永泰县地面发生器人工增雨作业点选址可行性分析

何兴林 谢建芳 张慎捷

(福建省永泰县气象局，福建 福州 350700)

永泰县地处福州市西部，降水资源丰富，但近年来降水分布极为不均。如：自2020年4月至2021年4月，全县降水较历年偏少40%，达到重旱标准，给当地人民生产生活造成严重影响。为了抗旱减灾、水库蓄水发电等，需要开展人工增雨作业。永泰县空中航道密集，不适宜进行开展火箭弹人工增雨作业。地面发生器不受空域管制，可以全天候、长时间、持续性、大剂量地作业，同时还具有节省人力，费用低廉，运输、安装、使用、维护方便，安全可靠等优点。故当地政府进行工作部署，由气象部门牵头，按照福建省《地面发生器人工增雨作业规范》要求，先后在丹云乡天台山、东洋乡秀峰仙和梧桐镇芹菜湖三个地点布设地面发生器点，作业目标区是覆盖全县区域。

目前地面发生器暖云人工增雨作业是通过燃烧含有氯酸盐等物质的催化剂，形成大量大尺度的吸湿性颗粒物，依托上升气流将其带入目标云体内，影响云的微物理过程，从而快速启动“重力碰并过程”，增强云内的降水，达到人工增雨的目的。福建省属于华东地区，降水过程包含暖云降水环节，因此使用的催化剂是暖云焰剂[1]。作业点选址的关键是要考虑其地理环境、云水资源条件和作业后所能影响的区域。本文主要从云和降水条件、降水云系的主要移动路径、环境气象条件等方面对永泰县三个烟炉作业点布设的合理性进行探究。

1 月降水特征

根据永泰县梧桐镇芹菜湖作业点和东洋乡秀峰仙作业点、丹云乡天台山作业点2016-2020年降水资料分析，年均降水量分别为1705.2mm、1487.0mm和1810.0mm，降水主要集中在3～9 月，分别占年降水的83.3%、81.0%和84.3%。月降雨量均为6月份最多，平均降雨量分别为290.4mm、272.8mm和327.1mm，见表1。研究表明：在暖季(3-9月)，因地形云造成的降水日数分别109天、117天、121天，分别占总日数的50.9%、54.7%和56.5%，具有丰富的地形云资源[2]。

表1 2016—2020年作业点所在乡镇3～9 月降雨量 单位:mm

2 降水云系移动路径

天气系统对应的云体移动方向与人工增雨作业关系密切，掌握云体的移动方向将取得更好的人工增雨效果。本文统计了2016—2020年永泰县24 h自然降雨量在5 mm 以上，影响作业点云体雷达回波移向路径。将云体移动路径分为8个方位和原地生成发展的情况。分析发现云体来自西南面最多，占 23.8%；其次是西面，占 20.3%；南面第三，占 14.6%；西北面第四，占 11.1% ，详见表2。

表2 2016—2020年雷达回波云体移向路径统计

3 作业点的环境气象条件

3.1 云底与地面发生器的高度差

按照地面发生器人工增雨作业参数表要求[6]，云底与地面发生器高度差暖云降水云系作业 ≤200 m 。这个高度以上适合使用地面发生器人工增雨。

由于作业点建设之前缺少云底高度观测数据，可以通过计算得到作业点附近的云底高度。国内外多位学者指出，可将抬升凝结高度近似作为云底高度[3-4]：

H=a(Ts-Td)

式1中，H为抬升凝结高度；Ts为抬升起始高度的地面温度；Td为露点温度；a的选用与公式近似计算时所选的露点递减率有关，本文a取124m/℃。

通过计算，永泰县2016—2020年梧桐镇芹菜湖作业点、东洋乡秀峰仙作业点和丹云乡天台山作业点的云底高度分别为759.6m、1129.3m和1062.5m。三个作业点海拔高度分别为815m、750m、1010m，详见表3。

表3 云底与地面发生器的高度差

3.2 作业点环境和盛行风

地面发生器人工增雨作业的关键因素之一是云底要有较强的上升气流，才能将催化剂的烟雾送入云中，所以作业点需选择在具有一定海拔高度的迎风坡上。参照表2 的统计结果，地面发生器作业点主要考虑建设在西北—东南向的山脉的中上部，通常这类走向的山脉，在作业点的迎风坡上游有一纵长的深谷，有利于风在迎风坡前辐合，这样形成的西南风上升气流特征明显，可将催化剂的烟雾顺利地带入云中[6]。

梧桐镇芹菜湖作业点(图1a)夹在两条西南-东北走向山脉的中间，西南面有一个较大的山谷，有明显的西南山谷风特征。当天气系统来自西南面时，作业点处在迎风坡面，易形成上升气流，将催化剂的烟雾向云中传播。

东洋乡秀峰仙作业点(图1b)和丹云乡天台山作业点(图1c)都位于南—北向山体上接近山顶的位置，当天气系统来自东、南、西三面时，都较易形成上升气流，将催化剂的烟雾向云中传播。

(a)梧桐镇芹菜湖地形图

(b)东洋乡秀峰仙地形图

(c)丹云乡天台山地形图图1

4 交通条件

因为地面发生器人工增雨作业点在建设过程中，所需的水泥、沙石、围栏等材料都比较重，且烟炉设备运输、焰条装填及烟炉设备维护、维修等工作都需要技术人员到达现场，因此需要交通便利。永泰县三个地面发生器作业点在选址时充分考虑了这个因素。

5 通讯条件

地面发生器人工增雨作业采取远程控制的方式进行，通讯模式采用GSM/GPRS(地面发生器生产厂家不同通讯系统配置也不同)。作业点应选择在通讯信号覆盖范围内。

作业点通讯信号，可以使用手机“Cellular-Z”APP信号检测软件，分别采用移动、联通和电信的手机卡进行现场信号测试。当信号强度RSRP值≥-105，说明信号较好。

通过现场信号检测，梧桐镇芹菜湖、东洋乡秀峰仙、丹云乡天台山作业点的RSRP值分别为-98、-90和-103。

6 土地权属

地面发生器建设的主要目的，是实施人工增雨，受益方是当地人民，所以建设土地应该由当地政府提供，出现土地纠分等情况应该由当地政府解决。

在选址之初，建设方要求梧桐镇、东洋乡和丹云乡政府向建设方出具建设地面发生器的申请，三个地方政府都按建设方的要求出具了建设申请。

7 结论

永泰县地面发生器人工增雨作业点选址从降水云系移动路径、作业点的环境气象条件、交通条件、通讯条件和土地权属等几个方面展开分析，得出以下结论：永泰县三个作业点均具有丰富的地形云资源；云体来自西南面最多；东洋乡作业点位置略低；交通条件和通讯条件较好；土地权属明确，避免了重建造成经济浪费。

综上所述，除东洋乡作业点的位置略低外，其余均符合选址要求。