、人工防雹、人工消云、人工消雾、人工防霜等多种。我国从20世纪50年代开始，先后在全国大多数省、市、自治区进行了人工防雹、消雾、防霜、增雨等试验作业。20世纪80年代以来，我国人工影响天气工作有了较快发展，先后成功研制了机载和地面的碘化银丙酮溶液燃烧发生器[4]、火箭发射器、“37”高炮等新型催化剂[5]和运载工具，使人工影响天气作业能力得到进一步提高。作业方式上省级一般采用飞机播撒催化剂的作业方法[6]；市、县级采用火箭和“37”高炮作业方式，催化剂以含碘化银的高炮弹和火箭弹为主。

天水市人工影响天气办公室成立于1991年，近年来天水市不断加强人工影响天气作业体系建设，截至2014年底，先后在全市5县2区建设人工影响天气火箭作业点7个、“37”高炮作业点71个、移动火箭发射系统7部、新一代天气雷达1部，全市人工影响天气作业队伍达296人，形成了初具规模化的人工影响天气防灾减灾网络体系。随着农村农业体系的变革及气象业务现代化的发展，天水市气象部门通过建设新一代天气雷达、区域自动气象站、自动土壤水分观测站及开展精细化气象预报服务等方式，不断提高气象为农服务的质量和气象防灾减灾能力，大力推进人工影响天气业务系统建设和工程配套设施建设，增强人工影响天气作业能力，综合利用天气雷达、卫星云图、新型催化剂和播撒工具等，有效地促进了人工增雨、增雪、防雹等人工影响天气应用水平的提高。天水市年平均开展防雹、增雨(雪)作业150～180次/点，发射各类弹药3 000～6 000发(枚)，受益面积达12万hm2，防雹、增雨效果显著，投入与产出比在1∶40以上，在防灾减灾、开发空中云水资源中产生了显著的社会效益和经济效益，为天水市地方经济发展做出贡献。人工影响天气在防御和减轻气象灾害、合理利用水资源等方面发挥越来越重要的作用[7]。笔者对近年来天水市基于人工影响天气技术的人工增雨、防雹、防霜作业范围及其规模、主要作业方式、作业区的减灾效益等在气象防灾减灾方面的应用进行了分析，为进一步发展人工影响天气工作、提高气象灾害防御能力提供依据。

1 人工防雹

天水市地形复杂，山峦起伏，境内海拔最低为760 m，最高为2 710 m，相对高差大，气候垂直和区域性差异显著。渭河以北为典型的黄土高原地貌特征，沟壑纵横，是当地主要的旱作农业区；渭河以南为秦岭余脉，山峦延绵，植被较好。由于地形复杂，加上气候温和湿润，极易形成冰雹。根据天水市7个国家气象观测站的降雹观测资料统计[8]，1971～2010年天水市各站均累计降雹平均日数为6.4 d。为了防御冰雹灾害，从20世纪60年代开始，原天水地区气象局就组织乡镇气象哨点用土炮、土火箭开展人工防雹试验作业；从80年代开始逐步使用“37”高炮进行人工防雹，90年代末引进火箭作业技术，发射装有碘化银的特制炮弹作业，防雹效果不断提高。特别是从2003年底开始，随着天水新一代天气雷达的建成使用，依托其实时监测回波，根据天气雷达监测云体的大小、云温的高低、含水量的多少、移动速度等因素，科学地选择人工影响天气作业的时机、部位、剂量和作业组合等，克服和减少作业的盲目性，较大地提升了作业的效果和质量。近年来，天水市人工影响天气防雹作业每年消耗高炮弹约3 100发，火箭120枚左右，极大地减轻了冰雹给农业生产带来的不利影响，使冰雹灾害损失减少40%～80%，取得了很好的经济效益和社会效益。

