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      福建創新人工增雨效果綜合評估方法

      發布時間:2024年04月16日 來源:中國氣象報社

      日前,筆者從福建省氣象科學研究所獲悉,該所基于古田人工增雨隨機化外場試驗階段性成果,建立了人工增雨綜合效果檢驗評估方法,確認人工增雨作業后可促使降水粒子增多增大,在一定程度上延長云體生命史,從而增加地面降水;通過區域歷史回歸分析和非參數統計法,階段性試驗的催化平均相對增雨率較之前有較大提升,通過試驗樣本個例數值模擬顯示,增雨正效果可維持1小時至3小時,有的甚至可以持續更長時間。

      福建省率先開展常態化人工增雨效果評估工作,基于試驗建立的人工增雨效果綜合評估方法,現已實現業務化運行。通過人工影響天氣指揮系統人工增雨效果評估模塊,實現了作業合理性評價、增雨量定量化、物理響應等全流程作業效果檢驗業務,單次作業效果評估時間從1天左右縮短至1小時左右。

      人工增雨效果評估是國內外尚未完全解決的科學難題,云和降水的自然變率大,評估對象具有很大不確定性,氣象部門多年來都在探索科學、準確和定量評估作業效果的方法。

      20世紀70年代至80年代,福建省在古田水庫流域開展了為期12年的人工增雨效果檢驗隨機試驗,試驗得出平均相對增雨率為23.8%的結果,在后來很長一段時間內被全國人工增雨效果評估工作引用。

      為獲得在新氣候背景下基于地面作業裝備技術的人工增雨效果,福建省從2014年起在古田人工增雨試驗區重新開展人工增雨效果檢驗隨機試驗,先后在公益性行業專項“人工增雨隨機化外場試驗和效果檢驗技術”、國家重點研發計劃項目“人工影響天氣技術集成綜合科學試驗與示范應用”以及多個省部級項目支持下,建立了基于物理檢驗、統計檢驗與模式檢驗的人工增雨綜合效果檢驗評估方法,并得出了試驗階段性研究結論。

      研究人員利用新一代天氣雷達和雙偏振雷達,分析對比目標云系在作業前后的宏微觀物理特征變化,如云頂高度、回波強度及雙偏振參量反映出的云內粒子相態和云中動力過程變化;并利用地面激光雨滴譜分析地面降水的相態、雨滴尺度、數濃度等微物理特征變化,結合空—地降水粒子的微物理特征變化分析作業前后云內的物理響應。

      考慮福建丘陵山區地形對降水的影響,研究人員基于地圖影像數據,利用地形特征數據劃分每種地物的分布區域,綜合考慮目標區與浮動對比區地圖要素的形狀、位置以及信息內容相似程度,結合傳統方法中的歷史降水相似度,確定綜合相似度較高的區域為最佳對比區。同時,利用機器學習方法,結合線性擬合、多項式回歸和樣條回歸等數學統計方法,建立多種增雨效果統計檢驗作業目標區和對比區間雨量關系模型,通過各模型對不同降水等級的適用性評估,進一步優化增雨作業效果定量評估技術。

      通過在中尺度數值模式微物理模塊中引入催化方案,研究人員還開展了數值模式對人工增雨外場作業的效果檢驗工作。通過對古田隨機化試驗樣本的催化模擬,實現對實際作業增雨率、增雨量的定量評估和催化機制的模式解析。上述方法為全省人工影響天氣業務質量通報、決策服務等提供了技術支撐,該成果在西北區域人工影響天氣能力建設項目,廣西、江西、青海等地推廣應用,并面向企業進行了科技成果轉化。

      近年來,福建省人工影響天氣作業水平不斷提升,目前地面作業量位列全國前三。常態化人工增雨作業保障糧食安全,實現農業、林業增產增收,全面推進鄉村振興,有效加快“綠色福建、清新福建”建設。

      (作者:李冬梅 林文?責任編輯:張林

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