清镇市一次典型冰雹过程防雹效果分析

清镇市一次典型冰雹过程防雹效果分析
摘要：本文利用2020年4月10日的贵阳多普勒天气雷达资料对冰雹云过
程开展分析，重点选取回波顶高和强度、垂直累积液态含水量、径向速度以及云
体体积、等雷达因子作为反映冰雹云生消过程中降雹特征参数识别因子，并使用
物理检验方法，对比分析作业前后这些特征参量的变化，检验人工防雹作业效果。

关键词：典型冰雹过程防雹效果分析
引言
冰雹是清镇市春季的主要气象灾害性天气之一，每年都有不同程度的冰雹天
气过程发生，给农业生产和群众生活带来严重影响，同时，作为贵阳市冰雹灾害
防御的“西大门”，清镇市防雹工作在贵阳市人工防雹作业工作中尤为重要。

为
进一步履行好气象防灾减灾的工作职责，做好冰雹灾害的防范和应对工作，切实
发挥好气象防灾减灾在脱贫攻坚中的第一道防线作用，最大限度避免因灾致贫、
因灾返贫现象，提高防雹作业科学性，对2020年4月10日清镇市典型冰雹过程
防雹效果进行分析。

目前，根据短时预报来确定防雹作业点也是人工影响天气的
一大难点[1]。

匡顺四等对冰雹气候的分析及人工防雹布局也作了研究。

对冰雹
发生的路径和源地和移动方向作出分析等[2]。

杨晓平对冰雹天气预测预警和人
工防雹作业条件作了研究。

结合目前人影作业点分布，设计清镇市人工影响天气
作业炮站优化布局方案。

冰雹云移动路径方面。

国内专家学者针对冰雹云移动路径开展相关研究，得到区域冰雹云移动特征，龚乃虎等[3]利用平凉地区1973-1978年82块雹云雷达观测资料，采用统计学方法对冰雹云回波移动路径进行了分析，根据冰雹云回波移动路径、密集程度、活动范围划分了冰雹云回波五个活动区。

孙磊等[4]利用临夏州6个气象观测站48年气候观测和历年天气图资料对临夏州冰雹云团移动路径进行分析，发现临夏州冰雹云团的移动主要从西北向东南方向移动，与高空引导气流基本一致。

曹立新等[5]对阿克苏地区1996-2003年的冰雹落区个例的
雷达资料进行统计分析，得出强冰雹天气背景下的冰雹路径。

岑启林等[6]利用2a雷达观测资料对贵州兴义市冰雹云多普勒雷达回波特征进行分析，归纳了冰雹云5条移动路径。

人工防雹效果检验方面。

客观、科学、准确地评价人工防雹的效果是开展人工防雹作业的一个重要工作。

现有的人工防雹效果检验主要有统计、物理和数值模拟检验三种。

黄美元、章澄昌、王雨曾等[7-9]认为统计检验与试验区大小、试验期的长短、雹灾情况、试验方案、统计学方法等有关，存在一定的局限性。

李大山等[10-11]提出物理检验即分析作业前后雹云宏微观物理量的变化，根据云降水形成及其催化作业的物理机制，找出相应的物理响应，分析作业效果，提出作业效果的物理学证明。

周毓荃等[12]认为数值模拟检是根据云和降水形成的热力、动力和微物理过程，以及人工防雹催化作业原理，建立一套描写其过程的数值模式，定量预报催化与不催化情况云的发展，并与实测结果比较，从而判断作业效果。

本文拟使用物理检验的方法，重点选取能够反映冰雹云形成、发展、成熟、降雹的变化过程，且使用识别降雹特征的因子作为特征物理量，对比分析作业前后这些特征参量的变化幅度，确定防雹作业效果是否有效。

近年来，随着天气雷达技术的发展，人工防雹的技术理论研究取得了很多新的进展[13-14]，为科学开展人工防雹提供了更好的基础和依据。

现将2020年4月10日的一次典型的冰雹过程的防御作出分析。

1、冰雹过程概况
2020年4月10日08时-11日08时（北京时，下同）受高空槽、中低层低涡切变、地面热低压共同影响，贵州中西部地区出现了一次明显的强对流天气，全省有10县（域）降雹，降雹的主要时段是16:30-19:30，同时清镇市也有4个人影炮站出现5次降雹（如表1），最大冰雹直径出现在流长炮站为12mm，冰雹密度500粒/m2，在流长乡有灾情。

