有关高炮防雹的商榷

宁夏固原地处六盘山区。冰雹,历来是当地的主要自然灾害之一。自1974年采用高炮防雹以来,群众普遍认为效果较好,雹情逐年减少。但在作业过程中也存在一定问题,提出来供讨论。高炮防雹,就是把装有碘化银催化剂的炮弹,射入雹云中的雹源区爆炸,播撒碘化银,以增加冰雹胚胎的数目,并与云中自然     

冰雹形成过程及人工防雹研究综述

冰雹作为一种短时强灾害天气,常给农业、建筑、电力、交通甚至生命财产等造成严重影响,人工防雹也因此受到人们的广泛关注。文中首先介绍了冰雹形成机理和雹云物理研究情况,然后围绕人工防雹机理、技术、科学试验及效果评估这4个方面的研究进行了评述,旨在从理论和实践上总结人工防雹工作的进展,增进对人工防雹科学问题的认知,从而为促进中国人工防雹理论研究和技术进步提供借鉴。研究表明:（1）“累积带理论”和“循环增长理论”是冰雹形成的最常见理论,限于早期的雷达观测技术和缺乏完整的冰雹数值模式,早期认知的冰雹形成机理存在一定的局限。（2）雹胚一般分为冻滴胚和霰胚,冻滴胚由过冷雨滴冻结而成,霰胚则是冰晶、雪花撞冻生长而成。冰雹云中哪种雹胚占优势,主要看云底温度的高低。雹云的发展依赖于水汽条件、动力不稳定条件、风垂直切变等关键因子。（3）人工防雹主要遵循“播撒防雹”和“爆炸防雹”2条技术路线,“利益竞争”和“早期降雨”是常见的6种防雹原理假说中最广泛被用来作为防雹作业设计依据的2种播撒防雹理论。（4）人工防雹技术上多采用通过飞机、地面火箭、地面燃烧炉等向云中播撒人工冰核,或通过地面高炮向云中发射含人工冰核的炮弹等方式,影响冰雹的生长过程从而达到抑制或削弱冰雹生长的目的。（5）大量外场试验证明人工防雹效果有较大的地域差异,需根据各地冰雹云特征及其降雹特点制定和发展本地适用的人工防雹技术体系。（6）人工防雹效果检验仍然是制约人工防雹技术发展的一个“瓶颈”,目前常用的统计检验、物理检验和数值模拟检验技术方法均需要进一步改进和完善。由于雹云变化迅速、降雹过程短促,人工防雹技术实施的时效性以及防雹效果评估仍存在较大的困难。今后应更多地借助多种探测设备进行冰雹云的精细化探测,开展有科学设计的人工防雹外场综合试验,运用统计检验、物理检验和数值模拟相结合的综合检验技术方法评估防雹效果,推动人工防雹事业进一步快速发展。      

关于爆炸防雹方法的理论依据和技术要领的探讨

本文分析了我国“37”高炮防雹及苏联的防雹效果，基本的看法是:在防雹效果中，爆炸作用是一个相当重要的因素。我们根据爆炸产生的力学效应和润滑效应，以及冰雹在雹云中增长轨迹有集结于沿雹云移向上相对环境水平风速为零的近域内的现象，对爆炸防雹方法的技术要领提出一些建议。     

不同云底温度雹云成雹机制及其引晶催化的数值研究

用二维准弹性冰雹云模式模拟了中国不同地区的冰雹云的成雹机制和人工引晶催化的效果,结果表明：强对流云中自然初始降水元的形成主要同云雨自动转化相关;云底温度较低的冰雹云的雹胚形成以云霰转化过程为主,暖云底的雹云则以雨霰转化为主。人工引晶的作用有三：（１）加强云中冰霰转化过程,雹胚过多争食防雹;（２）促进雨霰转化过程,使雹胚浓度增加,并且减少过冷雨滴,抑制冰雹碰冻过冷雨滴的增长;（３）使云的下部霰量增加,降低降水粒子的增长轨迹,阻碍霰雹的增长。多次催化有时比一次大剂量催化的防雹增雨效果好。     

三维冰雹云催化数值模式

为了研究冰雹形成机制、催化防雹机制和通过数值试验获得冰雹云优化催化技术,在以前工作的基础上,发展了一个３维弹性冰雹云催化数值模式。模式考虑了冰雹云中详细的微物理过程,各种粒子采用双变参数谱,将云中水物质分成水汽、云水、雨水、冰晶、雪、霰、冻滴和雹８类,可以预报粒子的比浓度和比含量,尤其可以计算以霰或冻滴为胚胎的雹块的数量,非常适合研究冰雹的形成机制。此外,建立了催化剂ＡｇＩ的守恒方程,考虑了人工冰核的凝华核化及与云、雨滴接触的冻结核化过程,并用地面降雹动能通量检验催化防雹效果,因此,也可以研究催化防雹机制和对雹云的催化技术。     

