一次东北冷涡天气过程的人工增雨作业效果检验

摘要 利用事后划定目标区和对比区的非随机化分析方法 ,对 2008年 5月 10～11日一次东北冷涡天气过程的人工增雨效果进行了检 验。结果表明 ,在能合理选择出对比区的情况下 ,利用此方法可以评价出单次增雨作业的效果 ,并达到一定的显著性水平 ;东北冷涡具 有很大的增雨潜力 ,把握好作业时机、作业部位、作业方式可以达到增加降水的目的。 关键词 东北冷涡 ;目标区 ;对比区 ;增雨效果 中图分类号 P 481 文献标识码 A 文章编号 0517 - 6611 (2009) 29 - 14264 - 02
5月 10～11日作业区为 I、II、III区 ,由于当日风向为偏 南风 ,故可选择的对比区为 IV、V区。 2. 2 统计变量的选择 为使统计分析中所用统计变量具有 较好的区域代表性和相对稳定性 ,该研究使用历史同期冷涡 降水过程雨量 χ的区域面积的平均值 x作为统计变量。
首先将图 1 中各区平均划分成 150 个网格区域 (同 I 区 ) ,以间隔距离为指标 ,按照最小二乘法判断各网格区所属 的雨量站 ,从而得到各雨量站网格在其区域中所占的比例 λi ( i = 1, 2, … n, n为区域内的雨量站点数 ) , 则各区区域面积 的平均雨量可由下式求得 :
作者简介 王吉宏 (1959 - ) ,女 ,辽宁东沟人 ,副研究员 ,从事人工影响 天气研究 。
收稿日期 2009206205
部地区 ,其前部偏南暖湿气流与高空冷涡后部东移南下冷空 气在辽宁西南部交汇 ,形成上冷下暖的不稳定大气层结。 1. 2 增雨作业概况 2008年 5月 10～11日 ,辽宁省人工影 响天气办公室在辽西和辽北干旱区 [5]图 1 I、II、III区组织了 以增加降水量 、缓解局部地区干旱为目的的人工增雨作业 。 由于天气不稳定 ,飞机无法作业 ,采用火箭进行了增雨作业 , 共出动火箭 51套 ,发射火箭弹 435枚。 2 增雨效果分析
2. 3 区域回归分析 区域回归分析统计方法要求参加统 计的样本呈正态分布 ,以求取历史样本的线性回归拟合方 程。而自然降水样本呈偏态分布 ,为使统计样本正态化 ,对 历史样本 (1978～1990年 5～8月 5个单元降水过程区域面 积的平均雨量 )进行变数变换。然后利用柯尔莫哥洛夫定理 进行正态分布“拟合度 ”检验。 具体方法和步骤参考文献 [ 6 ]。由表 1可知 ,各区域统 计变量立方根的正态“拟合度 ”均为 1 - k ( y0 ) ≥0. 573 4 > 0. 50,服从正态分布 ;各区对比区与影响区雨量的均呈显著 正相关 。
人工增雨作业的效果一直是人们普遍关心的焦点问题 , 也是一个世界性难题 。科学 、客观 、定量地评价人工增雨作 业效果对于推动人工影响天气的研究进展 、完善云和降水学 科的理论和方法 、提高人工影响天气的科学水平和经济效 益 、获得社会和公众的支持均具有十分重要的意义 。由于云 和降水的自然变率较大 ,存在着巨大的不平稳性 ,使人工影 响的环节和强度受到了一定的限制。因此 ,将增雨效果从这 些自然噪声中检验出来就显得极为困难 ,目前 ,对人工增雨 作业效果的检验往往求助于统计检验 [1] 。人工增雨作业主 要分为随机化试验和非随机化试验 。目前科学界普遍接受 的是随机试验后的人工增雨效果统计检验方案 ,这种方案原 则上可做到随机抽样 ,定量检验出增雨效果并明确其可靠程 度。但由于这类试验需要放弃一部分作业机会 ,且试验周期 较长 ,在实际中很少应用 [2] 。因此目前普遍采用非随机试验 方案 。笔者采用事后划定目标区和对比区的非随机化分析 方法 ,对 2008年 5月 10～11日 ,一次东北冷涡天气过程的人 工增雨作业进行了单次效果检验 ,得出了该次人工增雨作业 的效果 [ 3 - 4 ] 。 1 天气背景与增雨作业概况 1. 1 天气背景 2008年 5月 10日 8: 00 500 hPa欧亚大陆中 纬地区环流为 2槽 2脊型 ,俄罗斯远东地区维持阻塞高压 , 乌拉尔山高压脊缓慢向东移动 ,推动其前部冷空气东移 , 5月 10日 20: 00,东移冷空气与阻塞高压前部倒灌的极地冷空气 在蒙古国东部和并加强为深厚的冷涡系统 。冷涡缓慢东移 并加强 ,冷涡分裂冷空气东移南下影响辽宁大部分地区。底 层 850 hPa冷涡于 11日 8: 00到达华北北部 ,涡前西南气流 逐渐加强 , 11日 20: 00山东半岛北部偏南急流建立 ,暖湿输 送加强 ,辽宁西南部位于急流出口区 ,辐合上升运动加强。 地面华北倒槽向东北移动 , 11日 8: 00倒槽顶部到达渤海南
0. 560 8 0. 001 Y = 1. 335 7 + 0. 469 3x
0. 01
0. 661 3 0. 001 Y = 1. 030 7 + 0. 573 9x
0. 01
0. 745 2 0. 001 Y = 0. 694 8 + 0. 787 5x
0. 01
2. 4 增雨效果 2008年 5月 10～11日 ,作业影响区为 I、 II、III区 ,对比区可选 IV区或 V区。由表 1可知 , I、II区和 V 区对比区与影响区雨量的相关系数略高于 IV 区 , III区和 IV 区对比区与影响区雨量的相关系数略高于 V区 ,由于作业期 间盛行偏南风 , IV区或 V区均不会受到催化的 ”污染 ”,故选 择 V区作为 I、II区的对比区 , IV区为 III区的对比区。
安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri. Sci. 2009, 37 ( 29) : 14264 - 14265
责任编辑 常俊香 责任校对 施倩倩
一次东北冷涡天气过程的人工增雨作业效果检验
王吉宏 1 ,周德平 2 ,房 彬 1 ,赵姝慧 1 ,张鹏亮 1
(1. 辽宁省人工影响天气办公室 ,辽宁沈阳 110016; 2. 中国气象局沈阳大气环境研究所 ,辽宁沈阳 110016)