表1 2020年4月10日清镇市降雹信息
降雹时间降雹地
点
冰雹直径
（mm）
冰雹密度
（粒/m2）
19:03-19:07流长
12500
19:12-
19:14
犁倭310
19:06-
19:07
麦格130
19:19-
19:20
麦格110
19:16-
19:17
高乐320
2、冰雹云移动路径及作业情况
17：40在毕节纳雍县中南部有多单体对流云生成，并逐步发展向东偏南方向移动，到18:02（图1）在毕节织金县西部发展加强为三个强回波单体（A、B、C），三个对流单体东移逐步合并加强成冰雹云，期间导致织金县两地降雹（三塘、官寨），18:29形成一条东北-西南向的带状回波（图2），18:35雹云回波前端开始影响清镇西部边缘，随后继续东南移动，主要影响清镇市中南部，19:03-19:20导致4个人影炮站出现5次降雹，19:51此雹云主体移出本市。

3.天气形势和防雹潜力区预报
3 .1 云系特征及演变分析
人影模式预报结果：4 月 10 日 13 时-11 日 08 时，我省中北部地区有对
流云系生成、发展，并逐渐南压，主要影响我省中东部，云系具有冷暖混合云结构，最大垂直累积过冷水超过 5 mm。

典型时刻云系分布特征见图 1。

图 1 2020 年 4 月
10 日 19 时云带(左)和垂
直累积过冷水(右)分布
3.2 云垂直结构和作
业条件
云体垂直结构分析显示：10 日 13 时-11 日 08 时，我省中东部地区有对
流云系覆盖。

云系过冷水主要位于 0～-20℃层（4000-7500 米），过冷水最大
含量可达 5g/kg，云顶高度达 9km 以上，有发展为冰雹云的潜势。

典型时刻云
系垂直结构和作业条件见图 2。

图2 2020 年 04 月 10
日 19 时云系垂直结构
左图：云水（填色阴影），冰晶（红色等值线），等温线（紫色等值线）。

右图：雪＋霰（填色阴影），雨（红色等值线），等高线（紫色等值线）。

3.3 探空资料分析
从整层均比较湿润，低层存在4m/s的风速切变。

从对流指数Cape以及K指
数来看，均十分有利。

因此考虑出现短时强降水的可能性很大。

探空资料分析见
图3。

图3 2020 年 04 月 10 日 20时贵阳站探空
3.4 预报理由
10 日 14 时-20 时，切变南压，急流轴往东南移，
切变移动快，水汽条件较好，比湿增加中南部局地有强
对流天气。

毕节市东部到贵阳市等地有雷电天气，局地
伴有冰雹、大风和短时强降水等对流天气。

强对流落区
预报见图４，强对流落区预报见图５。

图4 2020 年 4 月 10 日 14 时-20 时贵州省强对流落区预报
图5 2020 年 4 月 10 日 14 时Ｃ
4、雷达回波演变特征
17：35（图６）在毕节纳雍县中南部有多单体对流云生成，并逐步发展向东
偏南方向移动，到18:１３（图７）在毕节织金县西部发展加强为三个强回波单体，三个对流单体东移逐步合并加强成冰雹云，雷达回波强度在45-50dBz；距离
清镇新店人影作业站30km，距离清镇马场人影作业站35km，距离清镇流长人影
作业站34km。

之后回波逐步增强，到18:3１（图８）回波前沿靠近新店炮站，
强回波中心强度达66dBz,中心高度接近5.8km ，18:30新炮站及时申请作业，并
于18:37-18:37开展第一次高炮作业2分钟。

18：40-18：42清镇市马场、流长、王庄、卫城炮站相继申请作业，在18：43-18：46分上述申请的4个炮站作业，
第二次高炮作业每次2分钟，共用弹183发。

19：01-19：04分马场、高乐、麦
格炮站开始申请作业，在19：08-19：09分，马场、高乐、麦格炮站同时作业。

此时冰雹云在其有效射程内，防雹作业是有效的；作业中1８:4６（图９），强
回波中心强度维持60dBz,中心高度接近5.2km，回波强度变化减弱，强中心高度
有所下降。

19：51分，回波强度变化减弱，移出清镇。

图 6 2020年4 月 10 日 17时35分雷达组合反射率（左）和垂直剖面图（右）
图7 2020年4 月 10 日 18时13分雷达组合反射率（左）和垂直剖面图（右）
图8 2020年4 月 10 日 18时３１分雷达组合反射率（左）和垂直剖面图（右）
图９ 2020年4 月 10 日
18时46分雷达组合反射率（左）和垂直剖面图（右）
图１０ 2020年4
月 10 日 18时51
分雷达组合反射率（左）和垂直剖面图（右）
5、防雹作业效果分析
选取雷达回波参量（全增益回波顶高、最大回波强度、40 d Bz 回波顶高）在实施防雹作业前的数值和防雹作业后 10 min 的数值，使用统计学的方法对这些参数值在防雹作业前后的变化进行检验，以确定防雹效果[15]。

冰雹云在清镇逗留期间，全市共11个人影作业炮站均开展了防雹作业，共开展作业32次（详见附表1-附表11），其中11个高炮站点作业18次、用弹量757发，11个火箭站点作业14次、用弹量25枚，有效抑制了雹云的发展，4地降雹直径来看，均以软雹为主，最大程度地减轻了冰雹灾害的损失。

