我国人工影响天气事业中的军民融合发展问题

根据军民融合发展战略分析我国人工影响天气工作现状,结果表明人工影响天气军民融合在飞机人工增雨作业、地面作业装备维保与改造、弹药仓储与作业民兵选送、装备弹药研发中发挥了重要作用,取得了显著综合防灾减灾和生态文明建设效益。主要存在体制机制不顺畅、政策法规不完备、标准规范不一致,军民转化平台和作业装备比较落后,资源、人才、技术分散导致保障乏力等问题。需要加强顶层设计,加强人影作业能力和军民融合工程建设,优化资源配置,加强军民融合技术创新体系建设。

用新一代天气雷达评估火箭人工影响天气作业的一种新方法

通过利用新一代天气雷达不同仰角层的探测资料，结合气象探空资料，提出一种对人工增雨作业效果进行物理评估的新方法，且对广西宾阳县的一个人工增雨作业点进行了作业效果分析。结果表明，根据当地的温度分布特点，选取与雷达站距离适宜的作业点，采用新一代天气雷达不同仰角层的探测资料，分析其中冷、暖温区中云层的回波变化，可以获取由于催化引起云中物理变化信息。在对冷云催化后，2．4°、3．4°等较高仰角层的回波变化曲线比0．5°和1．5°低仰角回波增强迅速。在分析的4个个例中，在催化11～30min后，冷区的回波开始明显增强，而暖区回波的发展相对滞后，可以反映出在冷层催化后，由于消耗过冷水，促使冰雪粒子增长，之后随着冰雪晶降落融化，在暖层与云雨滴碰并，导致低层暖区回波增强。在云系的不同发展阶段实施催化作业，其所产生的效果也不同。在云系的维持阶段早期实施作业，可以使云系维持更长时间，而在消散阶段实施作业，虽然催化可使上层冷区云系维持更长时间，但改变不了云系总体减弱的趋势。

湖南特大冰冻灾害的云物理特征与人工影响技术探讨

我国南方2008年初的持续低温雨雪冰冻灾害造成了重大社会影响,湖南等省损失巨大。利用常规气象资料分析天气成因,利用长沙高空气象探测站的L波段探空数据和地面气象观测资料分析湖南雨凇天气的大气层结特征,利用人工增雨云系模式模拟其微物理过程。结果表明:当锋面逆温具有较厚的融化层(或温度较高)和较薄的冷却层(或气温不太低)构成"雨凇层结"时,就可形成雨凇天气;混合云降水是这次冻雨的主要降水机制,"三层模型"和"雨凇层结"可以完整和全面地解释冻雨形成的机制与过程。在此基础上根据冰晶效应和爆炸效应进一步对人工防冻雨的可行性进行了技术探讨。

基于SCA-LEC模型的人工影响天气地面作业安全风险评估方法

为科学评估人工影响天气地面作业安全风险,建立了与之相适应的安全风险评估模型(SCA-LEC)。该模型由两部分组成,分别为作业安全检查表分析法SCA和结合作业条件的危险性评价法LEC。采用作业安全检查表分析法SCA对人工影响天气地面作业中人员、设备、环境和管理等方面的危险因素进行辨识并现场核查,结合作业条件的危险性评价法LEC计算得到人工影响天气地面作业综合危险因素分值,从而确定评估对象的风险等级。模型降低了人为主观因素对人工影响天气地面作业安全风险评估的影响,提高了安全风险评估的科学性,为事故预防和安全管理提供了技术支持。

湖南省柘溪水库人工增雨试验优化技术研究

在总结柘溪水库多年人工增雨发电试验经验的基础上,通过分析资水流域的气候特征、防汛形势、发电需求和安全生产要求,确定了柘溪水库人工增雨作业的适宜时段。通过分析近5年资水流域37次典型降雨日的天气形势和降雨特征,将影响流域降水的主要天气系统归类分型为西风带降雨系统、东风带降雨系统和地形云,并进一步确定了柘溪水库人工增雨作业的优化布局和作业方式。在分析库区特大致洪暴雨典型个例的基础上,找出了柘溪水库人工增雨作业需要规避的强降雨自然灾害高风险区域。

