大兴安岭地区一次飞机增雨作业效果检验

收稿日期:2019-3-1
第一作者简介:李冬楠(1993-),女,黑龙江省哈尔滨市人,成都信息工程大学,本科生,助理工程师.
李冬楠1,牛忠清2,李鹏2
(1.黑龙江省人工影响天气办公室,黑龙江哈尔滨150030;2黑龙江省人民政府人工降雨办公室,黑龙江哈尔滨150030)
大兴安岭地区一次飞机增雨作业效果检验
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引言
大兴安岭地区秋季森林防火工作是黑龙江省人影工作的重点任务,在开展森林防火、扑火人工增雨作业及筑建生态屏障中,黑龙江人影发挥了重要作用。

人工影响天气的持续发展取决于作业效果,因此效果检验是人工增雨的重要环节[1]。

目前,国内外对人工增雨效果检验更为重视,
2005-2007年古巴地区采用非随机化统计检验方法研究了人工增雨的增雨效果;王婉和姚展予
[2]
对
2002-2007年北京市人工增雨作业进行效果检验,得出人工增雨量约为10%;翟晴飞[3]基于区域历史回归
法对辽宁地区一次人工增雨作业效果检验,得出绝对增雨量为20.06mm ,相对增雨率为119.43%,并通过了显著性0.01水平的显著性检验。

本文利用四种非随机化统计检验方法对2015年9月18日大兴安岭地区两架次飞机增雨过程进行效果检验,探讨其增雨效果。

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资料与方法
本文选取的黑龙江省降水量数据集的时间序列是1971-2014年,数据格式为Micaps3格式。

选取2015年9月18日黑龙江省大兴安岭地区一次飞机增雨作业个例,利用地面气象站的日降水量观测资
料对这次飞机增雨作业效果进行检验。

人工增雨作业效果检验通常用统计检验方法和物理检验方法以及数值模式检验方法,本文利用非随机化统计检验的四种方法即序列分析法、对比分析法、双比分析法、区域历史回归分析法进行效果检验。

3天气背景及飞机作业信息3.1
天气背景分析
通过2015年9月18日08时天气图可知,高空低涡位于黑龙江省西部,在西部地区有槽线和切变存在,并且结合红外云图可见,西部地区有一条南北向的降水云系发展东移。

在850hPa 相对湿度图上可见,大兴安岭地区、黑河、齐齐哈尔等西部地区湿度条件较好,湿区中心位于大兴安岭北部地区。

随着系统东移影响,该降水云系覆盖大兴安岭地区、黑河北部地区,适合开展飞机增雨作业。

3.2
飞机作业基本信息
2015年9月18日飞机增雨作业共计2架次,飞行区域在黑河-大兴安岭林区-黑河,均以降低森林火险等级为作业目的。

其中,第一架次飞行时间为10时20分-13时40分,催化剂播撒作业时间为11时
10分-12时40分,作业面积5580km2,飞行航程
841km ,作业用弹量为焰弹200发,共含纯碘化银240g 。

地面观测情况:雷达回波显示为大范围的层状云降水回波,回波较均匀,回波强度在15-25dBz 。

第二架次飞行时间为14时25分-16时39分,催化剂播撒作业时间为14时47分-16时09分,作业面积4240km 2,飞行航程506km ,作业用弹量为焰弹200发,共含纯碘化银240g 。

地面观测情况:雷达回波显示为层状云降水回波且回波呈块状分布,回波强度
在15-30dBz 。

4飞机作业分析4.1合理性分析4.1.1
飞机飞行轨迹
文章编号:1002-252X穴2019雪02-0037-02
第36卷第2期2019年6月
黑龙江气象
HEILONGJIANG METEOROLOGY
Vol.36No.2Jun.2019
第36卷黑龙江气象
飞机飞行轨迹为回穿形轨迹、锯齿形轨迹等航线时更有利于催化剂播撒效果,比较两架次飞机的飞行轨迹,第一架次为锯齿形轨迹,航线基本符合科学性,有利于充分播撒。

第二架次飞行轨迹在加格达奇东部,作为第一架次飞机催化效果的补充。

4.1.2飞机作业高度层
飞机作业高度层在-5-(-20)℃时最有利于催化剂播撒效果,2015年9月18日飞机作业时间在11时10分-12时40分,飞机作业高度在3500-4000 m,飞机作业温度在-5-(-8)℃。

4.1.3飞机作业与云顶高度
飞机增雨作业要求飞机飞行高度不高于云顶高度,且飞机在云中飞行。

对飞机作业区域做剖面,结果显示云顶高度在8-10km,高于飞机飞行高度,大面积层状云覆盖黑河和大兴安岭地区,因此飞机在云中作业。

综上所述,判断两架次飞机增雨作业是合理的。

4.2效果检验分析
4.2.1作业目标区的确定
作业目标区应在飞机播撒作业区域的下风方向,结合9月18日两架次飞机增雨作业区域,以及参考9月18日08时700hPa风向,风向主要为偏南风、偏西风,所以作业目标区在作业区东北方向。

4.2.2作业对比区的确定
作业对比区要求在相同天气背景下不受飞机增雨作业影响,且有长时间累积作业样本以进行效果检验,此区域内包含的观测站为爱辉区观测站,因此以爱辉区观测站44a日降水量为对比做效果检验。

4.2.3检验结果
四种效果检验分析方法的检验结果如表1所示,利用1971-2014年08时24h降水量作为历史降水资料进行效果检验,序列分析方法计算绝对增雨量3.52mm,相对增雨75.99%;对比分析方法计算绝对增雨量6.6mm,相对增雨425.81%,相关系数0.5641;双比分析方法计算绝对增雨量4.02mm,相对增雨484.14%,相关系数0.5641;区域历史回归分析方法计算绝对增雨量6.34mm,相对增雨349.22%,相关系数0.5846,且计算目标区柯氏值1.1117,对比区柯氏值1.2924。

利用目标区和作业区历史雨量资料,利用对比分析法、双比分析法、区域历史回归分析法计算的相关系数,基本符合相关系数>0.6的一般要求,说明9月18日飞机作业增雨量与历史降水资料有相关性。

历史区域回归分析方法得到的作业目标区和作业对比区雨量指标柯氏值为1.1117和1.2924,均<1.36符合正态分布检验的柯氏值要求,且为使统计变量满足正态分布,经多次试验发现4次方根变换符合。

5结论
(1)2015年9月18日大兴安岭地区飞机增雨作业符合合理性要求,保证了催化剂成核率,有增雨效果。

(2)利用序列分析法、对比分析法、双比分析法、区域历史回归分析法等四种方法计算均产生绝对降雨量,相对增雨量较高,说明此次飞机增雨作业有良好效果。

(3)选取飞机增雨个例进行效果检验有一定的局限性,因此选取适当的作业目标区和作业对比区,以及长时间的降水资料样本累积是进行效果检验的关键。

参考文献
[1]贾烁,姚展予.江淮对流云人工增雨作业效果检验个例分析[J].气象,2016(2):238-245.
[2]王婉,姚展予.非随机化人工增雨作业功效数值分析和效果评估[J].气候与环境研究,2012,17(6). [3]翟晴飞,敖雪,袁健.基于区域历史回归法的辽宁地区一次人工增雨作业效果检验[J].气象与环境学报,2017.
表12015年9月18日飞机增雨效果检验结果
序列分析对比分析对比分析
区域历史
回归分析
绝对增雨
(mm) 3.52 6.6 4.02 6.34
相对增雨
(%)75.99425.81484.14349.22相关系数0.56410.56410.5846
历史降水
资料1971-20141971-20141971-2014
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