此次过程从18：30分开始至20：57分结束，作业后强对流云区域范围内统计信息显示为123㎢,平均强度36.3dBZ;强对流云区域范围内统计信息减少1758㎢,减少率为９3.4%；强中心回波强度减少5.4dBZ,减少率为13.0%。

作业前后雷达回波数据对比见表2和图11。

表2作业前后雷达回波数据
内容 申请
作业次数 实
际
作
业次数 批复率 作业站点数 高
炮
作业次数 高炮作业用弹量（发） 火
箭
作业次数
火
箭作业用弹量（枚） 作
业前回波面积（㎢） 作
业前回波面积（㎢） 作业
前雷达回
波平均强
度
（dBZ ）
作业
后雷达回
波平均强
度（dBZ ）
图 11 2020年4 月 10 日 18 时35分和10 日 20时57分防雹作业前后信息统计对比
附表1：影响清镇新店市冰雹云移动路径上炮站防雹作业信息
附表2：影响清镇市流长冰雹云移动路径上炮站防雹作业信息
附表3：影响清镇市马场冰雹云移动路径上炮站防雹作业信息
附表4：影响清镇市红枫冰雹云移动路径上炮站防雹作业信息
附表5：影响清镇市高乐冰雹云移动路径上炮站防雹作业信息
附表6：影响清镇市农牧场冰雹云移动路径上炮站防雹作业信息
附表7：影响清镇市犁倭冰雹云移动路径上炮站防雹作业信息
附表8：影响清镇市暗流冰雹云移动路径上炮站防雹作业信息
附表9：影响清镇市卫城冰雹云移动路径上炮站防雹作业信息
附表10：影响清镇市王庄冰雹云移动路径上炮站防雹作业信息
附表11：影响清镇市麦格冰雹云移动路径上炮站防雹作业信息
6、结论
省人工影响天气办公室发布的《4 月 10 日人工防雹作业条件潜势预报》
准确、及时，对基层开展人工防雹作业、防灾减灾有重要的指导意义；使用
cpas(云降水精细分析系统)选取雷达资料在人工防雹作业前后的数值进行，通过
对雷达回波参数的物理统计检验，由于回波强度强，作业后防区内仍有5个炮站
雨中夹降冰雹，表明清镇市2020年4月10日防雹作业效果显著；由于人影作业
受空域、技术手段等诸多影响，建议科学指挥，上下游区域之间联合作业，打早
打小，在天气系统生成发展阶段开始作业才能有效地将雹灾带来的损失降到最低。

参考文献
[1]匡顺四,韩军彩,孙云,等石家庄冰雹气候分析及人工防雹布局 [J]气象科技,2013,41(2):407-411.
[2]杨晓平,张云平,江山,等南阳市冰雹天气预警和人工防雹作业条件研究全
国云降水与人工影响天气科学会议暨中国人工影响天气事业50周年纪念大
会,2008.
[3]龚乃虎,瞿章,蔡启铭,等.平凉地区雹云回波移动特征[J].气象学
报,1980(03):281-288.
[4]孙磊,宋媛,杨振鑫,等.2016.临夏州冰雹云团移动路径及环流特征分析[J].现代农业科技,(05):266-267.
[5]曹立新,张磊,张继东.2005.阿克苏地区强冰雹云移动路径分析[J].新疆
气象,(04):22-23.
[6]岑启林,王备,张辉,等.2008.兴义市冰雹云的路径与回波特征初探[J].贵
州气象,(03):28-30.
[7]黄美元,亢雪巧.1978.关于我国人工防雹的统计分析[J].大气科学，
2(2) : 124-130.
[8]章澄昌．1998．当前国外人工增雨防雹作业的效果评估［J].气象，
24( 10) : 3-8．
[9]王雨曾，刘新元，赵宗然，等．1996．人工防雹效果差异分析[J].气象，22( 12) : 31-34．
[10]李大山.人工影响天气现状与展望[M].北京：气象出版社，2002:16—29.
[11]大气物理学与人工影响天气[M].北京：气象出版社，2010.
[12]周毓荃,陈宝君,肖辉,等.播撒碘化银实施雹云催化的数值试验——个例
研究[J].大气科学,2003,27(1):8-22.
[13]我国冰雹的地理与时间分布[J].气象科技资料，1976（7）：11-12.
[14]郭学良，方春刚，卢广献，等.2008—2018我国人工影响天气技术及应
用进展[J].应用气象学报，2019,30（6）：641-650.
[15]李斌，姜智人工防作业效果的物理统计评估新疆农垦科技，2013.
作者简介：滕万里，生于1978年11月，苗族，工程师，研究方向为人工影
天气。