论文部分内容阅读
摘要 本文利用常规气象资料、新一代天气雷达、卫星等探测资料，分析总结2020年9月17日天气形势和消雨作业经验，结果表明：受高空低槽东移、两高间切边线、地面较强冷空气和副高阻挡共同影响，配合高能高湿、较强上升运动及地面辐合线使此次甘孜州降水范围广、持续时间长。人工消雨作业使得保护区降水提前停止，保证了庆典活动顺利开展，利用预报和人工影响天气手段可提高应对突发事件的气象保障能力。
关键词 人工消雨;气象保障;天气形势
中图分类号：P458 文獻标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）04–0080–03
人工影响天气是指在适当条件下通过科技手段对局部大气的宏微观物理过程进行人工影响，实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等，从而达到合理利用天气资源和防灾减灾目的[1]。2008年的北京奥运会和残奥会，以及在一些重大气象保障任务中，人工消雨扮演着重要角色。2020年9月17日上午甘孜藏族自治州建州70周年庆祝活动在康定隆重举行，来自中央、省、周边各市（州）以及各个行业各界嘉宾和群众齐聚康定，共襄一场规模空前的庆祝盛会。根据天气预报分析，17日上午康定市有小到中雨，雨量在5 mm左右[2-4]。为建州庆祝活动创造了良好天气条件，甘孜气象服务贯穿始终，气象局上下联动、密切配合，有力、有序、有效组织州县人影办于16日20：51～17日00：00在康定市上游区域12个作业点，利用13套设备共实施3轮40余次人工消雨作业，发射火箭弹331枚。省政协副主席、甘孜州委书记刘成鸣高度肯定此次州庆气象保障服务工作，州气象局获“庆祝甘孜藏族自治州成立70周年活动先进集体”称号。
1 天气实况
9月16日08：00～17日08：00，甘孜州共460个降水监测站点出现降水，占甘孜州总站点数的94%，其中大雨93站，暴雨70站，大暴雨1站（九龙县魁多镇，降水量52.9 mm），降水大值区以片状出现在该州东部。主要降水时段为16日20：00～17日03：00，1 h降水量≥10.0 mm的站点共15个，≥15.0 mm的站点只有1个，康定市降水量26.3 mm，降水主要在16日22：00～17日02：00，在17日03：00时，降水0.6 mm以后停止。通过分析可知，降水大值区主要位于康定北部和东部上游地区，人工消雨开始时降水逐渐增大，人工消雨结束3 h后，降水减弱直到停止。
2 环流形势
500 hPa上，9月16日08：00，中高纬为两槽一脊环流形势，东亚大槽后部位于乌拉尔山至天山的西北气流引导冷空气南下，该州为位于印度半岛与华南地区两高压之间波动偏西气流，州内T-Td≤1，青海地区有≥3℃负变温区，20：00时偏北气流南下，与副高北侧西南气流在红原-甘孜-昌都形成切变，偏北气流所引导冷空气使我州由08：00时正变温转变为负变温区。同时，位于华南地区副高对南下偏北气流产生阻挡作用使得在我州的切变线停滞在30°N附近。700 hPa上，16日川渝地区偏东气流利于引导盆地水汽和冷空气影响甘孜州东部，20：00时州南部辐合风力进一步加强，为州南部、东部低海拔地区对流天气提供了良好的动力条件[2]。
地面变温变压显示冷空气9月15日前在蒙古地区堆积，16日暴发南下，16日18：00时由青海经偏北路径影响甘孜州北部，16日20：00，经盆地由偏东路径影响州东部。地面风场上，16日16：00，州东部形成风场辐合，东部降水开始，20：00时辐合风力进一步增大，州东部降水大范围增强，17日03：00，辐合消散，过程趋于结束。
3 不稳定条件
甘孜站探空分析显示（图1），9月16日08：00时湿层深厚，700～650 hPa存在逆温层，有利于不稳定能量的集聚。低层为弱东风，到650 hPa转为偏西风，风随高速顺转，有弱的暖平流。20：00时低层为暖平流，高层为冷平流，上干冷下暖湿的层结，具有较好热力条件，有利于深厚和有组织性的对流形成。巴塘站探空资料分析显示，巴塘站大气层结不稳定，为上干下湿的垂直结构，有利于不稳定能量积累，至20：00时，随着不稳定能量释放，层结趋向稳定。
