高炮人工防雹增雨业务规范(3)

2019-04-21 18:56

分钟内上移1-2公里;

9. PPI人字形带状回波,在人字两带交接处易降雹;

10. PPI钩状回波,如果出现在对流云的发展阶段, 预示着降雹; 11. PPI 指状回波的指尖与主体的连接处为冰雹云的主要发生区; 12. PPI在涡旋状回波根部或V形缺口回波顶端易发生冰雹;

13. 在5—7公里高度上出现强度为10—15dBZ的初始回波并且几块回波生消后排列成带,受系统和热力因子影响有突发性增长,预示可能降强冰雹。

此外,也可运用强回波顶高和0℃层高度,结合上述多种指标发现冰雹云与雷雨云的差异,从而区分冰雹云和雷雨云,具体方法如下:

H强 表示强回波顶高,H K:地区、季节不同,其值不同。§4.2.3 防雹作业时机选择运用上述方法和指标以及其他方法识别冰雹云,一般初始回波形成后的前分钟内强回波强度迅速增大。时),立即实施作业。一旦形成冰雹降到地面,作业就失去作用。因此,早期识别,早期作业,是关系作业成败的关键因素。

§4.3 增雨作业时机选择增雨作业的天气背景不同于防雹作业。在各种天气条件及雷达、闪电等物理指标中,增雨作业的条件或指标比防雹宽。业,提前抑制冰雹云的生成和发展,可争取增雨和防雹双重效果。 以下是部分地区总结的增雨作业指标,仅供参考: 1.在降水性天气系统背景下,处于发展阶段的积雨云、浓积云,回波顶高处在-5℃—-20 2.在抗旱期间,也可对大范围系统降水性层状云作业; 3.孤立的积雨云、亡的对流云;一般性层状云等类均不利于增雨作业。

§4.4 作业时机选择流程(见图

强—H0≥K 为冰雹云 强—H0

5冰雹云的先兆特征一旦出现(必须在冰雹尚未形成

而且防雹作业之前,可进行增雨作

25dbZ;

回波顶高在-5℃以上,处于发展阶段,出现雨幡或降水时,

移速快的浓积云;干雷暴;降水过程过境后,处于减弱衰

4) 天气指标+雷达指标 短时预报、预警 预报时间和落区 雷达参量指标+其他多种指标 10

HH℃之间,强度大于

分析判别:识别冰雹云雷雨云、作业时间、

落区、方位、移向、移速、高度、强度

发布指令 图4 作业时机选择流程图

第五章

作业设计与实施是防雹增雨作业成败的关键环节之一。在作业方案设计的

同时,要考虑到为作业后相继进行的效果评估收集必要的资料信息。理历史样本,进行多种模式的常备作业技术设计,以作为预案储备待用。

§5.1 防雹作业方案设计

作业设计主要包括:雹云识别、方位、时间、部位、移向、移速,催化剂量,射击高度、方向及仰角等。从作业天气时机选择到作业设计,监测。制定作业方案时,上述项目的设计都离不开雷达的跟踪观测。验是:早期识别、早期开炮、联网作业。§5.1.1 不同雹云类型作业 1. 单体雹云。受地形和局地气候影响较大,积云发展成冰雹云,几分钟后冰雹落地。提前作业。

2. 多单体雹云。锋面切变线或飑线过境时的雹暴。带、双平行带、平行短带、 涡旋状回波及并存多单体回波。应针对不同形态的出现,提前作业。

3. 强单体雹云。强冷空气及强风切变背景下的庞大云体,生命史较长。可见弱回波区及周围弱回波穹窿、悬挂回波及强回波梯度区等特征。如果作业设计严密,提前作业,对区开炮并同时对弱回波区,悬挂回波及其下方收效。 §5.1.2 作业时机 1. 雷达初始回波顶高在5分钟内明显上升雷雨云向冰雹云发展的跃增阶段,即为高炮作业开始时间。 2.提前作业。在单体初生时作业或雹云形成之前的雷雨云阶段即作业,易收到防雹效果。防雹作业应尽可能设计好时间提前量,防护区上风方5公里处作业,使之提前降雹,果。 §5.1.3 作业部位

