全 文 ： 5 、
飞机人工增雨催化条件的研究*
亟一盖 三
摘 要 利用河北省飞机^工增雨作业裘取的综合观测资料，舟析了人工催化过岭性层状云
可选择的不同天气系统爰类型、云可催化的宏观牺理判别条件、春搴冉锋云粟回流型降雨性 。
层状云徽物理特征和可播性条件。结果表明，被^工催化云体云底高<2km、云厚>2kin、过
岭层厚>1．5kin、催化层高为 4．O～5．5km、温度为一6～一13℃，且弛干云系发展时期催化增
雨效果较好}垂直方向春季回流型阵雨性层状云有锋面上 As云和锋面下Sc云 2层主体云，
当降雨即将形成时近地层还有 Fc云。粒子潸量系坑资料显示，垂直方向云含水量有 2个大值
区，分别位干 As云和 Fc云中部。河北省春夏这种层收云有较好曲人工催化条件。
髑词坐 盟 世 堡 ·
Suitability of cloud conditions for Ilrtifldal ralafal enhancement by I】rcr-ft．Duan Ying，
WuZhihui，Shi Lixin(Hebei Provincial Weather Modification Office，Shijiazhuang 050021)一
EAR，1998，6(1)：B0～8．3．
Abstract l~sed on data obtained from many events of aircraft rainfal enhancement opera．
tio~s，the suitable weather systems and patterns for artific~．ally seeding supercooled clouds，
the nlacro—physical characteristic of clouds for seeding，the micro—physical characteristics and
the suitable conditions of precipitating stratiform clouds of cold front retturning weather sys—
tern for seeding are analyzed．Results suggest that rainfall enhancement could be easily
achieved when clouds are under conditions of less than 2km of cloud base height．more than
2kin of cloud thickness，more than 1．5kin of the supercooled layer。4．O～ 5．5krn of seding
height，temperature ranging from 一 6～ 一 13℃ and in developing stage of the weather sys-
tern-There are two main cloud layers vertically in the spring cloud front weather system，f．
． ． As layer above the frontal surface and Sc layer below the frontal surface．when ralnfall is
about to octt1"，there is Fc neaT the ground ．Pazpticle Measuring Systems(PMS)data in di
cote that there are two layers with high liquid water content，corresponding to the middle
parts of As and Sc respectively．The analysis suggests that this type of cold front weather
system could be seeded for artifeial rainfal enhancement in spring and in SUlTlIi2er in Hebei
Prov~nce．
Key words Artificial rainfal enhancement，Suitahie cond itions
近年来，河北省连年发生干旱，严重影响了国民经济特别是农业生产的发展。s0~tt
· 八五 河北省科委重大科技攻美理日部分内容
收稿日期：1997—09 14 改回日期 1997．1~-15
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 1期 段 英等：飞机人工增雨催化条件的研究 81
初470年代末河北省曾开展过飞机人工增雨作业和研究，取得了一些初步成果 ，至 80年