湖南省一次飞机人工增雨作业的方案设计及效果评估

根据湖南省干旱需求,利用CPAS平台,结合EC细网格资料和MM5模式分别对作业条件等进行系统分析,并对作业后进行效果分析。结果表明,衡阳、株洲及周边地域上空云中云水含量充足,具有较好的增雨潜力。整个过程影响区增雨约32%,面雨量增加0.44 mm,增加水量约792万t,作业后长沙普降小雨,长沙空气质量指数(AQI)达99,空气质量获得比较明显的改善,此次增雨的作业效果较佳。

湖南省不同作业期人工增雨的需求探析

利用湖南省主要农作物、森林火灾和洞庭湖遥感监测等资料,采用统计分析方法,从农业抗旱、森林火险和生态保护方面,探讨湖南省人工增雨不同作业期的需求。结果表明,针对农业抗旱开展的人工增雨主要作业期因作物发育期不同而有差异,作业区域因作物布局不同也有区别,水稻主作业期为7—10月,根据干旱情况可覆盖全省;油菜主作业期为10月中下旬—次年3月,区域为湘中以北和衡阳地区;棉花主作业期为6月中旬—8月,区域为洞庭湖区和衡阳地区。林业人工增雨主作业期为8月、10月—次年4月,主要作业区在邵阳、郴州、永州、怀化等四个森林火灾高发市州。洞庭湖湿地生态保护人工增雨主要作业期在枯水期11月—次年4月。

湖南省低能见度天气时空分布特征及预报订正方法研究

利用2011~2020年国家基本站观测资料,研究了湖南省低能见度天气时空分布特征,并结合低能见度与地面气象要素的关系获取预报订正阈值,在此基础上,结合概率匹配法对EC能见度预报进行订正研究。结果表明:(1)低能见度区域主要位于湖南中北部和通道县、衡阳市附近,并且从秋季开始整个低能见度区域有明显向南扩大的趋势;低能见度时数出现最多的是冬季,其次是春季和秋季,分布范围最广的也是冬季,集中于湖南中东部。(2)低能见度日变化呈单峰型,主要集中在20时~次日09时。(3)≤1 km低能见度主要出现在地面风速<2 m/s、地面相对湿度基本高于90%、地面温度低于20℃及24 h变压<2 hPa的气象环境。(4)采用概率密度匹配结合要素的预报订正方法优于仅使用概率匹配的订正方法,可以很好地对湖南大部分低能见度天气预报进行有效订正,订正后TS评分显著提高。

人工影响天气弹药储运安全保障探讨

人工影响天气弹药仓储、运输困难严重影响安全作业。以湖南省人工影响天气弹药储运为例,从现代管理技术和机制上探讨人工影响天气弹药储运安全保障措施。结果表明,采用分区划片、区域保障的仓储原则可以解决炮弹火箭弹禁止混存的问题;通过物联网系统建设实现弹药信息化科学管理,通过构建政府主导、军地协同、部门落实的人工影响天气弹药安全保障体系,能适应政府和军区改革。新形势下军地协同保障弹药储运促进了人工影响天气事业的安全发展。

FY2卫星反演云特征参数与湖南省降水的相关性

为认识云降水发展演变规律,综合利用FY2卫星反演云参数和探空云分析方法,针对2014—2016年3—9月湖南省云的综合观测资料,统计分析不同云结构特征参数与降水的关系,进而探讨不同降水云系的云参数与雨强的对应关系。结果表明,云光学厚度在10~30时降水概率明显增加。无降水时,云顶低于3 km和高于9 km的样本数最多;有降水时,云顶普遍高于7 km。对流云光学厚度小于10的样本较少,且随云光学厚度增大。云顶高度和云光学厚度的相关性较好,通常云顶越高,云光学厚度越大。

湖南省飞机人工增雨预报技术研究

为提高湖南省飞机人工增雨预报技术,统计总结了湖南省多年飞机增雨作业个例,得到适合湖南省飞机人工增雨的天气分型、天气指标和云模式云宏观作业指标.为验证云模式的可靠性,采用TS评分标准定量评估模式模拟降水结果,并定性对比分析模式预报的云宏、微观场.将有利于飞机人工增雨作业的天气系统归纳为5种类型:热带低压型、副高边缘型、东风带系统型、高空低槽型和中低层切变型,并初步建立了湖南省飞机人工增雨的作业指标.利用总结的天气分型和作业指标,设计飞机作业方案,作业后对作业效果进行评估,并检验模式预报结果.发现应用总结的天气分型和指标设计飞机作业方案,作业效果好,模式预报结果较好,可作为参考.