作业部位为云中强上升气流区自然雹胚形成的位置,决定于冰雹云的类型

都应有雷达不间断 生命史短,往往在半小时内由作业要迅速及时,并监视新生成的单体, 回波带基本分-12℃层及其以上1公里左右的强回波-2℃~-6℃层附近区域催化,1-2公里以上,表明云体处在从

如果时间未能提前, 对防护区而言也可能收到防雹效作业设计与实施必须收集整

防雹重要经5种:单一般难以防御。-8℃~可能可在 11

和发展阶级,应根据雷达观测确定。一般在-6℃(高度)以上,撒播层厚度一般为1km。 §5.1.4 催化剂量

1. 由雷达与临近探空资料,确定雹云的尺度、体积(详见5.6)。

2. 根据强回波中心位置、 移向移速与炮位的距离查对出高炮射击的方向、仰角、高度(附表1)。 3. 根据人雨弹催化剂成核率、自炸时间、 雹云体积及云中液态含水量计算用弹量。

§5.2 增雨作业方案设计

增雨作业比防雹作业在时间、空间跨度较大景条件较宽。各地在进行作业设计时应确定当地指标。

§5.3 云体积估算

用雷达与当天临近探空资料估算作业云的体积。10公里处时,用雷达对强中心用等分贝衰减强回波顶高即可定为作业积云顶高,云体厚度h。雷达读出该积云宽度

V=1/3πR2h 计算出作业云体积。 §5.4 催化剂成核率和云含水量§5.4.1 成核率

成核率是指在一定温度下,每克碘化银(用不同型号催化剂配方的“三七”高炮很大差异。

附表2中列出各类人雨弹有关技术性能数据。§5.4.2 云含水量

云含水量是云中单位体积之中的液态水与固态水的总质量云粒子的液态水含量在增雨作业中是方案设计、素。

云含水量可利用探空资料查出对流凝结高度作为云底高度,查出云中比湿差值q0-q-20,结合相应层的空气密度,值模式算出含水量的垂直分布、最大值及其高度、温度等。

§5.5 用弹量估算

防雹增雨作业用弹量估算较复杂。与作业云的强度、体积、含水量、催化剂成核率等有密切关系。单纯从人雨弹成核作用考虑,超过1000发。在我国,目前同时考虑催化成核作用和人雨弹爆炸效应。防雹作业的用弹量估算公式: 用弹量 M=───× G

,催化剂量较小,指标较低,背

当积云(雹云)强中心距炮位(5或10分贝)或数字化雷达显示,5℃层高度, 即得作业积V:

AgI)可形成冰晶的冰核数量。采人雨弹,在不同温度下,其成核率有 (克/米3)。云中作业实施和效果评估中的重要因再从T-lnp图可可换算含水量Q。另可用数

一次强冰雹云作业需用弹量

109 减去从探空查得-R,则作业云体积 AgI VQ

fEn

12

其中V为作业对象云体积(km),Q为作业云中含水量(g/m);G为0°层高度单个冰雹粒子质量,一般为0.5克;f为催化剂成核率个/g;E为人工冰核播撒可增长成人工雹胚的份额,一般取10-3 ~10-4;n为一发人雨弹的AgI含量 (g)。

鉴于各种作业对象云的差异及不确定因素, 可在平时结合作业实践经验和数值模拟结果,估测出各种类型雹云作业的用弹量。表2是参考用弹量。 增雨作业用弹量则少一些。根据作业积云发展旺盛期的强度、体积、含水量等因素,分别发射一定数量的人雨弹,如分期分批分等发射20、40、或60发。

表2 防雹用弹量参考(单位:发) 雹云种类 中等雹云 弱 单 体 强 单 体 (延迟无效) 初生期用弹量 50 <50 100 发展期用弹量 100-150 <100 >200 100 总用弹量 150-200 100 >300 150 33

弱复合单体 50 §5.6 射击方法

高炮作业时采用何种射击方法,关系到入云催化的效果。特别是防雹作业,合理的射击方式,有可能在撒播分布准确性上,发挥出比火箭还要优越的特点。 §5.6.1 前倾梯度射击组合

当云体呈前倾状态向炮位移来时,用相同引信的人雨弹,不同扇面和射角,弹距基本相等,迅速射击。使人雨弹在不同高度和水平距离上,迅速相继爆炸,弹着点在云内呈上小下大的前倾式梯形分布; §5.6.2 垂直梯度射击组合

