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多普勒天氣雷達(dá)資料在人工增雨作業(yè)中的技術(shù)應(yīng)用

2018-01-09 11:11熊偉孫叢
農(nóng)家科技下旬刊 2017年11期
關(guān)鍵詞:技術(shù)應(yīng)用雷達(dá)

熊偉+孫叢

摘 要:沈陽市遼中地區(qū)應(yīng)用的多普勒天氣雷達(dá)強回波跟蹤顯示系統(tǒng),目的是提高對強對流天氣的預(yù)警、監(jiān)測、服務(wù)工作的效率,通過對雷達(dá)數(shù)據(jù)的分析和提取,得到更加清晰的強回波圖像,從而為本地短時預(yù)報預(yù)警、人工增雨等工作提供更詳細(xì)的科學(xué)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞:人工增雨;雷達(dá);技術(shù)應(yīng)用

我國是氣象災(zāi)害頻發(fā)的國家,氣象災(zāi)害尤其是干旱災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會發(fā)展具極大的破壞力。經(jīng)濟越發(fā)達(dá),氣象災(zāi)害造成的損失就越大。近年來,我國許多地方都遭受了極端天氣的破壞,對人民生命財產(chǎn)安全造成了極大地威脅,人工影響天氣可以增加空中降水,是減輕和防御氣象災(zāi)害、促進農(nóng)業(yè)發(fā)展的有效措施。改變了中國幾千年來農(nóng)民“靠天吃飯”的被動局面局。應(yīng)根據(jù)科學(xué)知識、利用科學(xué)數(shù)據(jù)、科學(xué)統(tǒng)一作業(yè),充分利用多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)。

一、人工增雨作業(yè)

1.人工增雨技術(shù)相關(guān)概念

人工增雨技術(shù)是根據(jù)云層的情況如:云層高度、云層厚度、云層濃度、云層范圍等,向云體播散干冰、丙烷、碘化鹽、碘化鉛、間苯三酚、四聚乙醛、硫化亞鐵、食鹽、尿素、氯化鈣和水霧等,目的是改變云體的大小、分布方向等,促使大雨滴或冰晶的生成,使更多的云轉(zhuǎn)化為雨水,或者在一定范圍內(nèi)促進大氣的上升運動,使云體增大以得到更多降水。

2.人工增雨技術(shù)國內(nèi)研究

現(xiàn)代人工增雨活動始于1946年,60多年來一直受到各國政府和公眾的重視,其科學(xué)理論已被大量的室內(nèi)實驗、數(shù)值實驗研究和外場試驗所證實。 人工增雨一般有空中和地面兩種作業(yè)方式。遼中區(qū)作為沈陽市主要農(nóng)業(yè)示范區(qū),對抗旱情是我區(qū)的主要任務(wù)。遼中區(qū)火箭人工增雨始于2002年,為了緩解我區(qū)農(nóng)業(yè)旱情,我區(qū)主要采用地面打火箭彈方式,來實施人工增雨作業(yè)。

在進行人工增雨作業(yè)前,選擇有利的作業(yè)地點、作業(yè)云系、作業(yè)時機、及催化劑量是火箭人工增雨成功的關(guān)鍵。充分利用“天時”“地利”,抓住時機及時降雨。

3.人工增雨技術(shù)國外研究

目前,全世界有20多個國家開展了人工影響天氣的工作,美國、俄羅斯、以色列、烏克蘭等國家的一些地區(qū)通過長期深層次的科學(xué)實驗研究,應(yīng)用了結(jié)合當(dāng)?shù)卦朴晏攸c的人工增雨技術(shù),提高了人工增雨的有效率。其中,以色列于20世紀(jì)中期在其北部地區(qū)開展了飛機人工增雨計劃,得到了理想的效果,又于1975年開始了以增加水資源為目的的人工增雨作業(yè)計劃,取得了良好的經(jīng)濟效益,緩解了該地區(qū)的旱情。

4.適合作業(yè)的天氣系統(tǒng)和云系

根據(jù)遼中區(qū)的地形和我區(qū)火箭增雨作業(yè)實踐,結(jié)合雷達(dá)資料分析、論證,適合遼中區(qū)火箭人工增雨作業(yè)的云系有以下幾類:

