一次重点流域飞机人工增雨服务过程分析

李枚曼，喻乙耽，许 弋

（贵州省人工影响天气办公室，贵阳 550000）

贵州省位于西南地区云贵高原东斜坡地带，处于西南印度洋、东部太平洋2大水汽通道上，降水量充沛，属于亚热带润湿型季风气候，但受季风活动的制约，降水时空分布不均，存在严重的季节性缺水，且广泛分布的喀斯特地貌使蓄水保水能力差，临时性干旱频繁[1-6]。同时，重点流域、水库蓄水减少和地下水水位下降，造成水力发电量下降和城市水源供应紧张，以及能源保供需求紧张。飞机人工增雨是贵州开发空中水资源，实现生态修复的有效工具，在积极开发空中云水资源、重点流域和水库蓄水、降低森林火险及生态水源涵养等方面提供质量越来越高的服务保障，服务经济社会发展。本文利用自动气象站资料及新一代天气雷达产品等分析了2021年7月17日影响贵州省西南部的一次降水过程，对此次飞机人工增雨服务过程和作业效果进行分析研究。

1 天气形势及作业条件分析

1.1 增雨增蓄需求分析

根据贵州省气象服务中心对2021年7月6日—16日全省降水监测分析，降雨普遍集中于该省西北部地区，红水河流域国家气象站累计降水量在0.8 mm（长顺）～24.1 mm（贞丰），与常年同期相比，流域均呈现偏少趋势，总体偏少七至九成（图1和图2）。据森林火险气象等级预报显示，7月17日南部地区森林火险气象等级较高。

图1 2021年7月6日8时至7月17日8时累计降水量分布图

图2 2021年7月6日至7月16日降水量距平百分率

1.2 增雨作业条件分析

1.2.1 天气形势分析

受高空槽影响，低层850 hPa切变线在贵州省北部边缘地区生成并自北向南方向移动。受低涡切边系统影响，贵州省的西南部将出现一次降雨天气过程，云水条件、动力条件均有利于在红水河流域（贵州省境内）开展增雨增蓄作业。

1.2.2 增雨作业条件分析

由CPEFS云模式产品可见，7月17日13:00—19:00红水河流域（贵州省境内）有降水性云系覆盖，云系自西向东发展，最大过冷水含量超过2 mm，云系过冷水主要位于0～-10℃高度层（5800～7100 m），过冷水最大含量可达2 g/kg，有一定的增雨潜力。

2 增雨作业情况

2.1 作业方案设计及作业情况

2.1.1 航线设计

根据天气系统自西北向东南方向移动和降雨云团演变的特点，重点考虑红水河流域，设计飞行区域，飞行航线为：黄果树机场—关岭—长顺—贞丰—册亨—罗甸—贞丰—黄果树机场。预计作业时间为7月17日14：00—17：00；预计在5200—5900 m实施作业。携带碘化银960 g；预计航程为703 km，此次探空0℃层高度约为5 km，作业高度在0℃层以上。

2.1.2 作业情况

7月17日14：10—16：22对贵州省西南部地区实施了飞机增雨作业，轨迹为黄果树机场—关岭—长顺—紫云—册亨—望谟—黄果树机场。飞机于14：10起飞，16：22降落，15：08—15：56为播撒催化剂作业时段，飞行线路与规划方案基本吻合。

2.2 作业合理性分析

2.2.1 卫星反演产品分析

由2021年7月17日16:00—18:00FY-2G卫星反演产品分析（如图3至图5所示），作业区域有云系覆盖，云顶高度在6～13 km，云系深厚，云顶温度在-40～-60℃之间，作业催化区域有云体发展并东移，所选区域云中有效粒子半径平均值随着云体发展呈增长趋势，说明作业区域具有较好的冷云催化增雨作业条件。

图3 2021年7月17日16时、17时和18时作业区域云顶高度演变特征

图4 2021年7月17日16时、17时和18时作业区域云顶温度演变特征

图5 2021年7月17日16时、17时和18时作业区域有效粒子半径演变特征

2.2.2 雷达产品分析

从2021年7月17日作业区附近的贵阳雷达回波组合反射率及回波剖面演变来看，催化区受强降水云系控制，降水云系前沿回波发展旺盛，以对流云降水为主，0℃层最大回波强度超过45 dBZ，回波顶高超过12 km。云系结构为积层混合降水云系，作业时机和部位合理，典型时刻雷达回波垂直剖面如图6所示。

图6 2021年7月17日催化云团移动方向的雷达回波垂直剖面（16:52）

2.2.3 催化剂类型和作业高度分析

由2021年7月17日8时贵阳探空资料反演云结构特征可以看出，8时贵阳市上空云层深厚，水汽条件充沛，在6～7 km高度有干冷空气夹层，呈双层结构，低层水汽充沛，云水条件较好，满足实施增雨作业的条件，作业催化剂选择合理，作业高度合理。综合以上对催化作业的高度、催化剂类型、FY-2反演产品云顶高度、云顶温度及云中有效粒子半径、雷达组合反射率的分析，该次人工增雨催化作业是合理的。

3 作业效果物理检验分析

3.1 地面自动气象站逐小时降雨量分析

从地面小时雨量变化情况分析，地面雨带随着云系的移动而移动，自西向东方向移动。飞行时地面无明显降水，从飞行结束后的1—3 h地面的小时降水量不断增加，局部可达50 mm。

3.2 雷达回波演变分析

从雷达回波演变情况看，云团自西向东方向移动，沿着云团的移动方向作垂直剖面，从平面分布图和剖面图（见图7）中可以发现，催化开始时，作业区的雷达回波强度为0～35 dBZ，主要以20 dBZ回波为主，且回波垂直结构上回波中心强度15～30 dBZ；催化1 h以后，回波强度增强，回波中心强度达40 dBZ，回波高度增加，15 dBZ以上回波区域顶高可达10 km以上；增雨作业2 h后，回波中心强度达55 dBZ，作业区的雷达回波主要以35 dBZ回波为主；增雨作业3 h后，雷达回波开始消散。可见云团催化作业后，雷达回波强度增强。

图7 2021年7月17日催化作业开始1 h、2 h和3 h催化云团移动方向上的雷达回波及垂直剖面

4 结论

通过对贵州省2021年7月17日飞机人工增雨作业过程分析，结论如下。

1）受高空槽影响，低层850 hPa切变线在贵州省北部边缘地区生成并自北向南方向移动，红水河流域普遍有中到大雨，通过国家人影CPEFS模式、数值预报和探空资料分析，作业区域湿度条件较好，云系发展旺盛，过冷水含量充沛，暖区厚度大，具有一定的催化潜力。

2）作业区域内云中有效粒子半径平均值随着云体发展呈增长趋势，云系结构为积层混合降水云系，贵阳市上空云层深厚，低层水汽充沛，云水条件较好，满足实施增雨作业的条件，认为此次作业是合理的。

3）此次飞机增雨作业区内雷达回波强度和覆盖面积有所增强，降水量也在作业后有明显增大，通过物理检验法可以检验本次作业效果。