当云体呈立柱式状态向炮位移来时,相同扇面、低射角发射短引信人雨弹,高射角发射长引信人雨弹,弹距基本相等,使人雨弹在不同高度同一水平距离相继爆炸,弹着点在云内呈立体垂直梯形分布。 §5.6.3 水平射击组合

当云体逼近炮位时,用相同扇面,低射角发射长引信人雨弹,高射角发射短引信人雨弹,弹距基本相等,使人雨弹在同一高度,不同水平距离迅速相继爆炸。弹着点在云内呈平面梯形分布。 §5.6.4 同心园射击组合

当云体移到天顶时,用低射角发射长引信人雨弹,高射角发射短引信人雨弹,连续旋转点射360°若干圈。弹距基本相等, 使人雨弹在天顶周围同一高度上形成同心园。 §5.6.5 后倾射击组合

当云刚移过炮位呈后倾状态时,用相同或上小下大的扇面,不同射角发射相同引信的人雨弹,弹距相等,使人雨弹组成一个后倾平面或梯形相继迅速爆炸。 §5.6.6 扇形点射

当作业云减弱时,以相同引信的人雨弹,几个射角,几个扇面,对云体的某

13

一高度进行单发连续射击,弹距基本相同。 §5.6.7 侧向射击

当雹云经过炮点侧面时,可对准云的前部,进行侧向射击。以云宽的1/2-1/3云为扇面,以不同射角发射长引信人雨弹。

第六章 效果评估

效果检验和评估是人工防雹增雨重要技术工作之一。由于云是复杂多变极不稳定的检测对象,如何科学地进行效果检验是国内外一大难题。计检验、物理检验和数值模拟等方法进行效果检验和评估。性和难度,从我国现实情况出发,本规范提出的效果评估方法供各地参考试用。

§6.1 效果评估的要求

1. 效果评估方法必须建立在人工影响天气物理概念、实验结论和一系列

有效实用指标基础上。对尚不完善和不充分之处,通过物理分析、实验和云与降水数值模拟试验对方案设计的验证,评估方案的设计,使之越来越接近和符合物理检验的要求。2. 为了弥补效果评估中各种云物理参量变化和统计样本不足的缺欠,通过空中、地面多尺度探测,对人工影响天气作业前后多因子物理参量的变化进行综合判据的分析,力图从多方面证明有无效果,也是一种实证途径。 §6.2 物理依据

采用天气雷达、气象卫星等现代化装备检验人工防雹增雨效果是很有实用价值的。根据雷达连续观测,可以判定催化前后云的宏观和微观特征量的变化。用地球同步卫星每半小时提供的可见光和红外资料,的变化,从而确定动力催化是否延长了云的生命期及改变了云的高度等。以作业前后雷达参量和回波形态等指标的变化为主。仪、微波辐射计、冰雪晶、雨滴谱、测雹板加密区等多种指标综合判据,形成对应物理概念的资料,以及运用数值模拟技术,从而得出作业效果评估物理依据。§6.2.1 防雹效果评估的依据 对于防雹作业而言,作业后雷达回波强度减弱公里以上,测雹板雹谱变窄,且对照其他四种依据一致,应视为正效果,反之则为负效果。1.作业前后雷达回波参量的变化作业后若雷达回波强度(或回波顶高、强回波顶高等)在有效时段内为10—15分钟)比作业前减弱雹作业有效;反之,则视为无效。2.冰雹谱分布的变化

采用测雹板或人工实测落地雹粒,如测出作业区雹谱(相对对比区)变窄,雹粒子变小,可视为正效果;反之,则视为无效。3.冰雹特征量变化

采用与雹灾损失、雹块大小、数密度及降雹持续时间有关的冰雹落地动能、

目前我国运用统鉴于这项工作的复杂 将通过周密的设计和实施,并不断改进效果

利可以判定催化前后云顶温度

辅之以探空、闪电定位 10dbz以上,回波顶高降低1(没有测雹板,可用人工实测落地雹粒),

(一般以上或顶高降低1公里以上等,可视为防

14

雹粒子变小10dbz


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