1981～199O年苏联防雹作业的效果

本文对前苏联不同地区的降雷可能性进行了考虑，并对其防雹的需要程度进行了评估。有关防雹应用系统的组织结构及统计资料在文中做了介绍。统计资料包括：防雹保护区面积，冰雹、雷暴和阵雨日数，插云口数，播撒降雹云、有降雹危险云以及有可能降雹云的云块数，火箭和炮弹的消耗量，插云剂的消耗量，播撒成功和失败的播云日数和云块数，冰雹灾害面积，10个防雹区中的每一个防雹区以及整个前苏联防雹网络的防雹物质效果和经济效益。1自1967年以来，根据一项政府计划，在降雹可能性最大的下述地区，开展了旨在保护农作物的防雹工作。这些地区…     

冰雹云雷达识别方法及防雹作业经验

总结了辽宁省40余年人工防雹工作积累的成果和经验,归纳了3种类型冰雹云的雷达回波特征以及利用回波形态、回波参量和综合指标对其进行雷达识别的方法,并结合冰雹云数值模拟结果,总结了对具有液态水累积区的雹云、对超级单体冰雹云和对多单体冰雹云实施人工防雹作业的一些经验,对于各地的科学防雹作业具有参考作用。     

昭苏雹块的微结构研究

冰雹云的微结构,对于研究冰雹增长的机制是十分重要的.但是由于直接进入雹云内部进行观测非常困难,所以目前主要通过遥感技术和冰雹样品的切片分析,推断雹云内部的微观结构和成雹机制. 众所周知,冰雹是从冰雹云中降落下来的固态降水物.不同的冰雹云类型,不同的增长过程,具有不同的微观结构.因此研究冰雹样品,有助于我们认识冰雹在云中的形成和增长过程,这对于人工防雹研究和作业设计具有实际意义.     

新疆昭苏北部1974—80年防雹试验结果

1974—80年的6—9月,在昭苏县北部进行了为期七年的三七高炮在冰雹云中撒播碘化银催化的防雹试验。经对目标区目标期的各类降雹日数、降雹次数,持续降雹时间等与目标区的对比期和对比区在相应时间内的观测结果进行了比较和分析。表明:现行的人工防雹方法对抑制一般冰雹云是有效的,对能产生直径2cm(或受灾面积在5000亩)以上的强冰雹云可能是无效的。     

冰雹云中累积区与冰雹的形成的数值模拟研究

应用三维冰雹云模式对陕西旬邑地区的一次降雹过程进行模拟,结果表明:冰雹云中存在过冷雨水的累积区,其出现在最大上升气流之上,其中累积的过冷雨水含量随着云的发展而变化.冰雹生长在此累积区内.催化试验结果表明,在过冷雨水的累积区内播撒AgI粒子能取得较好的防雹效果.     

多单体冰雹云结构特征分析

多单体冰雹云是强冰雹云中出现机会最多的一种，通过对多单体冰雹云结构特变化的分析，取得几点可供人影雷达指挥人员和防雹作业人员借鉴的结果。     

冰雹云物理发展过程的一些研究

本文包括近年来我们在冰雹云物理研究几个方面的工作,即冰雹云单体生命史、云体併合与雹云形成、雹云和环境条件关系、冰雹云物理分类、冰雹云闪电观测分析和人工防雹的某些研究。 文章扼要地给出了上述研究的主要结果。     

多普勒雷达特征参数在人工防雹决策中的应用

对大连地区2003—2008年多普勒雷达观测到的37个冰雹和强雷雨个例雷达体扫资料进行PUP软件计算和处理,得到了每个个例雷达回波强度、回波顶高、30 dBz强回波中心高度、强回波顶高和垂直积分液态水含量几个主要雷达参数值、以及各参数随时间的变化特征,总结了冰雹云识别的雷达技术指标模型;根据大连地区降雹特点,将冰雹云分为强(超级单体)雹云、多单体雹云和单体雹云三类,总结了冰雹云类型判别的雷达指标(即防雹作业决策指标)。     

五类雹云的作业方案设计

目前我国的人工防雹作业已普遍采用三七高炮,选择适宜时机,向云体的适当部位发射适量的碘化银炮弹,影响雹云的发展过程,达到抑止冰雹生长的目的.同时,随着雷达探测雹云技术的发展,已经能够根据雷达回波识别雹云的结构和类型.由于不同类型的雹云,冰雹在云中的生长过程不尽相同,因此,为提高人工防雹的作业效果,必须注意对不同类型的雹云采用不同的作业方法.本文根据国内外的防雹理论和各地的实践经验,对五种类型雹云作业方法的设计进行初步探讨.     

