閔利平,張 海,鄭明會(huì),黃 平

(1.貴州省威寧縣氣象局,貴州 威寧 553100;2.貴州省畢節(jié)地區(qū)氣象局,貴州 畢節(jié) 551700)

探空資料在人工增雨防雹作業(yè)中的應(yīng)用

閔利平1,張 海2,鄭明會(huì)2,黃 平2

(1.貴州省威寧縣氣象局,貴州 威寧 553100;2.貴州省畢節(jié)地區(qū)氣象局,貴州 畢節(jié) 551700)

2010年春,畢節(jié)地區(qū)人影辦為應(yīng)對(duì) 2009年秋、冬季以來(lái)的連續(xù)干旱,啟動(dòng)了干旱最高應(yīng)急響應(yīng)。作業(yè)指揮中心從 2月22日起進(jìn)入 24h待命狀態(tài),密切監(jiān)視天氣演變過(guò)程,抓住時(shí)機(jī)進(jìn)行人工增雨作業(yè),一方面全區(qū)高炮比往年提前 10-20d出炮,另一方面火箭車(chē)進(jìn)行流動(dòng)作業(yè),當(dāng)前所利用的天氣信息僅局限于省地氣象臺(tái)預(yù)報(bào)(前一天 17時(shí)發(fā)布)和雷達(dá)回波資料,然而當(dāng)探測(cè)到有雷達(dá)回波時(shí),火箭作業(yè)人員不一定能及時(shí)趕到有利天氣條件地點(diǎn)實(shí)施作業(yè)而錯(cuò)過(guò)最佳作業(yè)時(shí)機(jī)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)和分析作業(yè)日威寧(畢節(jié)地區(qū)天氣系統(tǒng)上游)08時(shí)探空資料判斷未來(lái) 6～12h有無(wú)人工增雨作業(yè)條件,選擇最佳增雨作業(yè)時(shí)機(jī)。

探空資料;人工增雨;作業(yè)條件;判斷;應(yīng)用

1 引言

形成降水的 3個(gè)條件是:一是要有充足的水汽,即南印度洋的西南季風(fēng)登陸,通過(guò)低空急流帶來(lái)一定水汽;二是空氣塊能夠抬升 (對(duì)流)并冷卻凝結(jié)(有冷空氣過(guò)境);三是具有較多的凝結(jié)核。要進(jìn)行人工增雨作業(yè)增加降水,前兩個(gè)條件是首要條件,需要提前做出預(yù)報(bào)和判斷,只要具備前兩個(gè)條件,就可以通過(guò)人工增雨作業(yè)來(lái)增加凝結(jié)核,從而增加有效降水。本文通過(guò)分析畢節(jié)地區(qū) 4月1日至 5月5日共 16個(gè)作業(yè)日威寧探空資料 (08時(shí))大氣特性層的逆溫層資料及 4月22日至 5月6高空風(fēng)風(fēng)向切變,對(duì)比研究人工增雨作業(yè)條件的判斷。

2 逆溫層的特點(diǎn)

春季在云貴高原形成的逆溫有 3種情況:冷空氣影響減弱形成的近地面冷卻逆溫:冷暖空氣勢(shì)力相當(dāng)形成的鋒面逆溫;海洋暖濕空氣登陸,低層空氣的亂流混合,在亂流層底部形成的亂流逆溫。這3種逆溫只有亂流逆溫是產(chǎn)生對(duì)流性天氣征兆,適合進(jìn)行人工增雨作業(yè)。16個(gè)作業(yè)日當(dāng)中只有 2個(gè)作業(yè)日沒(méi)有觀測(cè)到有逆溫層 (探空?qǐng)?bào)文 TTBB),說(shuō)明降水天氣系統(tǒng)還未影響到測(cè)站或者已經(jīng)過(guò)境,作業(yè)日低空特性層有逆溫層的天數(shù)占 87.5%(表 1)。

2.1 逆溫層上、下層溫差

表 1 作業(yè)日威寧探空資料逆溫層資料、500hPa風(fēng)向

從表 1可以看出,逆溫層起始、終止溫度差最小0.6℃(4月30日),最大 2.6℃(4月14日),平均1.6℃,根據(jù)逆溫溫差大小結(jié)合上下氣壓 (梯度)初步判定大氣存在不穩(wěn)定能量和低層大氣擾動(dòng)程度,4月20日、21日沒(méi)有探測(cè)到逆溫層,是因?yàn)橛^測(cè)時(shí)大氣亂流層厚度較小,高空探測(cè)儀誤差或探空程序模擬溫度平滑曲線(xiàn)時(shí)當(dāng)做成電碼“亂點(diǎn)”忽略了,選取的特性層顯示為近似恒溫層了。

