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。      

冰雹和防雹研究述评

冰雹是一种严重灾害性天气,我国冰雹灾害的危害很大,二十多个省市,八百多个县都遭受不同程度的雹灾,它影响了农业的丰收,因此防雹研究已成为我国气象科研中的重要课题之一。就科学意义来说,冰雹与暴雨、雷暴和龙卷等中小尺度天气具有不少共性,它涉及云物理学、中小尺度天气学、雷达气象和大气探测等方面内容。近十年来有关冰雹研究和人工防雹研究的进展也推动了上述学科的发展。本文就有关冰雹研究和防雹研究中的几个问题作一评述。     

四川省行政分区边界数字化方法及其在遥感监测业务中的应用

本文阐述了应用数字化仪在1:500000比例的四川省地图上读取行政分区边界的直角坐标(x,y),并采用双标准纬线正轴等角圆锥投影方法和二元线性回归方程转换成地理经、纬度.取得了四川省省界:各地、市、州界及各县县界等行政分区闭合边界资料.     

四川省行政分区边界数字化方法及其在遥感监测业务中的应用

本文阐述了应用数字化仪在1：500000比例的四川省地图上读取行政分区边界的直角坐标（x,y)，并采用双标准纬正轴等角圆锥投影方法和二元线性回归方程转换成地理经、纬度。取得了四川省省界；各地、市、州界及各县县界等行政分区闭合边界资料。     

人工防雹的无意识增雨

“三·七”高炮防雹的另一个效果是增雨 ,本文取瓮安、普定两地的资料 ,作K、Ks 计算 ,K为降雹日的月平均降雨量和月平均降雨量的比率 ,Ks 为作业日 (或模拟作业日 )的平均降雨量和降雹日的月平均降雨量的比率。结果表明 :K值 ,瓮安、普定的作业期比非作业期分别大 8%和 9 5 % ;Ks 值 ,作业期比非作业期分别大 12 % (4月 )、4 % (5月 )和 6 % (4月 )、3% (5月 )。可见 ,作业期对流降水比非作业期对流降水贡献大 ,作业日对流降水的贡献比模拟作业日的贡献大。在人工防雹的同时 ,也产生了增雨     

山东冰雹形成机制及雹云催化技术模拟——个例研究

利用中国科学院大气物理研究所开发的三维全弹性冰雹云模式,对2006年7月5日山东境内一次以冰雹、雷雨大风为主的强对流过程进行模拟,分析了冰雹的形成机制。结果表明:79%左右的冰雹胚胎是霰,雹胚以霰为主,霰主要来自于冰雪晶与过冷雨水碰撞冻结以及雪的自动转换过程,霰形成后主要靠碰并过冷云水、雨水增长,而冰雹主要质量来源是霰的自动转化以及碰并过冷云水增长。人工催化试验表明:在强对流云中冰雹含量达到0.1 g·m^-3前1～4 min进行催化,能有效抑制冰雹粒子的增长,在过冷水含量中心(5.5 km)上方1.0～1.5 km催化防雹效果较好,在其下方催化防雹效果较差;剂量越大防雹效果越好。AgI主要以凝华核的作用产生人工冰晶,冰晶凝华增长导致过冷云水含量降低。催化后雹胚特别是霰胚的数量增多,对过冷云水的竞争增强,其平均尺度、质量均减小,降低了雹胚向冰雹的转化率。冰雹碰并过冷云水增长也被减弱,导致冰雹总质量进一步减少。     

贵州省防雹作业有效性统计分析

在贵州省9个地州市2007、2008年收集的四百多作业炮站防雹资料中抽取了部分资料,对这些资料进行统计分析,找到一些规律,发现问题,提出解决问题的方法,以减少盲目作业次数,实施最有效的防雹作业。通过分析总结,对炮站在今后防雹作业中于不同月份、不同海拔高度采取何种作业方式具有一定的指导意义。     

一次防雹作业过程的效果分析

利用2008年5月23—26日山东一次冰雹过程的常规气象资料,分析了此次冰雹形成的天气形势、层结条件及其触发机制等;分析了两个极相似云体在催化和未催化情况下从初生、发展到消亡的演变特征。结果表明,防雹作业加剧了冰雹云的消亡过程,表现为回波强度减弱、回波高度下降、VIL减小、生命史缩短等特征。通过对对流云系的横向和纵向对比分析,收集了18个防雹作业样本,并利用这些样本作业前后的回波强度和回波高度两个物理量进行统计检验,在显著性水平分别为1%和5%的情况下,防雹作业后回波强度减弱、回波高度下降,即防雹作业有效。利用济南防雹作业数据对防雹作业效果进行的模拟定量检验表明,防雹作业可减少降雹约27%。     

一次冰雹过程的对流单体识别与防雹效果分析

利用2018年6月12—13日山东鲁西北地区一次冰雹过程的常规气象资料,分析了冰雹形成的天气形势和物理量指标条件以及防雹效果。结果表明：人工防雹作业前后雷达回波指标呈明显的下降趋势,其中VIL值、回波顶高指标变化分别平均下降49.9%、37.4%,冰雹概率由作业前99.3%下降到作业后的28.7%,回波强度、回波顶高、VIL值下降最大值分别为10 dBz、7 km、48 kg·m^-2。通过对比分析两个相似对流单体的发展演变,实施防雹作业的对流单体回波强度下降7 dBz、回波顶高下降3 km、VIL值下降11 kg·m^-2、冰雹概率出现剧烈波动,防雹作业后较作业前回波强度、回波顶高、冰雹概率下降速度明显加快,而没有实施防雹作业的对流单体雷达回波综合指标在编号期间变化幅度小,进一步证实了人工防雹作业有效。     

