多普勒天气雷达在人工增雨作业中的技术应用
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摘要：辽源地区多普勒雷达强回波跟踪显示系统，以提高对强对流天气的监测、预警、服务工作的效能，提高人工增雨的工作效率为目的，通过对雷达数据的分析和提取，得到更加清晰的强回波图像，从而为本地短时预报预警、人工增雨等工作提供更多更详细的参考资料。
中图分类号： P481；P412.25 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2014.23.0054
气象灾害特别是干旱对国民经济建设和社会发展具极大的破坏力。经济越发达，气象灾害造成的损失就越大。近年来，我国许多地方出现了破纪录的极端天气，对人民生命财产安全造成了巨大威胁，通过人工影响天气可以增加空中降水，是减轻和防御气象灾害、促进农民增收的有效措施。应科学指挥、科学作业，充分发挥人工影响天气工作的社会效益和经济效益。
1人工增雨作业
1.1人工增雨技术
人工增雨技术是在云中播撒一定的催化剂，促使大雨滴或冰晶的生成，使更多的云水转化为雨水，或者在一定范围内促进大气的上升运动，使云体增大以得到更多降水。现代人工增雨开始于1946年，我国从1958年起逐步在全国范围内开展人工影响天气试验。人工增雨一般有空中和地面两种作业方式。辽源火箭人工增雨始于2001年，主要是基于农业抗旱，在地面打火箭弹，实施人工增雨作业。
在进行人工增雨作业前，选择有利的作业地点、作业云系、作业时机、作业部位及催化剂量是火箭人工增雨成功的关键。
1.2适合作业的天气系统和云系
根据辽源火箭增雨作业实践以及雷达资料分析、检验，适合辽源市火箭人工增雨作业的云系有以下几类：
春季农田抗旱增雨作业，主要选择高空槽、冷涡相配合的地面气旋、锋面气旋、低压倒槽等明显的降水天气系统。
夏季水库增雨作业，主要选择高空槽、低空切变与其相配合的地面天气系统是江淮气旋北上、河套低压倒槽、副高后部降雨带、台风减弱的低气压等比较强降水的天气系统。
结构均匀稳定的层状云是由于天气扰动造成的大范围空气抬升而形成的降水云系。云层稳定、持续时间长、水平范围宽广，云内上升气流小，顶部平坦。
混合云是由对流云和层状云混合存在的多层降水云系，由于对流云积聚所产生的下沉气流消耗了部分不稳定能量，抑制了对流云的发展，逐渐向层状云转化，促使降水量增大和持久，有利于增雨作业。
发展阶段的对流云，回波顶高5～8公里，作业效果较好。若回波顶高小于4公里时，说明云系发展不够旺盛，或回波顶高大于10公里，云梯已发展到晚期，此时作业均收不到好的效果。
选择适合增雨作业的天气系统和云层是作业效果好坏的重要条件。作业时最好选择有向对流回波发展趋势的初始阵雨回波或云层发展加厚、云底较低的以层状云为主的混合云为作业对象。
2多普勒雷达强回波跟踪显示系统
从近几年的实践来看，对流云由于持续时间短、移速快、范围小，跟踪捕捉抓住最佳时机实施作业难度较大。多普勒雷达强回波跟踪显示系统为选择增雨作业适合的天气系统和云层条件提供了强大的技术支持。
2.1目标云的判别和跟踪
由于多普勒雷达的数据资料是在一张雷达图上将所有探测到的回波强度都显示出来，因此显得杂乱无章，单凭人的肉眼很难将各种强度一一分辨清楚，辽源地区多普勒雷达强回波跟踪显示系统通过对雷达回波资料的数据结构进行分析，目前已经可以将多普勒雷达探测到的雷达周边100公里内的回波强度提取出来，并按照用户要求的层次和强度范围生成BMP图片，在系统生成的图片上可以清晰地看到特定强度的雷达回波所在的位置，使用户在看图时对回波强度一目了然，从而达到对强对流天气的监视和跟踪，同时通过图片的连续播放，还能大致确定回波的移向移速和演变趋势。在增雨工作中，能够迅速判断适宜作业的云团所在的位置和移动方向，能够及时通知增雨作业人员迅速赶往适合的地点进行作业，提高了增雨作业的效率。在夏季出现较强回波的时候，还能够对强回波进行跟踪，监视其移动路径和发展趋势，提前对移动路径上的乡（镇）进行预警，提高预警、增雨作业效果。
2.2系统优点
科学指挥作业，提升作业效益，减少农业、林业、工业等方面的经济损失，造福百姓。系统小巧灵活，整个程序只有不到2M，对电脑硬件无要求，且为绿色软件，拷贝即可使用，无论程序本身的功能还是可移植性能、后续开发兼容性、安全性等方面都没有任何障碍。
3 结语
经过3年来实践检验，利用辽源地区多普勒雷达强回波跟踪显示系统跟踪强对流云系指挥人工增雨作业，都取得了较好的效果，人工增雨的效果较没有雷达之前有了明显提高。
作业指挥中切忌两点，一是稳定性降水的层状云系云层变薄，降水强度弱或者降水强度减弱；二是对流云降水，虽然对流比较旺盛，但云中水汽含量低，干打雷不下雨的干雷暴，不宜进行火箭增雨作业。
作者简介：刘伟锋，本科学历，辽源市气象局，助理工程师，研究方向：政策法规、人工影响天气理论及关键技术。