代外场作业及科研工作一度中断。为进一步研究人工增雨天气条件和作业技术，更有效地
服务于农业，1989年河北省恢复了飞机人工增雨作业。199041991年实施飞机人工增雨
作业6O多架次，其中4B次获粒子测量系统探溯的云徽物理资料。作业催化剂为AgI溶液
或干冰；采用非固定目标区作业法(把全省分为 19个区，根据旱情及催化条件选择作业
区){同时收集对应区(或全省)各气象站逐时及 346h降雨量资料。根据作业区及下风方
影响区降雨量和上风方及相邻未作业区降雨量对比、飞机作业前后探测的云微物理资料、
雷达回波演变等资料综合分析后确定增雨效果。本文利用飞机综合观测资料及地面天气
背景实时资料(包括雷达、卫星、探空气球等资料及天气图)，结合实际降水效果，综合分析
了不同天气系统条件下层状云的催化机率、云宏观与微观可播性物理判别指标，讨论了春
季有利于人工催化的回流型层状云典型结构及云微物理特征。
1 人工增南天气系统及宏观物理条件
199041991年在河北省春夏季间49欢催化中，有5类天气系统可产生降水性层状
云系，即西风槽系统(高空为槽，地面常有冷锋)、西南涡系统、冷锋云系、气旋系统及东北
冷涡系统。从催化百分率看，西风槽系统最高，60~70年代为 41．7 ，199041991年为
32．7 {其次为西南涡系统，分别为22．2 和28．6 ；冷锋云系分别为27．8 和18．3 ；
衰 1 1990~l991年河北省飞机播云的鞠理●截
Fig．1 Physical parameters of cloud before catalysis in Hebei province in the period from 1991 to 1992
To p： 黜 未 誉 。 i
m曲 ]~tical
】990~(-聍
I990~(-29
l 99O -30
l99O }】2
1990-05-16
l99 O5一I6
l99 05一l6
1990-05—16
1890-05·19
1990~5—3l
1990~6一帖
1990~6-l
I99O ·
I990~7—01
1990a~／-06
I990-07-I3
1990- 一嵋
199 04-06
1991·O●一07
199l-0l—ll
I9914)4-儿
1991—O 16
1991-O 】7
1991-05 05
1991·05-05
1991—05．拈
199】-05-24
199l_05．25
199l 7．18
199I-07．27
l0．5
I1．9
— 20．
一 l5．
一 lO．
一 l5．
<一】5．
<一l0．
<一瞳
一 池
一 l3．
一 ¨．
一 lB．
一 l5．
一 l2．
一 Im
<一l
一 &
一 1O．
一 ¨．
一 1a．
一 6．
～ 7．
一 5．
一 m
一 嵋
<一lS．
一 8．
一 6．
一 9．
一 lO．
一 Ia
1500 一 O 云中
一 H．5
‘．g~一 O
一 6．0
— 5．S
一 6．O
— l1．0
一 ＆0
— 6．5
一 0
— 8．0
一 】0．O
*As为高层云，Asop为釜光高层云，c3为卷层云，Fc为碎积云，Fn为碎雨云，N 为雨层云，sc为层积云 除
1990年 4月 29日、5月 l2．16．19日和 6月 17日无倍化艘果外，其余均有催化效果。
孤湘硼种砷种神孤孤神砷亦觚神甜舯 舯甜{言弧神弧砷甜甜种弧弧
暑j 恤 也 也 吨
磊 瓣莒瓣巍 ㈣
； ； 5 ； ； 口口o； ； l ∽ ¨ 帅 ¨ ¨ ∽∽¨蛐 圳¨¨ ¨
黜 蓦蓦 勰 嚣
§8船 黜
㈣ 蚴差三哪胁㈣舢 ㈣ ㈣㈣mⅢ哪鲫啪㈨㈣ Ⅲ跏 哪啪
：笔：薹 【=
№
p
缸缸 № &№
．笔 缸缸．董缸缸h．笔 缸缸缸缸．笔．笔 缸缸缸缸．笔．笔
维普资讯 http://www.cqvip.com
生 态 农 业 研 究 第 6卷
气旋系统和东北冷涡系统所占百分率相对较少。
由表1结合地面降水观测资料可知，作业主体云为高层云(As)～层积云(Sc)或高层
云～雨层云(Ns)、云垂直厚(不包括 2层云间的无云区厚度)>2kin、云底高<2kin、过冷
层厚>1．5km、催化层高为 4．o～5．5km、催化温度为一6～一13~C时人工催化效果较好。
表 I可知上层为 As、下层为Sc最多(有时 2层云中存在无云区)，这表明sc和 As互相配
置的层状云系为河北省人工催化的主要目标云 此外，当系统云减弱或消散时仅有 1层
sc，厚度一般不超过 2km，云中无过冷却水，不宜进行人工催化 表 1还表明，云温度随季
节变化较大。此外，云中温度还与天气系统、云类型及云性质有密切关系。
2 春季层状云的微物理条件
据 1991年 5月24 El云微物理资料及其他资料综合分析，此时为回流云形成初期，垂
直方向云系的上层为锋上 As，下层为锋下sc。Sc云底高 400m，云底温度 8．5℃，云顶高
1800m，FSSP探头探测云中液态含水量最大值 0．05g／m ，Sc与 As之间有一厚达 400m
的无云区，0℃层高 2100m，因而 sc为暖云。As云底高 2200m，云顶高 4lO0m，过冷层高