防雹作业指挥中的雷达探测方法

711数字化气象雷达因其操控方便、响应速度快、探测范围满足要求,在我国人工防雹作业指挥中起着重要作用。根据711数字化气象雷达设备的特点,研究快速、全面获取冰雹云回波特征参数及监测冰雹云初始回波的雷达探测方法,通过对不同雷达探测模式对比分析,提出三线切割法。     

防雹作业预警模式探讨

从回波的演变趋势，移动方向和移动速度，利用计算机模拟未来一定时间间隔内回波的益和范围，然后根据炮点的地理位置判断回波是否进入高炮射程内，可以实现作业预警的目的，本文要探讨的作业预警模式，对建立作业指挥预警系统有现实意义，符合防雹作业指挥现代化发展的要求。     

广西冰雹云闪电变化特征分析及其防雹应用

利用广西2006―2011年4-6月17个降雹样本资料和以降雹点为中心半径50km范围内闪电监测定位网探测到的所有闪电数据对广西冰雹云闪电变化特征进行分析,结果显示:广西地区冰雹发生前的短时间内负闪频数远大于正闪频数,正负闪强度的比值大多都在1.5以上,而正负闪陡度的比值相差不大,5min闪电频次峰值都在5次以上,降雹前峰值出现明显跃增,降雹出现在闪电密度最大中心的下风方右侧,闪电变化分析结果在广西地区人工防雹作业中有一定的指导作用。     

火箭防雹技术探讨及研究

通过对火箭催化剂性能和撒播特点的分析、确定催化剂播撒最佳温度层和高度的方法、火箭防雹作业部位和火箭发射时的角度,提出火箭防雹作业用弹量的近似计算方法,尽可能地避免或减少损失,科学、高效地完成防雹减灾作业。     

一次提前防雹试验及效果分析

为了科学实施人工防雹作业,减轻冰雹灾害损失,采用效果检验方法中的对比方法,分析了2007年7月24日两块冰雹云防雹作业前后711雷达回波的平面、高度变化,结果显示五次防雹作业后雷达图平面显示云团分散,高度显示云顶高度、45dBz高度均降低,这次高炮人工防雹作业有效,提前识别冰雹云、集中作业是防雹成功的关键。     

当前外场防雹试验的若干情况

本文主要根据最近几次国际人工影响天气会议文集及有关资料,介绍了苏联、美国、中国以及许多欧洲国家的外场防雹试验情况、防雹作业方法与效果评估方法,特别是冰雹落地动能统计法。 对于防雹作业来说,取得成功的关键是及时、准确地确定播撒部位和作业时机。     

渭北人工防雹的研究与思考

分析了渭北优势果业区的地理、气象条件,通过渭北苹果优生区与世界苹果生长最适区气象条件的比较,渭北苹果生长的7项指标均符合世界苹果生长最适区的条件,是苹果产业发展的最优地区之一。但发源于白于山、子午岭、六盘山、黄龙山等地的冰雹,对渭北苹果产量和品质造成一定的影响。为了减少冰雹灾害的损失,在渭北人工防雹基地工程建设的同时,加强人工防雹科学研究的内容,从冰雹云预报预警、三维冰雹云模式、雷达探测、决策指挥、空域申请、作业实施、效果评估等方面分别提出了研究和建设内容。     

探空资料在人工增雨防雹作业中的应用

2010年春,毕节地区人影办为应对2009年秋、冬季以来的连续干旱,启动了干旱最高应急响应。作业指挥中心从2月22日起进入24h待命状态,密切监视天气演变过程,抓住时机进行人工增雨作业,一方面全区高炮比往年提前10-20d出炮,另一方面火箭车进行流动作业,当前所利用的天气信息仅局限于省地气象台预报(前一天17时发布)和雷达回波资料,然而当探测到有雷达回波时,火箭作业人员不一定能及时赶到有利天气条件地点实施作业而错过最佳作业时机。通过统计和分析作业日威宁(毕节地区天气系统上游)08时探空资料判断未来6~12h有无人工增雨作业条件,选择最佳增雨作业时机。     

VIL产品在人工防雹中的应用

利用西安多普勒雷达垂直累积液态含水量（VIL）产品及地面实况资料,分析2005--2006年渭南19个典型雹日的VIL回波特征。得出指标：VIL值的变化可以应用于预测降雹;降雹时VIL值在50kg／m。以上;一般在降雹前VIL值有明显的“跃增”;VIL值的迅速减小会给本地和下游地区造成雷雨大风冰雹天气;在距离雷达较远的合阳、韩城VIL值可信度较低。这些指标的应用对强对流天气的临近预报和有效开展人工防雹作业具有指导意义。     

Technological features of hail suppression activities in the Republic of Moldova

Modern components of the technology ofhail suppression activities in the Republic ofMoldova are considered. The following elements of this technology are implemented: ASU-MRL software- and-hardware complexes; the corporate information network for cloud data acquisition and transmission based on the ASU-MRL data; Alazan’-6 and Loza-2 anti-hail complexes equipped with highly ac-ive crys-al-iz-ng components based on silver iodide; the guidance papers by the special-sts of the Special Weather Modification Service of the Republic of Moldova including those on the presentation of the radar echo of the horizontal cross-sections of clouds in the Lagrangian coordinate system; the improved methodology ofhail suppression activities.     

人影综合技术系统在防雹指挥中的应用

简述“六盘水市人工影响天气综合技术系统”的建设及应用情况。以一次实际的防雹作业指挥为例，详细介绍“系统”在人工防雹作业指挥方面的应用情况及由此而来的良好效应。