4 卫星云图演变特征
9月16日18：00，州北部、东部由不同的对流云团组成切变云系，对流云团有清晰的中心和边界，20：00时随着近地面辐射增温，对流云团在高空切变线位置附近加强合并，整体呈西北-东南向。随着北部北风加强，云系向南移动，亮温梯度大值区也向南发展。17日00：00，切变线云系北侧逐渐消散，而南侧发展依旧强盛且少动，这就给州内30°N附近带来持续强降水。雅江、道孚、康定、九龙等地发射了碘化银火箭弹，使得对流云团中相应地区产生降水，云团提前消散快速向东南向移动[3]。
5 雷达回波特征
由雷达监测可见，雷达回波分为明显两个阶段，第一阶段9月16日14：00～19：00，第二阶段16日19：00～17日03：00。第一阶段为强对流单体生成合并阶段，第二阶段为层状云降水阶段。
5.1 第一阶段
甘孜雷达地理位置特殊，因地形阻挡作用，雷达产品能更好地反映出整层降水粒子强度，所以雷达反射率本文选用组合反射率。16日14：00时，根据组合反射率（图2a），州内分别有对流回波生成，理塘、道孚、康定分别有一个对流核，其中位于道孚的对流云反射率最大，达57 dBZ。15：57时，图2a中的B、C对流云团向东南方向移动（图2b），减弱消散，A对流云团向东南方向移动发展，到达道孚与康定边界，其最大回波强度达68 dBZ，对应的道孚协德乡产生12.2 h/mm降水，在雅江生成新的对流云团，中心强度达65.5 dBZ，雅江也产生了最大13.5 h/mm降水。16：20时，图2b中的A对流回波逐渐与上游的多个小对流单体合并为西北东南向的线性回波（图2c），位于康定北部的对流核中心强度达64 dBZ。19：00时，对流云团逐渐减弱（图2d），形成以层状云为主的降水回波，最大反射率也降为48 dBZ以下。 16日15：57时，雷达速度场上整体以偏西气流为主，在盛行西风中有东西风的辐合，回波顶高产品中雅江地区回波顶高度达16.6 km，说明此地区云团发展旺盛，后期顶高大值区向南移动，且逐渐降低。垂直可降水量分析在道孚南部、雅江及理塘和雅江交界處有≥20.0 kg/m2，1 h降水回波产品在道孚-康定，理塘-雅江，理塘分别显示有一条西北-东南向的强降水带，其中理塘南部的降水大值区达33 mm/h。
5.2 第二阶段
此阶段反射率以雷达站为中心向外减弱，反射率中心最大值降低到40 dBZ以下，以层状云降水为主，17日00：00，A、B两处回波迅速衰减区与云图同时刻梯度区相对应（图3a）。在01：00，前一时刻出现在图a的A、B两处反射率低值区随着后部降水粒子东移，逐渐填塞消失（图3b）。由此可见，上述几个地区由于人工消雨使得水汽降落在人工作业区附近，使得降水粒子在对应区域耗散。在03：00时，图3c反射率因子进一步向雷达站减弱收缩，降水趋于结束。
从17日23：48时的速度图上，可以看到零径向速度呈S行（图4），说明风随高度顺转有暖平流。随后入流、出流速度中心的风速减小，低层零速度线曲率变小，说明暖平流开始消失，回波强度逐渐减弱，除南部有弱降水外，降水趋于结束。
6 结论
（1）16日20：51～17日00：00，在康定市上游区域12个作业点完成40余次人工消雨作业后，使得保护区降水提前停止，保证了庆典活动顺利开展。（2）受高空低槽东移、两高间切边线、地面较强冷空气和副高阻挡共同影响，配合高能高湿、较强上升运动及地面辐合线，使此次甘孜州降水表现为范围广、持续时间长的特点。（3）人工消雨作业后，作业区域卫星云图的云顶亮温与雷达图上回波强度、云顶高度明显递减，利用卫星、雷达参数验证了消雨作业成效，充分证明利用预报和人工影响天气手段可以提高应对突发事件的气象保障能力。
参考文献
[1] 李宏宇，马建立，马永林，等.北京2008年奥运会开幕日云、降水特征及人工影响天气作业分析[J].气候与环境研究， 2011，16（2）：175-187.
[2] 张蔷，何晖，刘建忠，等.北京2008年奥运会开幕式人工消减雨作业[J].气象， 2009，35（8）：3-15.