2200~4100m，厚达 1 900m，温度为一1℃～一6．5 G As中部最大过冷却水含量为 0．I 6
g／m。，2500m高处云滴最大浓度为 180个／zm 。2D-C探头探测结果，直径<300gm的冰
4
^ 3
姐
1
。
7
户 {
t
苎：r
；=-一
100 0 0．1 —8一{ 0 4 0 10 20
毖 搿l木lrdt~" u伽d㈣呲∞ i棚u 0On嘲It l 目■∞n L do_d ■衄
)
>
肄‘摊虞什 ^’) 球‘直径 咀) 重_t虞(十，伽。) l^ 直轻c n)
ke c ．呻 h c a．di_． c ．呻 Snoy口 ．di
田 1 催化前云微物理参数随高度的分布(1991—05-25)
Fig．1 The distributions of cloud micro—Dhysical
parameters with height(1991—-05—-25)
晶含水量和浓度大值区出现在
2900m 处，分别为 0．103g／m
和 0．038个／zm 冰晶平均直
径 7O～180pm。3000m处雪晶
最大浓度为 2500个／m。，雪晶
平均直径为 650～780~m，最
大直径为 800pm。由此可知，
回流型降水性层状云形成初期
As为冰水混合的冷云，云中已
有较多过冷却水，云中冰晶相
对较少，因此具备催化条件，但
此时低层暖云含水量较小，降
水粒子在该层增长条件稍差 5
月 25日回流型降水性层状云
已完全形成 据粒子测量系统
绘制的云滴谱、冰雪晶浓度、液
态含水量、温度等微物理特征
分析，云系垂直分布为近地层
碎积云 (Fc)、锋下 Sc和锋上
As。Sc与 As之间有约 200m
的无云区，但界限模糊。近地层
Fc云底高 100m，厚约 200m，
云滴浓度10o个／zm。，最大含
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 1期 段 英等：飞机人工增雨催化条件的研究 83
水量为 0．02g／m sc云底高
800m，最大含水量为 0．1lg／m ，
云顶高约 2600m，Sc含水量大都
高于 0．05g／m。．且Sc含水量比
24日丰富得多 2800m以上为
As，最大过冷却水区水平尺度为
7～10km，最大过冷却水含量达
0．1 7g／m。，温度约一3℃。云滴浓
度随高度呈多峰型，平均为 30
个／era 。飞机最大探测高度为
4450m，但未达到云顶，估计 As
云顶高为5000m左右。据 4450m
高度 2D-C和 2D—P探头探测的
冰雪晶粒子二维图像(图略)表
明，冰雪 晶粒子 有凇附现象，
FSSP探头探测到平均直径>
25 m的云滴，由此推测该高度
层以上仍有过冷却水存在。2D-C
资料显示云中冰晶平均浓度为
囝2 冰譬晶浓度与平均直径的分布(1991—05-2．5)
Fig．2 The distributions of concentration
and sizes of ice一3now crystals(1991—05—25)
0．03～o．05个／cm ，平均直径 1。0～180gm，最大直径为 200pm；雪晶平均浓度 200~400
个／m 4450m高雪晶平均直径为 3。c～7o0 m，最大直径为1000~m(见图1)。结合二维
雪晶图分析，在As上层雪晶可能通过凝华、糖附、攀附等过程增长。
综上所述，河北省春季回流型降水性层状云系中有较充分的过冷却水。当回流云形成
时云过冷层明显加厚．含水量增大。此时云中自然引晶不充分部位有较好的人工催化条件
和潜力。人工催化后降水分布表明，增雨效果显著。4450m高度层内冰雪晶平均尺度和浓
度的水平分布(见图2)表明，云中冰雪晶水平分布明显不均。这也证明了许多学者的类似
研究结果_2]。
3 小 结
河北省春季回流型降水性层状云的宏观与微观物理结构、演变规律反映了春季冷锋
层状云系的典型特征。被人工催化云体云底高<2km、云厚>2km、过冷层厚>1．5kin、催
化层高为4．o～5．5kin、温度为一6～一13"C，且处于云系发展时期进行催化增雨效果较
好 春季回流型降水性层状云过冷层较厚．云中过冷却水含量较多，低层云含水量大．在自
然引晶不充分部位的催化条件较好
参 考 文 献
1 You laiguang，Liu Yangarhg．Some micro—physical characteristics of cloud and ptecipitⅡtlon㈣ China
． At-
． ，】995(35)．271~281．
2 AbbasAh，H．Suzan Rain enhancement project．Damascus，syria．ibm．1994 325~328
3 Dennis，A．S．．Wealher moditi c＆t10n by c[0ud seeding．Academic Press．1980．
维普资讯 http://www.cqvip.com