1、高炮增雨作业效果评估方法探讨2008 年第 1 期 2008 年 03 月山喜气象第 28 卷总第 112 期高炮增雨作业效果评估方法探讨张启良(淄博市气象局,山东淄博 255048)摘要:针对人工增雨效果评估的困难,提出了“强化的区域对比法“这一评估方法.通过对 1997 年 5 月 12 日高炮增雨效果的评估检验,表明用此方法评估高炮增雨作业效果更具可信性,客观性.关键词:高炮增雨;强化的区域对比法;评估方法中图分类号:P481 文献标识码:B 文章编号:1005-0582(2008)010011-03引言人工增雨作业的效果检验是一个很棘手的难题,其主要困难在于很难确定在作业状态下自然降水
2、量到底有多大? 现行的评估作业效果的方法大体分为三类:一是物理分析法;二是数值模拟法;三是统计检验法.物理分析法:由于物理分析法是通过对作业前后云的宏观,微观要素的变化和差异来判断作业效果的,因此,往往带有主观性,因而其评估结果难以令人信服.数值模拟法:数值模拟法是依据大气运动的规律和云雨发展的机制建立云的数值模式,针对效果检验的要求,定量预报作业与不作业情况下云的发展和降水的差异,并和实测结果相比较,从而判断作业效果的优劣.该方法要求的定量预报精度比较高,尚处于研究实验阶段.目前日常天气预报业务水平还达不到它要求的精度,在实际增雨作业效果检验中,数值模拟法还不能实现业务化.统计检验法:统计检
3、验法是直接从雨量资料入手,应用类似于天气预报中的统计预报方法,统计推断试验区的自然降水的估计值和作业实测降水量相比较,应用统计学中对差值的显着性检验,从而推断出作业效果.这种方法首先要求有足够大的样本资料,这是基层单位目前很难办到的.针对上述情况,基于区域对比法,在增加“对比“ 的可信度,减少“ 对比“的主观性的前提下,提出了“ 强化的区域对比法“这一评估方法.1 强化的区域对比法的基本思路在受同一云团影响的条件下,在非作业区选择一块与作业区相毗邻,下垫面相似且回波强度比作业区回波强度 z 较强的区域作为对比区 ,以对比区的平均降雨量与作业区的平均降雨量 1 相对比来评估作业效果的优劣.这样考
4、虑的根据是:当降水强度在 20200mm/h 之间时,不同类型的降雨强度,与反射因子 z 之间存在如下关系:层状云降雨:Z=200I.地形云降雨:Z=31I暴雨:Z=486I由上面的 Z-一 ,关系式可知 :反射因子与降雨收稿日期:2008.0l-l4.作者简介:张启良(1955 一)男,山东牟平人,大学,主要从事人工影响天气工作.11强度成正指数关系,反射因子越强,表明降雨强度越大.而对于同一块雨层云回波来说,与较强回波区相对应的地面区域降雨量也相应较大,即当ZoZl 时,应当有 R0尺 l;因此,当 ZoZl 时 ,如果出现 Rl.的结果时,则表明增雨作业是有正效果的.为了强化这种“对比“
5、,以 R1 尺 0 作为增雨作业有正效果的判据.显然这种强化的区域对比法,使“ 对比 “更客观 ,可信.2 强化的区域对比法的应用举例2.11997 年 5 月 12 日高炮增雨作业效果评估1997 年 5 月 12 日,受江淮气旋系统影响,华北,华中及西南,西北的部分地区出现大范围降水天气.由于前期天气久旱少雨,淄博出现了严重的干旱,为了缓解旱情,上午 1011 时实施了高炮增雨作业.(1)作业前天气实况淄博市各气象站普降小雨,地面为东北风,风力 23 级.雷达探测回波显示:淄博市及毗邻地区被一庞大的雨层云团所覆盖,云团白西南向东北方向移动,移速缓慢,稳定少变,回波强度 20dBz 左右.最
6、高云顶高度 3800m,一般云高不足 3000m.(2)射击诸元的确定与实施根据上述雷达回波资料,参照高炮作业程序.和滨州地区高炮增雨作业经验确定射击诸元如下:射击组合形式:扇面点射;射向:180.270.,即炮口对准云的来向;射角与弹型:射角 50.55.,弹型 912秒,即让炮弹在 0层(根据 5 月 11 日 08 时天气图估算,0*C 层高度约 3500m)以上,即云体的中上部爆炸.用弹量:根据滨州地区的高炮增雨作业经验,每个波次发射炮弹以 610 发为宜.确定12每门炮每个波次发射 9 发,炸点在 180.270.范围内均匀分布.根据确定的射击诸元,作业于 10 时开始,共进行两个波
7、次,第一波次 10:0010:15,第二波次:10:25-10:40,11 时结束作业,本次作业共有 6 门高炮参加,共发射炮弹 108 发.(3)作业后天气实况作业期间雷达回波显示,作业区回波强度逐步增强,一度达到 2223dBz;云顶高度增高.参加作业的炮手们反映:打炮前雨势较小,淅淅沥沥;打炮后,雨点明显变大,雨势立即增大;之后,云层很快变黑,雨势也越来越大.从宏观现象看,作业效果很好.2.2 作业区和对比区的划分根据“ 强化的区域对比法“的思路,结合天气形势和雷达回波资料,对作业区和对比区进行划分(图 1).划分的依据是 :图 1 作业区对比区示意图(:强回波中心位置)(1)根据 12
8、 日 08 时天气图,08 时青岛,济南两地上空均为东南风;500hPa 两地风速均为8m.S;700hPa 风速分别为 12m,S 和 lOm.S;850hPa 则分别为 12m,S 和 8m.S.由此可以推断作业期间我市上空为东南风,风速在 8lOm.S之间.据此判断高炮作业区位于下风方,对比区位于上风方.(2)根据雷达回波显示:作业期间云团完全覆盖我市及毗邻地区,且少动少变;回波强中心位于 150.,距测站 40kin 处,回波强度达 25dBz,即较强回波区位于对比区一侧,距离作业区东缘约 20km 处( 图 1 中“ “处).2.3 作业效果定量评估对比作业区评估所用雨量资料取自淄川
9、区水利局的各乡镇遥感过程雨量(表 1,表 2).表 1199“/年 5 月 l2 日作业区各乡镇过程降水量 mm根据表 1,表 2 所列数据计算可得:作业区平均雨量尺 l 为 49.0mm,对比区平均雨量尺 0 为34.9mm.RlR0,由此判断此次增雨作业有正效果.增雨量 RrR0=14.1mm增雨率 c-(厂 Ro)/R0=(49.0-34.9)/34.9=40.4%由此判断,增雨效果明显.3 结语用“ 强化的区域对比法“ 对高炮增雨的效果进行检验,可以更好地体现增雨效果评估的可信性,客观性,但是“强化的区域对比法 “也有其局限性,原因是对比区域的选择还有较大的主观因素,所以,在日常评估业务中,应当根据实际情况灵活处理.参考文献:【1】吴兑.人工降雨基础知识与实施技术【M】.北京:气象出版社,1993:5657.【2】张培昌,杜秉玉,戴铁丕.雷达气象学【M】.北京:气象出版社,2001:183.3】吴兑 .人工降雨基础知识与实施技术M】.北京:气象出版社,1993:l18 一 l19.13.