以历史相似天气类型为基础 ,遵循区域回归试验中试验 区与对比区的设计原则 ,选择对比区时要考虑 : ①不受催化 的影响 ; ②地形面积与目标区大体相仿 ; ③区内雨量站密度 1 个 / (2 ×103 ～5 ×104 hm2 ) 。选择过程雨量为统计单元 ,寻找 相关性较好的对比区建立回归方程 ,根据作业期影响区与对 比区的实测雨量 ,分析每次人工增雨作业的增雨效果。 2. 1 资料的选取与对比区的选定 该研究所选取的对比区 和作业影响区样本为 1978～1990年 5～8月出现的 58个冷 涡过程降水资料 。
表 1 对比区与影响区雨量 (立方根值 )的相关系数及回归方程 ( n = 58) Table 1 Correla tion coeff ic ien ts and regression equa tion s of ra infa ll
( cube root) between con tra st reg ion and influence area ( n = 58)
显著度 α
Signifi2 cance
0. 424 3 0. 001 Y = 1. 815 2 + 0. 302 3x
0. 01
0. 580 0 0. 001 Y = 1. 429 7 + 0. 428 5x
0. 01
0. 748 7 0. 001 Y = 0. 970 1 + 0. 673 5x
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0. 01
对比区 /影响区 Contrast region / In2 fluence area
IV / I
IV / II
IV / III
V/I
V / II
V / III
相关系数 显著度 α
Correlation Signifi2 coefficient cance
回归方程
Regression equation
增雨区 (影响区 /对比区 ) Precip itation enha2
ncement area
增雨效 果 ∥mm Precip itation enhancement
effect
平均增 雨 ∥mm Average p recip itation enhancement
平均增 雨率 ∥%
A ve rage p recip itation enhancement rate
I/V II / V III/ IV
6. 2
5. 7
4. 5
26. 1
1. 7
图 1 辽宁省人工增雨效果评价区域划分示意 F ig. 1 The com partm en ta liza tion for estima ting the effect of ar2
tif ic ia l prec ip ita tion in L iaon ing
辽宁省每年进行的人工增雨作业大多属于一种应急性 抗旱措施 ,选择作业区和对比区时 ,事先并没有通过严格的 统计检验 ,需要事后根据实际作业区域分析划定相应的对比 区。根据 2区设置的要求和催化作业区域情况 ,在全省范围 内划分出 5个面积相近的区域 (图 1) ,各区面积约 2. 5 ×106 hm2 ,各区内有雨量站 7～12个。
37卷 29期 王吉宏等 一次东北冷涡天气过程的人工增雨作业效果检验
14265
n
x
=
∑
i =1
(χi ·λi
)
期的雨量 (立方根值 ) xi和表 1给出的各区间的回归方程 ,估
算出各影响区的自然降水量 (立方根值 ) A i,即 A i = yi3 。
则各影响区人工增雨效果为作业期此影响区的实测雨量 B i
Test on Artif ic ia l Prec ip ita tion Effect in a Cold Vortex W ea ther Process in Northea st Ch ina W ANG J i2hong et a l (W eather Modification Office of L iaoning Province, Shenyang, L iaoning 110016) Abstract The artificial p recip itation effect in cold vortex weather p rocess in 10 - 11 of May in 2008 in northeast China was tested with non2 random ized analysis method that dividing target and control area after cloud seeding. The results showed that the method could evaluate the single2artificial p recip itation effect under the condition that the control area could be reasonably selected, and the evaluation result could reach the significance level in some degree. The cold vortex in northeast China had great p recip itation potentiality, and the goal of increasing p recip i2 tation could be achieved if seizing the suitable operation time, operation location and operation mode. Key words Cold vortex in northeast China; Target area; Control area; Precip itation effect
3
与 A i的差 ,即 C i =B i - A i,增雨效果的平均值为 ∑C i /3,平均 i=1
3
3
增雨率为 ∑C i / ∑A i。5月 10～11日人工催化产生的增雨效
i=1
i=1
果如表 2所示。
表 2 增雨作业效果 Table 2 The artif ic ia l prec ip ita tion enhancem en t effect