湖南省夏秋季一次典型积层混合云系飞机人工增雨作业分析

综合利用模式、卫星、雷达、探空等资料,对湖南省一次受热带低压外围云系影响的典型积层混合云系降水过程进行作业条件分析,设计飞机人工增雨作业方案并开展作业,采用统计检验和直观对比物理检验方法对这次飞机增雨过程进行效果分析。分析显示,此次热带低压外围云系过程的天气系统配置有利于湖南省降水的发生,模式指标预报结果表明,湖南省西南部云水含量充足,过冷水含量充沛,冰晶数浓度不足,有较好的冷云催化增雨潜力;设计的飞行作业方案与实际飞行轨迹基本一致;通过卫星、雷达、探空等综合探测资料进行针对性分析,检验了此次飞行作业区域、部位、时机选择的合理性;飞机增雨作业前雷达回波分布比较均匀,作业时雷达回波反射率明显增强,强回波区域和数量均明显增加,作业后统计区域回波减弱,有明显的催化效果;此次飞机增雨过程增雨率为23.71%,增加水量约1340万t。

湖南人工增雨作业效果统计检验与分析

人工增雨作业效果检验手段很多,而统计检验是较常见的检验手段。以2018年4月湖南郴州增雨作业个例,采用序列分析、区域对比分析和区域历史回归统计方法等统计检验方法,对其作业效果进行检验,从中分析这几种方法的优劣势,为人工增雨效果统计检验提供依据和参考。

湖南秋季积层混合云系飞机人工增雨作业方法

统计分析2007-2016年秋季湖南省长沙市地面气象观测资料、湖南省飞机人工增雨作业资料,得到湖南省秋季积层混合云系的降水分布情况、一般结构特征和相应的飞机增雨作业方法。使用多普勒天气雷达、GRAPES_CAMS数值模式和中小尺度气象站网等资料对典型作业天气过程进行云降水物理和数值模拟分析,采用成对对流云和基于TREC算法的回波跟踪等方法进行作业效果评估。归纳得到湖南省秋季积层混合云系人工增雨作业条件判别的12个宏微观指标,探讨在使用运7飞机、碘化银烟条作业装备条件下,开展飞机增雨作业的最佳催化时机、部位和剂量。针对积层混合云系中的降水性层状云系、积云对流泡,飞机增雨适宜作业的区域、播撒高度和催化剂量:在过冷高层云的-15^-5℃层,播撒达到30 L^(-1)的人工冰晶浓度;在过冷积云的-15^-7℃层,静力催化使冰晶浓度达到30 L^(-1)或动力催化达到100 L^(-1)。这些方法在实践中取得了较好的人工增雨作业效果。

2016年春季湖南一次连续冰雹天气过程个例分析

利用高空、地面观测资料及郴州站多普勒雷达产品,对2016年3月19日至20日发生在湘南地区的一次连续冰雹个例进行分析,结果表明:500hPa高空有低槽东移,700hPa中低空有急流,中低层切变线,丰富的水汽,上干下湿的结构及地面辐合线等为本次冰雹天气的发生提供了有利的水汽、动力和热力条件,风雹天气均出现在大气层结不稳定区(T_(850-500)≥25℃,T_(700-500)≥15℃、上干下湿)与干线、地面辐合线重叠的区域;大于60dBZ强回波、明显而持久的三体散射及旁瓣回波特征、大于55 kg.m^(-2)的VIL以及中气旋等多普勒雷达回波特征为本次冰雹的识别和预警提供了重要指示作用。

