黃建勛 李金鳳 鄭春秋

(福建省上杭縣氣象局,福建 龍巖 364200)

通過分析上杭縣2016—2020年的氣象資料發(fā)現(xiàn)，當?shù)?—6月出現(xiàn)冰雹天氣的日數(shù)呈增多趨勢，冰雹是強對流天氣對流運動劇烈發(fā)生發(fā)展的結果，其影響范圍較大，給當?shù)剞r作物帶來重大經濟損失。人工影響天氣是為避免或減輕氣象災害，合理利用氣候資源，在適當條件下通過科技手段對局部大氣的物理過程施加人為影響，實現(xiàn)增雨(雪)、防雹、消雨、消霧、防霜等目的的活動。冰雹天氣過程常伴隨強雷電、短時強降水、大風及局地小冰雹等強對流天氣過程。每次人工防雹作業(yè)必須樹立“人民至上、生命至上”的理念，將安全管理工作做好做實做細。因為對空發(fā)射火箭彈時若有操作失誤或管理細節(jié)疏漏，就有可能發(fā)生安全事故，給人工影響天氣工作帶來巨大的負面影響，所以必須梳理好人工影響天氣作業(yè)流程及相關注意事項[1]，并在作業(yè)后做好回顧分析總結，以提高人工影響天氣作業(yè)技術水平和操作技能，提升防災減災能力。現(xiàn)對上杭縣官莊作業(yè)點2021年5月9日一次強對流天氣條件下所開展的人工防雹作業(yè)進行回顧與總結。

1 出發(fā)前的準備工作

一般由4人組成人工影響天氣作業(yè)隊伍，其中現(xiàn)場指揮1名，操作員3名?，F(xiàn)場指揮須為氣象專業(yè)技術人員并取得人工影響天氣作業(yè)指揮證，操作員須取得人工影響天氣作業(yè)操作證。地面人工影響天氣作業(yè)的火箭系統(tǒng)為BL-1A型火箭作業(yè)系統(tǒng)，其由火箭發(fā)射架、發(fā)射控制器及發(fā)射線組成。目前，上杭縣氣象局采用的發(fā)射架為車載式發(fā)射架，出發(fā)前應認真檢查發(fā)射架的旋轉手柄和BKQF8-8型火箭發(fā)射控制器及發(fā)射線等，確保其狀態(tài)正常。準備好參加作業(yè)人員的頭盔、雨衣、雨鞋與雨傘等防護用品，攜帶手機、GPS定位儀、指南針等設備和夜間作業(yè)時照明手電、警示標牌，檢查作業(yè)車輛接地與車輛運行情況，測試發(fā)射架每道的電阻阻值并記錄，測試結束后將發(fā)控器關閉。

2 開展人工影響天氣作業(yè)的時機與技術操作

人工防雹大多基于“雹胚增長極限競爭”和“促進雹胚形成區(qū)提早降水”的原理展開。雹胚增長極限競爭原理是人工冰晶首先通過凝華和碰凍過冷云滴而長成雹胚，隨后它們在冰雹增長區(qū)不斷爭食過冷云滴，使雹塊數(shù)目增加而每個雹塊的單個質量不致增大，小雹塊容易在暖區(qū)融化，落到地上的危害也比較小。實際作業(yè)時應把人工冰晶播撒至云中雹胚形成區(qū)，即單體雹云或新生單體的發(fā)展早期和各類雹云中下部上升氣流核心區(qū)周圍(上升氣流入流區(qū))，因此在作業(yè)過程中對催化劑量、時機和部位的選擇非常重要。促進雹胚形成區(qū)提早降水的原理是在云內同時引發(fā)動力干擾，包括發(fā)動下沉氣流使雹云提前解體或破壞冰雹增長區(qū)的動態(tài)平衡流場，使未及長大的冰雹提前降落或激發(fā)多個小單體的云早期發(fā)展，使局地上空對流性不穩(wěn)定能量先期逐步釋放，不致積累，并推動邊界層空氣形成反饋機制，與母體云競爭云下水汽，減小單個多單體強度，減少雹災損失，并可增大降水面積。催化作業(yè)時間選擇潛在冰雹發(fā)展階段的初期，此時云體回波特征表現(xiàn)為強回波中心位于云體中上部，且位于0℃氣溫高度之上，尤其在初始回波出現(xiàn)到冰雹形成之前這段時間催化作業(yè)最佳。