[3] 白婷，黄毅梅，樊奇.河南一次降水天气过程人工增雨作业条件综合分析[J].气象，2020，46（12）：1633-1640.
责任编辑：黄艳飞
关键词 人工消雨;气象保障;天气形势
中图分类号：P458 文獻标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）04–0080–03
人工影响天气是指在适当条件下通过科技手段对局部大气的宏微观物理过程进行人工影响，实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等，从而达到合理利用天气资源和防灾减灾目的[1]。2008年的北京奥运会和残奥会，以及在一些重大气象保障任务中，人工消雨扮演着重要角色。2020年9月17日上午甘孜藏族自治州建州70周年庆祝活动在康定隆重举行，来自中央、省、周边各市（州）以及各个行业各界嘉宾和群众齐聚康定，共襄一场规模空前的庆祝盛会。根据天气预报分析，17日上午康定市有小到中雨，雨量在5 mm左右[2-4]。为建州庆祝活动创造了良好天气条件，甘孜气象服务贯穿始终，气象局上下联动、密切配合，有力、有序、有效组织州县人影办于16日20：51～17日00：00在康定市上游区域12个作业点，利用13套设备共实施3轮40余次人工消雨作业，发射火箭弹331枚。省政协副主席、甘孜州委书记刘成鸣高度肯定此次州庆气象保障服务工作，州气象局获“庆祝甘孜藏族自治州成立70周年活动先进集体”称号。
1 天气实况
9月16日08：00～17日08：00，甘孜州共460个降水监测站点出现降水，占甘孜州总站点数的94%，其中大雨93站，暴雨70站，大暴雨1站（九龙县魁多镇，降水量52.9 mm），降水大值区以片状出现在该州东部。主要降水时段为16日20：00～17日03：00，1 h降水量≥10.0 mm的站点共15个，≥15.0 mm的站点只有1个，康定市降水量26.3 mm，降水主要在16日22：00～17日02：00，在17日03：00时，降水0.6 mm以后停止。通过分析可知，降水大值区主要位于康定北部和东部上游地区，人工消雨开始时降水逐渐增大，人工消雨结束3 h后，降水减弱直到停止。
2 环流形势
500 hPa上，9月16日08：00，中高纬为两槽一脊环流形势，东亚大槽后部位于乌拉尔山至天山的西北气流引导冷空气南下，该州为位于印度半岛与华南地区两高压之间波动偏西气流，州内T-Td≤1，青海地区有≥3℃负变温区，20：00时偏北气流南下，与副高北侧西南气流在红原-甘孜-昌都形成切变，偏北气流所引导冷空气使我州由08：00时正变温转变为负变温区。同时，位于华南地区副高对南下偏北气流产生阻挡作用使得在我州的切变线停滞在30°N附近。700 hPa上，16日川渝地区偏东气流利于引导盆地水汽和冷空气影响甘孜州东部，20：00时州南部辐合风力进一步加强，为州南部、东部低海拔地区对流天气提供了良好的动力条件[2]。
地面变温变压显示冷空气9月15日前在蒙古地区堆积，16日暴发南下，16日18：00时由青海经偏北路径影响甘孜州北部，16日20：00，经盆地由偏东路径影响州东部。地面风场上，16日16：00，州东部形成风场辐合，东部降水开始，20：00时辐合风力进一步增大，州东部降水大范围增强，17日03：00，辐合消散，过程趋于结束。
3 不稳定条件
甘孜站探空分析显示（图1），9月16日08：00时湿层深厚，700～650 hPa存在逆温层，有利于不稳定能量的集聚。低层为弱东风，到650 hPa转为偏西风，风随高速顺转，有弱的暖平流。20：00时低层为暖平流，高层为冷平流，上干冷下暖湿的层结，具有较好热力条件，有利于深厚和有组织性的对流形成。巴塘站探空资料分析显示，巴塘站大气层结不稳定，为上干下湿的垂直结构，有利于不稳定能量积累，至20：00时，随着不稳定能量释放，层结趋向稳定。
4 卫星云图演变特征