2.2 逆溫層垂直厚度

逆溫層大都出現(xiàn)在都在 700 hPa以下,少數(shù)出現(xiàn)在 700 hPa以上 (4月1、22、25日,5月3日),但均在 700 hPa附近,逆溫層的垂直厚度利用上下層的氣壓差和高度差的關(guān)系計(jì)算 (800～700hPa高度變化率取平均值 (表 1、2)),計(jì)算出逆溫層厚度在100～750m之間,16個(gè)作業(yè)日逆溫層厚度 >300m的有 9個(gè),100～300m有 5個(gè),如果厚度較小,預(yù)示空氣擾動(dòng)能量小或趨于消散,過(guò)大將形成靜止鋒,均不利于形成降水天氣條件,配合逆溫層上下層溫度差可以看出,逆溫層溫差 (遞增率)越大,未來(lái)天氣大氣不穩(wěn)定能量大。

表 2 氣壓差和高度差的關(guān)系

逆溫層厚度計(jì)算式為:

逆溫層厚度 (m)=上下層氣壓差 ×[(13.3+ 15.5)/2]

3 高空 500hPa層風(fēng)向

大氣風(fēng)向劇烈變化的高度大都在 500hPa以下,超過(guò) 500hPa以上的風(fēng)向趨于一致,春季西南地區(qū)冷空氣活動(dòng)占多數(shù)風(fēng)向偏西北,受海洋暖濕氣流影響時(shí)會(huì)朝著偏西南風(fēng)向變化。在作業(yè)日 500hPa氣流風(fēng)向(探空?qǐng)?bào)文 TTAA)大部分屬于偏西或偏西南風(fēng),個(gè)別為偏東南風(fēng) (4月12日)或偏東北風(fēng) (4月28日),是由于探空測(cè)風(fēng)誤差或風(fēng)向切變所致。

4 低空規(guī)定高度層風(fēng)向切變

連續(xù)列舉 4月22日至 5月6日 15天的低空大氣層風(fēng)向變化 (探空?qǐng)?bào)文 PPBB)折線(xiàn)圖 (規(guī)定高度4Km、6Km、8Km、10Km),其中具有增雨作業(yè)條件的是 4月25、28、4月30日、5月2、3、4、5日 (圖 1),可以看出:作業(yè)日低空規(guī)定層風(fēng)向均有≥15°的波動(dòng),非作業(yè)日雖然在 4～6Km有較大波動(dòng),但在 6Km-8Km-10Km波動(dòng)變化平穩(wěn),氣層不穩(wěn)定能量小或即將減弱,通過(guò)作業(yè)日當(dāng)天早上的風(fēng)向切變情況看成氣旋反氣旋活動(dòng),和數(shù)值預(yù)報(bào)的高空形勢(shì)圖吻合。

圖 1 威寧探空資料 08h低空風(fēng)向切變圖

5 結(jié)論

分析威寧 08時(shí)探空資料發(fā)現(xiàn),只要具有逆溫層(厚度 >100m)、500hPa風(fēng)向偏西或偏西西南、低空風(fēng)向擺動(dòng)大 3個(gè)條件,結(jié)合省地氣象臺(tái)預(yù)報(bào),可以提前 6～12h作出具有人工增雨作業(yè)條件的判斷,流動(dòng)火箭作業(yè)車(chē)提前到達(dá)陣地守候,贏得最佳作業(yè)時(shí)機(jī)。由于高原天氣過(guò)程復(fù)雜,水汽、冷空氣、空氣的上升運(yùn)動(dòng)任意一個(gè)要數(shù)偏弱都會(huì)影響人工增雨作業(yè)條件等級(jí),對(duì)流天氣過(guò)程有時(shí)會(huì)推遲影響或偏移畢節(jié)地區(qū),雷達(dá)回波從北面的鎮(zhèn)雄或南面的宣威、六盤(pán)水過(guò)境,作出條件判斷有偏差的情況存在,我們將在以后的人工增雨防雹工作中不斷進(jìn)行實(shí)踐并加以總結(jié)。

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2010-03-24

閔利平 (1974-),男,助工,主要從事高空探測(cè)、防雷服務(wù)、雷達(dá)觀測(cè)工作。

1003-6598(2010)04-0026-02