冰雹的形成

夏季,天空有时乌云翻滚,电闪雷鸣,随后,一阵大大小小的冰雹象下雨一样砸到地面,一扫而过,顿时,给人民生命财产和农业生产造成了严重损失。为什么在闷热的日子里,天上会突然降下冰块呢?在短短的时间内,冰雹是怎样形成的呢?了解这个问题,对于人工防雹有着重要的意义。在人工防雹工作中,十分重要的一环就是要弄清冰雹在雹云中的形成过程,从而设法阻止雹云的发展,以达到人工防雹的目的。     

雹云物理和防雹原理

雹云是一种能产生降雹现象的强对流云。冰雹是一种固态降水物,它常常在初夏或早秋农作物生长或收获的关键时期降临。我国每年平均有二千多万亩农田遭到冰雹袭击,常会使丰收在望的庄稼颗粒无收,给农业生产带来惨重的损失。因此,人们在甚至对雹云还没有系统的科学了解之前,就已经试图制止冰雹了。 防雹活动可以追溯到很久以前,我国和世界不少地区都曾用炮击雹云的方法来“防雹”。在实际作业中逐渐体会到有效的防雹不是一件简单的事,需要了解具体的雹云物理过程。所以,自七十年代以来,人们逐渐把注意力转到雹云物理上来,现在一些基本科学问题已展现出来。进一步的任务是弄清这些科学问题,     

冰雹云中微物理过程研究

利用三维冰雹云模式通过实例模拟研究了云中冰相物理过程,结果表明,云中粒子产生有一源地,在雹云发展阶段早期,霰、冻滴,雹和雨水的极大产生率都位于6.0 km高度附近,这里是雹胚及冰雹形成的源区,从"利益竞争"概念出发,人工防雹的催化部位应在此高度附近;粒子产生高度与其源项发生高度及主要增长方式有关,粒子产生和增长过程在云的发展不同阶段也是不同的.在冰雹形成过程中,作为雹胚的霰和冻滴主要通过撞冻过冷水增长.撞冻增长占增长量的大部分,云中存在丰富的过冷水对冰雹胚胎和冰雹形成、增长都是十分重要的.在"冰晶-过冷水-雹胚-冰雹"这一链环中,没有过冷水参与很难形成强烈降雹.通过两例雹云的对比研究,发现若雹云云底温度降低和湿度增大,由于霰撞冻过冷水尤其是撞冻过冷云水增长量大幅度提高,霰的尺度加大,提高向冰雹的转化率,使霰胚数量大大增加.     

西昌一次降雹过程的催化数值模拟

利用三维冰雹云模式对2013年4月29日西昌一次降雹过程进行催化数值模拟,根据碘化银的催化时间、催化高度、催化用量和催化方式开展一系列防雹试验。结果表明:选择合适的催化时间、催化剂量、催化位置及催化方式,可以达到最佳防雹效果;通过对催化例和未催化例的冰雹形成机制对比分析得出,在播撒碘化银后,激发了"有利竞争",雹块不能长大;霰胚的减少及冰雹碰并云水的减少,导致降雹减少。     

爆炸法防雹效果观测与分析

本文通过对9年防雹(1974—1978年;1986—1989年)、7年没有防雹(1979—1985年)的雹灾面积和粮食产量的对比分析,得出:在雹云加强区的山头上适时进行大剂量的炸药包爆炸,可以抑制或减少局地雹灾危害。一、雹云观测及作业情况位于宕昌县北部的瓦拉子山,海拔3200米,是我县冰雹主要发源地或加强区之一。那里常常起雾成云,每当西北方约20公里的     

美国科罗拉多东北部随机防雹试验的结果——从物理研究角度的总结与讨论

本文为美国在科罗拉多东北部的随机防雹试验(NHRE,恩勒)的最后一部分结果。一、从随机防雹试验(1974—76)本身得出的结论目标区地面降雹量是试验中所用的主要响应变量,对它的统计研究结果是看不出播撒日与控制日之间有多大的差别,得不出播撒究竟是减少了冰雹或增加了冰雹的结论。利用不同测雹仪器的两个测雹网来估算冰雹总量,并且分析中应用了各种统计方法,但都检查不出播撒对防雹的影响。恩勒试验是在苏联声称防雹得到巨大成功(受灾面积平均减少80％)的推动下进行的,并且是重复苏联的播撒方法。试验结果的统计分析在90％的显著性水平上拒绝了防雹效果达60％的假设。也即苏联的说法在科罗拉多东北部是不成立的。不过恩勒试验