春季農(nóng)田抗旱增雨作業(yè),主要選擇高空槽、冷渦相配合的地面氣旋、鋒面氣旋、低壓倒槽等明顯的降水天氣系統(tǒng)。

應(yīng)對夏季旱情,增雨作業(yè)主要選擇高空槽、低空切變與其相配合的地面天氣系統(tǒng)是江淮氣旋北上、河套低壓倒槽、副高后部降雨帶、臺風(fēng)減弱的低氣壓等比較強降水的天氣系統(tǒng)。

二、多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)

1.多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)概念

多普勒雷達(dá),又名脈沖多普勒雷達(dá),是一種利用多普勒效應(yīng)來探測運動目標(biāo)的位置和相對運動速度的雷達(dá)。1842年,奧地利物理學(xué)家J·C·多普勒發(fā)現(xiàn),當(dāng)波源和觀測者有相對運動時,觀測者接受到的波的頻率和波源發(fā)來的頻率不同,這種現(xiàn)象被稱為多普勒效應(yīng)。波源和觀測者相互接近時,接受到的頻率升高; 兩者相互離開時,則降低。多普勒雷達(dá)就是利用這種多普勒效應(yīng)制造而成的一種脈沖雷達(dá)。脈沖多普勒雷達(dá)含有距離波門電路、單邊帶濾波器、主波束雜波抑制電路和檢測濾波器組,能較好地抑制地物干擾。脈沖多普勒雷達(dá)可用于機載預(yù)警、機載截?fù)?、機載導(dǎo)航、低空防御、火控、戰(zhàn)場偵察、導(dǎo)彈引導(dǎo)、靶場測量、衛(wèi)星跟蹤和氣象探測等方面。

多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)是一種探測工具,主要在測量云、降雨和各種強對流天氣等方面發(fā)揮重要的作用。多普勒的工作原理是測定散射體相對于雷達(dá)的速度,監(jiān)控在一定條件下反演出大氣風(fēng)場、氣流垂直速度以及湍流情況等。這對監(jiān)測強對流天氣等具有重要意義。

2.目標(biāo)云的判別和跟蹤

多普勒天氣雷達(dá)是將所有探測到的回波強度都顯示到一張資料圖上,數(shù)據(jù)繁雜難以分析,分辨度不高,遼中地區(qū)多普勒天氣雷達(dá)強回波跟蹤顯示系統(tǒng)通過對雷達(dá)回波資料的數(shù)據(jù)分析處理,目前可以將多普勒天氣雷達(dá)探測到的周邊百公里內(nèi)的回波強度提取出來,可以在系統(tǒng)生成的圖片上直觀地看到特定強度的雷達(dá)回波所在的位置,工作人員在看圖時對回波強度一目了然,從而達(dá)到對強對流天氣的實時監(jiān)視和實時跟蹤,同時通過對云圖的連續(xù)播放,還能推算回波的移向移速和演變趨勢。在增雨作業(yè)中,能夠迅速判斷適宜作業(yè)的位置,能夠及時通知增雨作業(yè)人員迅速趕往適合的地點進行作業(yè),提高了增雨作業(yè)的有效率。在夏季出現(xiàn)較強回波的時候,還能夠?qū)娀夭ㄟM行跟蹤,監(jiān)視其移動路徑和發(fā)展趨勢,提前對移動路徑上的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))進行預(yù)警,提高預(yù)警、增雨作業(yè)效果。

3.多普勒雷達(dá)重要意義

多普勒雷達(dá)是目前世界上最先進的雷達(dá)系統(tǒng),有“超級千里眼”之稱。相較于傳統(tǒng)天氣雷達(dá),多普勒雷達(dá)能夠監(jiān)測到位于垂直地面8-12公里的高空中的對流云層的生成和變化,判斷云的移動速度,其產(chǎn)品信息達(dá)72種,天氣預(yù)報的精確度比以前將會有較大提高。

三、結(jié)語

多普勒雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用是我國氣象事業(yè)的一大歷史性創(chuàng)舉,多普勒天氣雷達(dá)在人工增雨作業(yè)中的技術(shù)應(yīng)用,大大提高了增雨作業(yè)的實效性,對緩解我區(qū)旱情起了極大作用。

參考文獻(xiàn):

[1]王令.多普勒天氣雷達(dá)及其應(yīng)用:江西氣象科技,1999.

[2]多普勒天氣雷達(dá)的重要意義.中國百科網(wǎng).

作者簡介:熊偉,遼寧省沈陽市遼中區(qū)氣象局 人工影響天氣辦公室主任。endprint

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