從天氣形勢場分析，5月9日，上杭縣受高空淺槽波動及低層南風輻合影響，構成了一定的不穩(wěn)定層結，有利于對流天氣的產生。對物理量條件進行分析，有一定的水汽條件(比濕大于12g/kg)，K指數(shù)為35～38，CAPE能量值為1000～1500J/kg，垂直速度場中高層為負值，低層為正值，對流運動發(fā)展較為旺盛，有可能會形成冰雹天氣。龍巖人工影響天氣指揮部根據天氣形勢發(fā)展下達人工影響天氣作業(yè)指令，上杭局作業(yè)隊接到指令后，迅速在微博發(fā)布人工影響天氣作業(yè)公告，并聯(lián)系融媒體中心，讓其在電視臺節(jié)目上滾動播出。作業(yè)隊根據天氣趨勢變化和上級作業(yè)指令要求，前往倉庫領取一定數(shù)量的火箭彈，倉庫管理員根據作業(yè)需求分發(fā)一定數(shù)量的火箭彈給作業(yè)隊，并在人影綜合業(yè)務系統(tǒng)App進行相應操作，作業(yè)隊領取火箭彈后前往作業(yè)點，并在人影綜合業(yè)務系統(tǒng)App上傳“出發(fā)”信息。到達現(xiàn)場后，現(xiàn)場指揮員牢固樹立“以人為本，安全第一”的思想，對作業(yè)現(xiàn)場進行準軍事化管理，在作業(yè)現(xiàn)場附近張貼人工影響天氣作業(yè)公告，在人影綜合業(yè)務系統(tǒng)App由“出發(fā)”信息更改為“到達”信息，用指南針確定正北方位和安全射界方位，協(xié)調操作員的任務分工。對現(xiàn)場的氣象要素進行觀察與分析，并報告區(qū)域指揮本作業(yè)隊攜帶火箭彈的數(shù)量、現(xiàn)場天氣實況和作業(yè)點安全射界范圍。12時26分，氣象局發(fā)布雷電黃色預警信號，強對流天氣發(fā)展可能會形成小冰雹，請注意防范?，F(xiàn)場指揮于12時40分通過手機軟件和現(xiàn)場情況觀察，作業(yè)點西南方向回波正在發(fā)展[2]，對流云目前正在發(fā)展并向作業(yè)點快速移動，現(xiàn)場風力等級估計為3～4級，從其移動路徑分析可提前做好作業(yè)準備，同時將此情況匯報給龍巖市局區(qū)域指揮，區(qū)域指揮通過分析基本反射率45～55dBZ(見圖1)、組合反射率50～55dBZ(見圖2)、VIL垂直積分液態(tài)水含量35～40kg/m2(見圖3)等雷達圖產品，認為對流發(fā)展可能會形成冰雹天氣，于12時53分下達作業(yè)方案：裝彈8枚并按方位角260°，仰角65°(安全射界范圍內)做好發(fā)射準備，現(xiàn)場指揮根據現(xiàn)場天氣條件擇機向漳州空軍指揮所申請作業(yè)。

圖1 12時52分基本反射率

圖2 12時52分組合反射率

圖3 12時52分垂直積分液態(tài)含水量

3 人工影響天氣作業(yè)實施過程

現(xiàn)場指揮接到作業(yè)指令后，使用專用手機聯(lián)系漳州空軍指揮所，提前做好“作業(yè)前10分鐘”空域申請?，F(xiàn)場指揮根據發(fā)射場地設置安全區(qū)和禁區(qū)(見圖4)，指揮操作員按方位角260°調整好發(fā)射架的方位，操作員應認真檢查每枚火箭彈，確保其合格并可以安全使用，裝彈前將火箭彈上張貼的二維碼圖案拍照存檔，然后按順序依次裝入相應的發(fā)射軌道并上下滑行，避免火箭彈發(fā)射時卡滯，在安全區(qū)合理布線(接頭暫不連上發(fā)射控制器)，操作員釋放身上的靜電，每枚火箭彈應側身接線，完成后將發(fā)射架調整為發(fā)射仰角65°，現(xiàn)場指揮對方位角及仰角進行校對，確保無誤。現(xiàn)場指揮和操作員撤離到安全區(qū)，操作員需安放警示標牌，并做好周邊的警戒工作?，F(xiàn)場指揮前往發(fā)射控制器所在位置，連通發(fā)射控制器，查看電阻值，并記錄下來，確?；鸺龔椀碾娮柚翟诎踩秶鷥?。所有準備工作做好后，在人影綜合業(yè)務系統(tǒng)App將“到達”信息更改為“準備就緒”信息，現(xiàn)場陸續(xù)聽到轟鳴的雷聲，能看見一道道閃電，西南風風力有所加強，現(xiàn)場指揮于13時07—08分使用專用手機聯(lián)系漳州空軍指揮所，報告所在作業(yè)點信息，經度、緯度，準備按260°方位角、65°仰角作業(yè)，獲得空管部門的“發(fā)射申請”通過后，現(xiàn)場指揮下達發(fā)射指令。在火箭彈發(fā)射期間，現(xiàn)場指揮與空軍漳州指揮所的通話保持暢通并錄音，作業(yè)完成后報告火箭彈發(fā)射數(shù)量及告知本次作業(yè)結束，現(xiàn)場指揮通過人影綜合業(yè)務系統(tǒng)App將“準備就緒”信息更改為“作業(yè)完畢”信息，并與操作員傾聽火箭彈的自毀爆炸聲數(shù)量。

