一次现场开展人工影响天气作业的回顾与思考

黄建勋 李金凤 郑春秋

(福建省上杭县气象局,福建 龙岩 364200)

通过分析上杭县2016—2020年的气象资料发现，当地3—6月出现冰雹天气的日数呈增多趋势，冰雹是强对流天气对流运动剧烈发生发展的结果，其影响范围较大，给当地农作物带来重大经济损失。人工影响天气是为避免或减轻气象灾害，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过程施加人为影响，实现增雨(雪)、防雹、消雨、消雾、防霜等目的的活动。冰雹天气过程常伴随强雷电、短时强降水、大风及局地小冰雹等强对流天气过程。每次人工防雹作业必须树立“人民至上、生命至上”的理念，将安全管理工作做好做实做细。因为对空发射火箭弹时若有操作失误或管理细节疏漏，就有可能发生安全事故，给人工影响天气工作带来巨大的负面影响，所以必须梳理好人工影响天气作业流程及相关注意事项[1]，并在作业后做好回顾分析总结，以提高人工影响天气作业技术水平和操作技能，提升防灾减灾能力。现对上杭县官庄作业点2021年5月9日一次强对流天气条件下所开展的人工防雹作业进行回顾与总结。

1 出发前的准备工作

一般由4人组成人工影响天气作业队伍，其中现场指挥1名，操作员3名。现场指挥须为气象专业技术人员并取得人工影响天气作业指挥证，操作员须取得人工影响天气作业操作证。地面人工影响天气作业的火箭系统为BL-1A型火箭作业系统，其由火箭发射架、发射控制器及发射线组成。目前，上杭县气象局采用的发射架为车载式发射架，出发前应认真检查发射架的旋转手柄和BKQF8-8型火箭发射控制器及发射线等，确保其状态正常。准备好参加作业人员的头盔、雨衣、雨鞋与雨伞等防护用品，携带手机、GPS定位仪、指南针等设备和夜间作业时照明手电、警示标牌，检查作业车辆接地与车辆运行情况，测试发射架每道的电阻阻值并记录，测试结束后将发控器关闭。

2 开展人工影响天气作业的时机与技术操作

人工防雹大多基于“雹胚增长极限竞争”和“促进雹胚形成区提早降水”的原理展开。雹胚增长极限竞争原理是人工冰晶首先通过凝华和碰冻过冷云滴而长成雹胚，随后它们在冰雹增长区不断争食过冷云滴，使雹块数目增加而每个雹块的单个质量不致增大，小雹块容易在暖区融化，落到地上的危害也比较小。实际作业时应把人工冰晶播撒至云中雹胚形成区，即单体雹云或新生单体的发展早期和各类雹云中下部上升气流核心区周围(上升气流入流区)，因此在作业过程中对催化剂量、时机和部位的选择非常重要。促进雹胚形成区提早降水的原理是在云内同时引发动力干扰，包括发动下沉气流使雹云提前解体或破坏冰雹增长区的动态平衡流场，使未及长大的冰雹提前降落或激发多个小单体的云早期发展，使局地上空对流性不稳定能量先期逐步释放，不致积累，并推动边界层空气形成反馈机制，与母体云竞争云下水汽，减小单个多单体强度，减少雹灾损失，并可增大降水面积。催化作业时间选择潜在冰雹发展阶段的初期，此时云体回波特征表现为强回波中心位于云体中上部，且位于0℃气温高度之上，尤其在初始回波出现到冰雹形成之前这段时间催化作业最佳。

从天气形势场分析，5月9日，上杭县受高空浅槽波动及低层南风辐合影响，构成了一定的不稳定层结，有利于对流天气的产生。对物理量条件进行分析，有一定的水汽条件(比湿大于12g/kg)，K指数为35～38，CAPE能量值为1000～1500J/kg，垂直速度场中高层为负值，低层为正值，对流运动发展较为旺盛，有可能会形成冰雹天气。龙岩人工影响天气指挥部根据天气形势发展下达人工影响天气作业指令，上杭局作业队接到指令后，迅速在微博发布人工影响天气作业公告，并联系融媒体中心，让其在电视台节目上滚动播出。作业队根据天气趋势变化和上级作业指令要求，前往仓库领取一定数量的火箭弹，仓库管理员根据作业需求分发一定数量的火箭弹给作业队，并在人影综合业务系统App进行相应操作，作业队领取火箭弹后前往作业点，并在人影综合业务系统App上传“出发”信息。到达现场后，现场指挥员牢固树立“以人为本，安全第一”的思想，对作业现场进行准军事化管理，在作业现场附近张贴人工影响天气作业公告，在人影综合业务系统App由“出发”信息更改为“到达”信息，用指南针确定正北方位和安全射界方位，协调操作员的任务分工。对现场的气象要素进行观察与分析，并报告区域指挥本作业队携带火箭弹的数量、现场天气实况和作业点安全射界范围。12时26分，气象局发布雷电黄色预警信号，强对流天气发展可能会形成小冰雹，请注意防范。现场指挥于12时40分通过手机软件和现场情况观察，作业点西南方向回波正在发展[2]，对流云目前正在发展并向作业点快速移动，现场风力等级估计为3～4级，从其移动路径分析可提前做好作业准备，同时将此情况汇报给龙岩市局区域指挥，区域指挥通过分析基本反射率45～55dBZ(见图1)、组合反射率50～55dBZ(见图2)、VIL垂直积分液态水含量35～40kg/m2(见图3)等雷达图产品，认为对流发展可能会形成冰雹天气，于12时53分下达作业方案：装弹8枚并按方位角260°，仰角65°(安全射界范围内)做好发射准备，现场指挥根据现场天气条件择机向漳州空军指挥所申请作业。