9月16日18：00，州北部、东部由不同的对流云团组成切变云系，对流云团有清晰的中心和边界，20：00时随着近地面辐射增温，对流云团在高空切变线位置附近加强合并，整体呈西北-东南向。随着北部北风加强，云系向南移动，亮温梯度大值区也向南发展。17日00：00，切变线云系北侧逐渐消散，而南侧发展依旧强盛且少动，这就给州内30°N附近带来持续强降水。雅江、道孚、康定、九龙等地发射了碘化银火箭弹，使得对流云团中相应地区产生降水，云团提前消散快速向东南向移动[3]。
5 雷达回波特征
由雷达监测可见，雷达回波分为明显两个阶段，第一阶段9月16日14：00～19：00，第二阶段16日19：00～17日03：00。第一阶段为强对流单体生成合并阶段，第二阶段为层状云降水阶段。
5.1 第一阶段
甘孜雷达地理位置特殊，因地形阻挡作用，雷达产品能更好地反映出整层降水粒子强度，所以雷达反射率本文选用组合反射率。16日14：00时，根据组合反射率（图2a），州内分别有对流回波生成，理塘、道孚、康定分别有一个对流核，其中位于道孚的对流云反射率最大，达57 dBZ。15：57时，图2a中的B、C对流云团向东南方向移动（图2b），减弱消散，A对流云团向东南方向移动发展，到达道孚与康定边界，其最大回波强度达68 dBZ，对应的道孚协德乡产生12.2 h/mm降水，在雅江生成新的对流云团，中心强度达65.5 dBZ，雅江也产生了最大13.5 h/mm降水。16：20时，图2b中的A对流回波逐渐与上游的多个小对流单体合并为西北东南向的线性回波（图2c），位于康定北部的对流核中心强度达64 dBZ。19：00时，对流云团逐渐减弱（图2d），形成以层状云为主的降水回波，最大反射率也降为48 dBZ以下。 16日15：57时，雷达速度场上整体以偏西气流为主，在盛行西风中有东西风的辐合，回波顶高产品中雅江地区回波顶高度达16.6 km，说明此地区云团发展旺盛，后期顶高大值区向南移动，且逐渐降低。垂直可降水量分析在道孚南部、雅江及理塘和雅江交界處有≥20.0 kg/m2，1 h降水回波产品在道孚-康定，理塘-雅江，理塘分别显示有一条西北-东南向的强降水带，其中理塘南部的降水大值区达33 mm/h。
5.2 第二阶段
此阶段反射率以雷达站为中心向外减弱，反射率中心最大值降低到40 dBZ以下，以层状云降水为主，17日00：00，A、B两处回波迅速衰减区与云图同时刻梯度区相对应（图3a）。在01：00，前一时刻出现在图a的A、B两处反射率低值区随着后部降水粒子东移，逐渐填塞消失（图3b）。由此可见，上述几个地区由于人工消雨使得水汽降落在人工作业区附近，使得降水粒子在对应区域耗散。在03：00时，图3c反射率因子进一步向雷达站减弱收缩，降水趋于结束。
从17日23：48时的速度图上，可以看到零径向速度呈S行（图4），说明风随高度顺转有暖平流。随后入流、出流速度中心的风速减小，低层零速度线曲率变小，说明暖平流开始消失，回波强度逐渐减弱，除南部有弱降水外，降水趋于结束。
6 结论
（1）16日20：51～17日00：00，在康定市上游区域12个作业点完成40余次人工消雨作业后，使得保护区降水提前停止，保证了庆典活动顺利开展。（2）受高空低槽东移、两高间切边线、地面较强冷空气和副高阻挡共同影响，配合高能高湿、较强上升运动及地面辐合线，使此次甘孜州降水表现为范围广、持续时间长的特点。（3）人工消雨作业后，作业区域卫星云图的云顶亮温与雷达图上回波强度、云顶高度明显递减，利用卫星、雷达参数验证了消雨作业成效，充分证明利用预报和人工影响天气手段可以提高应对突发事件的气象保障能力。
参考文献
[1] 李宏宇，马建立，马永林，等.北京2008年奥运会开幕日云、降水特征及人工影响天气作业分析[J].气候与环境研究， 2011，16（2）：175-187.
[2] 张蔷，何晖，刘建忠，等.北京2008年奥运会开幕式人工消减雨作业[J].气象， 2009，35（8）：3-15.
[3] 白婷，黄毅梅，樊奇.河南一次降水天气过程人工增雨作业条件综合分析[J].气象，2020，46（12）：1633-1640.
责任编辑：黄艳飞