2 人工增雨

天水市地处内陆，属于温暖带大陆性季风气候，季节性干旱少雨是当地主要气候特征。春旱、初夏旱、伏旱等时有发生，对当地农作物的生长和人民生活均产生了很大的影响。天水市水资源总量匮乏，且时空分布不均，水资源利用率低，地下水位持续下降，随着当地经济社会的不断发展，对水资源的需求日益迫切，水资源已经成为制约经济发展的瓶颈。人工降雨是投入小、收效大的可行方法，已成为当地常用的防旱减灾措施。近年来，天水市的人工增雨工作在当地政府的大力支持下，取得了很大的发展和进步，增雨方式由原来省级单一的飞机播撒催化剂作业模式扩大到现在的由飞机、高炮、火箭等多方并举的人工增雨模式，增雨效果更加明显。据不完全统计，2010—2014年全市共开展火箭人工增雨作业368点次，高炮增雨作业1 232点次，共发射火箭弹585枚，高炮增雨弹12 387发；累计作业面积139.72万km2，作业区内累计增加降水量约8.93亿t[9]，为当地的工农业生产、开发空中水资源、改善生态环境等方面做出显著贡献。

3 人工增雪

人工增雪的原理与人工增雨类似，但比人工增雨的成功率更大。人工增雨可以增加约20%的雨量，而在高山高寒地区，人工增雪却能增加30%～40%的降水量[10]，因为该地区由于温度低，水汽更容易达到饱和状态，雪晶比雨滴更容易形成。因此，只要人工给大气增加一些凝结核，就能有效地促进降雪。天水市人工影响天气部门目前采用的人工增雪作业方式主要有高炮、火箭、气球播撒催化剂和地面烧烟法，并于2011年在天水南山苹果基地投资建设了陕西中天火箭技术有限责任公司生产的ZY-2型远程遥控地面焰条播撒烟弹燃烧炉，开展人工增雨(雪)工作。人工增雪作业时间一般从11月份开始到次年2月份左右结束。据统计，2010—2014年全市共开展冬、春季人工增雪作业129点次，共发射火箭弹123枚、高炮弹2 112发、烟弹8 750发。人工增雪后冬季降水量比人工增雪前有较大幅度增加，减轻了冬小麦等主要农作物的冻害面积，增加了冬季降水量。

4 人工防霜

霜冻是天水常见的气象灾害之一，对农作物和果树生长危害很大。霜冻多出现在秋末和春初季节。在晴朗无风的夜晚，局部地区出现辐射冷却，气温下降至0 ℃以下，地面温度低，这时常出现霜冻。果树种植是天水市的特色林果产业，据统计，2001—2010年果树花芽萌动—开花挂果物候期的4—5月天水市共发生春季晚霜冻灾害6年，发生频率高达60%，果树平均受害率65%，减产率约20%，严重影响天水地方特色林果产业的发展。因此，开展人工防霜对保护当地农作物和特色林果产业免受冻害具有重要意义。目前，人工防霜冻的主要方法是熏烟法、喷水法、扰动法、加热法等，其中扰动法是采用人工局部干预近地面逆温层的空气，使上暖下冷的空气混合，达到提高地面温度进行防霜冻的目的。2013年10月初，天水市气象局联合甘肃省人工影响天气办公室，在天水市麦积区南山万亩花牛苹果基地布设了2部柴油机动力的大型果园防霜机、1套电动机驱动的小型果园防霜机，开展了防霜机保护范围内外的效果对比试验。其原理是防霜机开启后，由于风扇的作用将上层的热空气与下层的冷空气混合，温度增高，风速加大，蒸发加快，同时风速的增大使得空气的流动增大，导致防霜机作用区空气的相对湿度减小，减少露水形成，阻止霜(水汽凝结形成的冰晶)的生成。试验结果表明，在强降温天气条件下，逆温现象非常明显。现场试验在有云和轻雾的情况下，观测试验区域内出现了明显的近地面层逆温现象(无云时逆温更显著)，1和10 m的逆温达2.1 ℃。基于此试验成果，2014年天水市政府投资650万元，在天水市的秦州、麦积、甘谷、秦安等4个果品主产县区先后安装了182台防霜机，对果树进行防霜保护，在防止霜冻灾害、减轻冻害损失方面发挥了显著作用，有效地预防和保护霜冻对果树和作物的危害。