图1 12时52分基本反射率

图2 12时52分组合反射率

图3 12时52分垂直积分液态含水量

3 人工影响天气作业实施过程

现场指挥接到作业指令后，使用专用手机联系漳州空军指挥所，提前做好“作业前10分钟”空域申请。现场指挥根据发射场地设置安全区和禁区(见图4)，指挥操作员按方位角260°调整好发射架的方位，操作员应认真检查每枚火箭弹，确保其合格并可以安全使用，装弹前将火箭弹上张贴的二维码图案拍照存档，然后按顺序依次装入相应的发射轨道并上下滑行，避免火箭弹发射时卡滞，在安全区合理布线(接头暂不连上发射控制器)，操作员释放身上的静电，每枚火箭弹应侧身接线，完成后将发射架调整为发射仰角65°，现场指挥对方位角及仰角进行校对，确保无误。现场指挥和操作员撤离到安全区，操作员需安放警示标牌，并做好周边的警戒工作。现场指挥前往发射控制器所在位置，连通发射控制器，查看电阻值，并记录下来，确保火箭弹的电阻值在安全范围内。所有准备工作做好后，在人影综合业务系统App将“到达”信息更改为“准备就绪”信息，现场陆续听到轰鸣的雷声，能看见一道道闪电，西南风风力有所加强，现场指挥于13时07—08分使用专用手机联系漳州空军指挥所，报告所在作业点信息，经度、纬度，准备按260°方位角、65°仰角作业，获得空管部门的“发射申请”通过后，现场指挥下达发射指令。在火箭弹发射期间，现场指挥与空军漳州指挥所的通话保持畅通并录音，作业完成后报告火箭弹发射数量及告知本次作业结束，现场指挥通过人影综合业务系统App将“准备就绪”信息更改为“作业完毕”信息，并与操作员倾听火箭弹的自毁爆炸声数量。

图4 火箭发射场地安全区、禁区范围

火箭弹爆炸自毁结束后，现场指挥电话汇报作业情况给龙岩区域指挥，并继续观察现场天气变化。同时通过人影综合业务系统移动App，选择作业信息上报，选择作业点、作业日期，依次填入作业开始时间、作业结束时间、作业类型、服务领域、弹药编码、作业装备、作业前天气、作业后天气、作业效果、作业面积、仰角、方位角、地面风向、填报人，上传相关录音等内容后再次校对，确认无误后保存并发送终端。区域指挥实时查看基本反射率(见图5)、组合反射率(见图6)和垂直积分液态含水量(见图7)等相关资料后，作业点附近对流云层已向东移动，回波强度减弱，缺乏作业的时机和条件，下达撤离作业点的指令。

图5 13时14分基本反射率

图6 13时14分组合反射率

图7 13时14分垂直积分液态含水量

接到撤退指令后，现场指挥带领操作员清点火箭弹数量、整理其他装备、擦洗发射架，及时做好设备及弹药的入库管理工作。运用人影综合业务系统移动App，按要求做好火箭弹安全管理工作[3]。

4 人工影响天气作业过程中的注意事项

人工影响天气作业是一项危险系数较高的野外工作，现场指挥需熟知人工影响天气的作业规范和操作规程。人工影响天气作业装备在出发前需仔细检查，检查旋转手柄、发射器电池电量、电缆线头航空插头等，确保装备属于正常状态；装填火箭弹时，操作员需释放自身静电，并侧身装弹接线；所有人员撤离至安全区后，发射控制器才能连接发射线；火箭弹在准备发射期间，现场指挥应密切注意周边的环境安全，叮嘱操作员在安全区做好警戒工作，以防有些人员或车辆不慎闯入，存在安全隐患；与空军指挥所联系时，电话保持畅通不能中断，使用战斗口令式语言申请与确认，同时做好录音工作，有时恰逢雷声或雨声大，未听清通话内容时，需再次核实指令内容，对申请的肯定与否定使用差别化的语言回复；火箭弹在发射过程中出现故障弹时，应按故障弹处理流程进行操作，有时因发射造成炮架震动致使火箭弹接线与发射架接线柱连接松动或脱落，超过5分钟后方可派人前往查看原因；现场指挥与操作员应认真倾听自毁爆炸声数量与火箭弹发射数量是否一致，避免火箭弹残骸给社会造成不良影响；现场指挥在填报人影综合业务系统移动App信息时，录入相关信息后需再次确认填报内容的正确性和完整性，以免区域指挥审核时与电话上报内容不一致，审核无法通过被驳回。

5 结束语

全球气候不断变化，冰雹、干旱等自然灾害现象频发，对经济社会的发展影响越来越大。人工影响天气作业在防灾减灾、保障人民生命财产、开发空中云水资源中发挥着越来越重要的作用，牢固树立“人民至上、生命至上”的理念，在人工影响天气过程中，现场指挥仔细梳理人工影响天气作业流程及注意事项，对作业过程做好回顾分析和总结，可以减少安全事故的发生，有效提高社会和经济效益。人影综合业务系统移动App利用成熟的二维码和移动互联网技术，通过智能手机终端实时采集作业过程信息和火箭弹的状态，熟悉每个模块之间的功能及实时填写相关信息，有效提升人工影响天气作业的安全等级。