湖南一次重大森林火灾人工增雨作业条件与效果分析

人工增雨作业是森林灭火的一个重要科技手段,作业条件预报与作业时机的把握是作业成败的关键。本文以湖南省“20130810”大乘山重大森林火灾人工增雨作业情况为基础,利用多种气象资料对作业条件预报与作业方案设计进行分析,采用作业前后雷达回波参量变化、最大相关系数的雷达回波跟踪法(TREC)对作业效果进行评估。结果表明:大乘山重大森林火灾人工增雨作业通过捕捉台风外围边缘快速生消的积云云系,有效地让局地积云降水降落到了位置相对集中的火场,8月15日第7、第8次地面人工增雨作业15min后雨势加大,有效压制火势,及时解救了火场被困人员;8月16日第11次作业为明火扑灭发挥了重要作用。针对局地积云开展森林灭火人工增雨作业,使用火箭、高炮等地面装备更容易抓住作业时机,针对大范围的积层混合云系更适合开展飞机增雨作业,飞机在火情侦察拍照和气象探测等方面能发挥重要作用。

1968-2017年湖南省冰雹时空分布特征

基于湖南省92个站点1968—2017年冰雹观测资料,采用回归分析、小波分析、主成分分析等方法,研究了湖南冰雹时空分布特征。结果表明,湖南近50年冰雹天气年际下降趋势显著,近20年来有记录的冰雹天气发生频次明显降低。湖南初次降雹的时间都集中在1—3月。冰雹月季变化显著,一年中以3月冰雹最多,2月的次之,从5月份起雹日骤然减少。春季是降雹最多的季节,占雹灾总数的56.06%,冬季的次之,夏季和秋季冰雹发生频率分别仅为全年的2.53%和0.69%。年冰雹日数主要存在4~5 a和19 a左右的振荡周期,20世纪90年代前还存在明显的9~10 a的振荡周期。各季节冰雹日数振荡周期不一。湖南冰雹空间分布呈自湘西北向湘东南递减的规律,年冰雹日数的空间分布特征与春季、冬季冰雹分布特征相似。湘北和湘中地区冰雹天气年际变化以下降趋势为主,湘南地区其气候趋势变化不明显。对湖南近50年冰雹日数进行主成分分析的前3个主要模态,在空间向量场上分别呈现出全省一致型、地势主导型和南北呼应型。

多源模式资料在湖南省一次防雹作业中的应用

研究旨在提高冰雹预报的时效性和准确度,制定科学合理的防雹作业方案。2017年5月3—4日在湖南省南部发生了1次强对流天气过程,过程发生前24 h,利用欧洲中心细网格模式初步预判此次强对流天气过程发生的时间、区域。结合人工影响云模式GRAPES_CAMS预报的云宏微观物理量,了解云系的发展程度和演变趋势,判断降水机制,确定播云作业的温度和高度范围,制定作业方案。临近长对流天气过程发生时刻,利用雷达实况资料对作业方案进行调整,实施作业。结果显示,在传统冰雹预报手段的基础上引入人工影响云模式预报产品,能够更精准地判断适宜作业高度、作业位置、作业时间,使得作业实施更加科学、更加有针对性。作业后雷达回波减弱,作业区未收集到冰雹灾情资料,作业效果好。

湖南夏秋季不同天气类型人影天气模式预报检验

通过分析湖南2013-2018年夏秋季天气过程,将影响湖南的天气分为5个类型:热带低压型、副高边缘型、东风带系统型、高空低槽型和中低层切变型,针对不同天气类型开展人工影响天气模式预报对比检验。结果表明,GRAPES_CAMS模式预报效果较好,MM5_CAMS模式预报效果稍差;暴雨以上降水量级预报偏差明显;高空低槽型、中低层切变型天气过程预报较好,热带低压型、副高边缘型的中小尺度天气过程预报存在偏差。

湖南省深秋一次罕见持续性暴雨过程诊断分析

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2014年10月27日至11月1日发生在湖南省中北部的一次罕见持续性暴雨天气过程进行了综合分析。结果表明,副高强度及其位置、孟加拉湾低槽活动情况及东高西低形势是引起此次暴雨天气过程的大尺度环流背景;高层辐散、低层辐合及强烈的上升运动为暴雨的发生提供了有力的动力抬升条件;低空西南急流的建立和维持为暴雨的产生提供了充沛的水汽条件。整个强降水过程冷空气活动较弱,暴雨主要发生在西南急流左侧的水汽辐合区。此次深秋暴雨集中发生在2个阶段,第一个阶段发生在东路冷空气影响下的大气层结稳定状态下,持续时间长;第二个阶段则是西路冷空气入侵,是在对流不稳定状态下产生的持续时间短。