5 结语

人工影响天气属应用科学，是防灾减灾的重要科技措施。开展人工影响天气工作，不仅是农业抗旱和防雹减灾的需要，也是经济社会发展、水资源安全保障、生态建设和保护等方面的需要[11]。天水市人工影响天气工作以防雹减灾、增雨(雪)抗旱、为“三农”服务为目的，通过引进高新技术，充分利用新一代天气雷达、气象卫星云图等气象现代化探测设备和手段，不失时机地组织开展焰弹、火箭、高炮增雨(雪)和防雹、防霜作业，对社会安定和减少经济损失发挥了重要作用，产生了良好的社会和经济效益。人工影响天气是一项严格、科学、严谨的工作，在生产作业应用中，必须科学组织、精心设计，在空域申请、弹药储运、转场交通、作业人员安全等方面要严格细致地管理，科学实施作业，才能确保人工影响天气工作安全、高效、健康地开展，最大程度地减轻自然灾害造成的损失，造福当地人民。参考文献

[1] 郑国光.21世纪人工影响天气科学技术展望[J].国际地震动态，1997(Z1)：14-19.

[2] 王致君，刘黎平，龚乃虎.人工影响天气研究工作的回顾与展望[J].高原气象，1999，18(3)：361-367.

[3] 张景红，金德镇，江中浩，等.纳米碘化银在人工影响天气的应用研究Ⅲ：表征实验研究[J].气候与环境研究，2012，17(6)：678-682.

[4] 王昌明.气象防灾减灾中人工影响天气的探究[J].农业与技术，2012，32(10)：155.

[5] 陈文新，熊孝锋.对人工局部影响天气问题的探讨[J].现代农业科技，2009(22)：284-285.

[6] 康凤琴.人工影响天气展望[J].干旱气象，2001，19(1)：25-28.

[7] 赵钢，周长征，姜永征，等.人工影响天气在气象防灾减灾中的作用及发展建议[J].现代农业科技，2010(14)：268-269.

[8] 李晓鹤，蒲金涌，袁佰顺，等.甘肃省天水市近40a冰雹分布特征[J].干旱气象，2013，31(1)：113-116.

[9] 张瑞波，刘丽君，钟小英，等.利用新一代天气雷达资料分析飞机人工增雨作业效果[J].气象，2010，36(2)：70-75.

[10] 王吉宏，班显秀.辽宁冬季人工增雪的可行性分析[J].气象与环境学报，2003，19(4)：19-21.

[11] 谢金南.人工影响天气对甘肃农业可持续发展的影响[J].资源生态环境网络研究动态，1998，9(1)：27-31.

The Application of Weather Modification for Meteorological Disaster Prevention and Mitigation in Tianshui

LI Xiao-he1,2, LI Ya-li3, YUAN Bai-shun2et al

(1.Tianshui Weather Modification Office, Tianshui, Gansu 741000; 2. Tianshui Meteorological Bureau, Tianshui, Gansu 741000; 3. Zhangye Meteorological Bureau, Zhangye, Gansu 734000)

The application of weather modification for meteorological disaster prevention and mitigation in Tianshui in recent years was analyzed from aspects of precipitation enhancement, hail suppression, frost prevention scope and scale, main operation ways, disaster mitigation benefit, so as to provide reference for further carrying out weather modification and improving meteorological disaster prevention capacity.

Weather modification; Meteorological disaster prevention; Application of disaster reduction

甘肃省气象局气象科研项目(GSMAMs2016-02)。

李晓鹤(1973-)，女，甘肃秦安人，工程师，从事应用气象研究。

2016-10-21

S 423+.9

A

0517-6611(2016)35-0196-02