南乐县气象局河南濮阳457000
摘要:人工影响天气作业在防灾减灾等气象服务中发挥着重要作用,本文结合南乐县人工影响天气工作开展情况,阐述火箭增雨作业原理,综合分析作业要求及相关技术要点,以供参考借鉴。
关键词:火箭;人工增雨作业;技术要点;分析
引言
干旱是南乐县主要气象灾害之一,干旱可使农作物备耕及生产受到不利影响,导致作物大量减产甚至绝收,还会给人民群众和家畜饮水带来困难。气象部门干旱期间应抓住有利时机积极实施人工增雨作业,为抗旱减灾提供强有力技术保障。火箭人工增雨作业的开展需要具备相应的作业条件,作业前需认真分析天气情况,熟练掌握作业技术要点,才能取得良好的作业效果。
1火箭人工增雨作业原理
现阶段,火箭人工增雨手段最为普遍,为线性播撒,费用低、易操作,可提前合理布设,还可开展流动作业,实现全天候及全区域覆盖作业。火箭播云原理是以火箭为运载工具,把催化剂输送至一定高度加以播撒,使人工冰核直接进入可播云层,冰核在云中核化变成冰晶,冰晶通过凝华增长、破碎及繁生,最后增加降水。
1.1催化剂播撒量计算
火箭播撒催化剂量随着时间及高度不断增加而变大(图1),播撒量为时间t的函数,将t时刻的播撒量为q,则
在式中θ为弹道倾角(发射角)M表示质量;F表示推力;g表示重力加速度。
如图2所示为火箭弹道示意图,该图是依据上述方程计算并通过靶场试验数据修正得出的,如表1所示给出了经过修正的WR-98火箭的弹道参数。以发射角70°为例,如图3所示为其飞行高度、速度与距离的关系(图中给出的数字是火箭飞行高度),由图可知在火箭飞行至最高阶段,火箭的飞行速度处于较低水平,因而,在这一区段内对催化剂进行播撒是非常好的,催化剂会取得较高的成核率。
图2火箭飞行过程中的高度、速度与距离关系
2火箭人工增雨作业前资料分析
火箭人工增雨作业催化的云体部位属于冷性的,应做好各种观测资料的分析应用。依据连续观测到云的演变发展,温度、湿度、风向、气压、风速等气象要素变化及周边区域观测资料综合分析,判断未来天气动态变化;利用天气雷达监测到的云雨发生及演变规律,根据回波强度、梯度、顶高以及移向等确定火箭增雨作业判别指标,是层状降水回波、对流云回波还是合性降水回波。结合云顶高度0℃层等判断火箭作业时机及部位;根据卫星云图观测资料及时掌握云系分布及形态特征,确定天气系统发生及发展;运用闪电定位系统分析60km内闪电频数及方位,反映对流天气方位、强弱及移动情况,由此判断对流天气位置及发展移动趋势。
3人工增雨作业点要求
人工增雨作业点应处于作业影响区域上风方向,地处迎坡,在对流云及增雨作业云层经过频率较高的路径上,尽量避开城、镇、村庄、集市、油库、高压线、学校、仓库等人口密集及危险区域,且交通通信便利,方便资料及时进行传输,确保组织适时作业。
4火箭人工增雨作业各项要求
4.1作业时机
一是层状云移动缓慢,范围较大,人工增雨作业频率高,要抓住层状运发展旺盛时机开展人工增雨作业,不宜太早或太迟;二是积状云云量超过3成、云体距离作业点5km内、云顶高度超过4Km就可进行人工增雨作业。
4.2作业指标
①层状云作业指标。一是云层处于发展时期,厚度大,且存在极强的上升气流,过冷云层较低,云下蒸发不强;二是云顶温度处于-5~20℃;三是较厚云层里存在充足水汽,自然冰晶浓度低,有利于冰核播撒。
②对流云作业指标。发展旺盛的积雨云及浓积云云顶温度处于-5~-20℃内,回波强度>25dBz。
4.3作业部位选择
一是垂直方向催化选择-5~-10℃附近,作业部位就选择云中0~-3℃层周边、含水量大、上升气流较强的负温区;二云体前沿最黑且翻滚最为明显的区域,夜晚要选择打雷及闪电显著的地方;三是水平尺度上作业部位要选择云中部,对流中增雨作业要在云前部及中部开展。
4.4用弹量使用
应该根据云层薄厚等灵活掌握,通常一次用弹保持4~8枚,如果现场作业效果较好,可进行多打,效果不好则要少打。
4.5具体射击方法
①平面射击。云层主体靠近作业点时,结合云层中回波中心强度,确定火箭在该高度上对应的最大射角,作为固定射角对云体水平射击,使云体在水平尺度上大面积催化,达到良好增雨效果。
②梯形射击。积状云垂直尺度大、云内上升气流较强时,采取梯形射击法开展作业,通过各个不一样的射角,把碘化银微粒带入云层不同高度,推动催化剂在大面积垂直面上产生影响,获得最佳增雨效果。
参考文献:
[1]陈光学,等.火箭人工影响天气技术[M].北京:气象出版社,2008.
[2]陈余兰,王政荣.WR系列火箭人工增雨作业技术浅析[J].贵州气象,2010(34).