圖4 火箭發(fā)射場地安全區(qū)、禁區(qū)范圍

火箭彈爆炸自毀結束后，現(xiàn)場指揮電話匯報作業(yè)情況給龍巖區(qū)域指揮，并繼續(xù)觀察現(xiàn)場天氣變化。同時通過人影綜合業(yè)務系統(tǒng)移動App，選擇作業(yè)信息上報，選擇作業(yè)點、作業(yè)日期，依次填入作業(yè)開始時間、作業(yè)結束時間、作業(yè)類型、服務領域、彈藥編碼、作業(yè)裝備、作業(yè)前天氣、作業(yè)后天氣、作業(yè)效果、作業(yè)面積、仰角、方位角、地面風向、填報人，上傳相關錄音等內容后再次校對，確認無誤后保存并發(fā)送終端。區(qū)域指揮實時查看基本反射率(見圖5)、組合反射率(見圖6)和垂直積分液態(tài)含水量(見圖7)等相關資料后，作業(yè)點附近對流云層已向東移動，回波強度減弱，缺乏作業(yè)的時機和條件，下達撤離作業(yè)點的指令。

圖5 13時14分基本反射率

圖6 13時14分組合反射率

圖7 13時14分垂直積分液態(tài)含水量

接到撤退指令后，現(xiàn)場指揮帶領操作員清點火箭彈數(shù)量、整理其他裝備、擦洗發(fā)射架，及時做好設備及彈藥的入庫管理工作。運用人影綜合業(yè)務系統(tǒng)移動App，按要求做好火箭彈安全管理工作[3]。

4 人工影響天氣作業(yè)過程中的注意事項

人工影響天氣作業(yè)是一項危險系數(shù)較高的野外工作，現(xiàn)場指揮需熟知人工影響天氣的作業(yè)規(guī)范和操作規(guī)程。人工影響天氣作業(yè)裝備在出發(fā)前需仔細檢查，檢查旋轉手柄、發(fā)射器電池電量、電纜線頭航空插頭等，確保裝備屬于正常狀態(tài)；裝填火箭彈時，操作員需釋放自身靜電，并側身裝彈接線；所有人員撤離至安全區(qū)后，發(fā)射控制器才能連接發(fā)射線；火箭彈在準備發(fā)射期間，現(xiàn)場指揮應密切注意周邊的環(huán)境安全，叮囑操作員在安全區(qū)做好警戒工作，以防有些人員或車輛不慎闖入，存在安全隱患；與空軍指揮所聯(lián)系時，電話保持暢通不能中斷，使用戰(zhàn)斗口令式語言申請與確認，同時做好錄音工作，有時恰逢雷聲或雨聲大，未聽清通話內容時，需再次核實指令內容，對申請的肯定與否定使用差別化的語言回復；火箭彈在發(fā)射過程中出現(xiàn)故障彈時，應按故障彈處理流程進行操作，有時因發(fā)射造成炮架震動致使火箭彈接線與發(fā)射架接線柱連接松動或脫落，超過5分鐘后方可派人前往查看原因；現(xiàn)場指揮與操作員應認真傾聽自毀爆炸聲數(shù)量與火箭彈發(fā)射數(shù)量是否一致，避免火箭彈殘骸給社會造成不良影響；現(xiàn)場指揮在填報人影綜合業(yè)務系統(tǒng)移動App信息時，錄入相關信息后需再次確認填報內容的正確性和完整性，以免區(qū)域指揮審核時與電話上報內容不一致，審核無法通過被駁回。

5 結束語

全球氣候不斷變化，冰雹、干旱等自然災害現(xiàn)象頻發(fā)，對經濟社會的發(fā)展影響越來越大。人工影響天氣作業(yè)在防災減災、保障人民生命財產、開發(fā)空中云水資源中發(fā)揮著越來越重要的作用，牢固樹立“人民至上、生命至上”的理念，在人工影響天氣過程中，現(xiàn)場指揮仔細梳理人工影響天氣作業(yè)流程及注意事項，對作業(yè)過程做好回顧分析和總結，可以減少安全事故的發(fā)生，有效提高社會和經濟效益。人影綜合業(yè)務系統(tǒng)移動App利用成熟的二維碼和移動互聯(lián)網技術，通過智能手機終端實時采集作業(yè)過程信息和火箭彈的狀態(tài)，熟悉每個模塊之間的功能及實時填寫相關信息，有效提升人工影響天氣作業(yè)的安全等級。