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本文对湖南主要人工增雨对象----对流云和积层混合云作了多普勒天气雷达回波分析与判别,发现对流云在不同发展阶段回波特征有明显差异,单块积云回波水平水平尺度小,生命史短,降水效率低;而积层混合云持续时间长,回波特征变化小。综合分析回波强度、回波顶高、含水量、云顶温度、回波移速、回波面积等参数,得出湖南的人工增雨作业指标和评分规则,并依此建立地面人工增雨多普勒天气雷达指挥系统。该系统可实现实时指挥,发布作业预警信息以及作业方位角、仰角、用弹量等作业参数指令,结合作业点GPS信息及GIS地理信息将指导产品通过网络分发到各作业炮点。试验表明,它能有效提高对作业时机的预判能力、对作业对象的选择能力以及对实时作业的指导能力。本文主要的研究结果和结论有:
⑴湖南夏秋干旱期产生的单块积云与积层混合云中积云群雷达回波有较大的差别:单块回波水平尺度小,生命史短,降水效率低;而积层混合云中的积云群由于有充分的水汽输送,水平尺度相对较大,生命史较长,降水效率较高。湖南对流云主要发生在午后,在14:00~18:00时段发生频率最高,其主要特征:回波顶高一般大于10km;水平尺度较小,为6~10km;持续时间较短,一般在1~2h;云顶温度一般低于-30℃。
⑵初步分析表明,对流云的降水效率一般小于20%,具有较大的人工增雨潜力。如果我们通过人工催化使对流云的降水效率从20%提高到25%,则其降雨量就可以增加20%,整个作业影响区域的雨量就会有明显的增加。
⑶结合地面人工增雨的理论与实践,归纳、总结了对流云人工增雨的雷达判别指标:雷达回波强度为30~50dBz;垂直累积液态含水量大于5kg/m2;回波移动速度小于10km/h;回波顶高为5~9km;回波面积大于80km2;并且对流云处于发展阶段,有雨幡形成。
⑷针对湖南主要人工增雨对象——单块积云和积层混合云作了多普勒天气雷达回波分析与判别,综合分析回波强度、回波顶高、含水量、云顶温度、回波移速、回波面积等参数,发现不同云型的雷达回波特征有明显的差异,结合实际情况得出湖南人工增雨作业的雷达回波判别指标和评分规则,对于对流云人工增雨,总评分为75分以上为最佳,而对于积层混合云,总评分为65分以上为最佳。
⑸对流云人工增雨作业部位应选择多普勒天气雷达风场有低层辐合,且在上升气流区域;作业高度为4.5~6.5kin;作业时机应当选择对流云发展阶段;作业用弹应根据云体大小,云的回波强度强弱等情况来定,一般来说火箭作业要求每次发射1~3枚,高炮作业每次发射炮弹20~60发。
⑹通过计算机图像识别技术,将作业云体的雷达回波进行自动识别,并判断是否为对流云,若符合判断条件,则对该作业对象进行跟踪,并结合地面作业点的布设情况,实时分析、计算作业点地面人工增雨作业的各种参数。
⑺作业参数的传输采用两种方式:一种是基于Internet公众网的发布方式,适用于配备了笔记本电脑(具有无线上网功能)的作业站点,能够实时通过Internet公众网访问省人影指挥中心的网站调用作业参数;另一种是基于移动通讯GSM的手机短信方式,可将作业工具的位置实时传输到省人影指挥中心,并通过移动通讯手段将省人影指挥中心的作业参数信息下传到作业站点的作业指挥员的手机上,实时提供作业参数。