第３４卷第１期　２０１１年２月　气象与环境科学　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　ＶＯ１．３４　ＮＯ．１　

Ｆｅｂ．２Ｏ１１　

河南３次降水过程的人工增雨条件分析　田万顺　，刘艳华　（１南京信息Ｔ程大学，南京２１００４４；２．河南省人Ｔ影响天气中心，郑州４５０００３）　

摘　要：利用飞机探测的ＰＭＳ微观资料，以及ＮＣＥＰ全球数据同化系统分析资料、地面观测资料，分析了２００７　年春季河南的３次降水过程中宏观条件、微观条件与降水的关系，结果表明：降水云中相对靠前部位的降水条件　好；在水汽供应充足时，云中小粒子的平均直径和数密度要大一些；如果只是ｅ—Ｅ　垂直积分的值大而水汽供应量　少，则降水量有限；如果过冷水含量不大，降水量不一定就小，充足的水汽供应一定程度上能替代过冷水滴成为冰　粒子增大的水汽来源，有利于人工增雨　因此，人工增雨要重视宏观条件，在缺乏其他资料时，使用宏观资料寻找　有利增雨区有一定合理性。　关键词：宏观资料；微观资料；人工增雨　中图分类号：Ｐ４８ｌ　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—７１４８（２０１１）０１—０００５—０９　

引　言　人工增雨的经典理论是：催化引入的人工冰晶　可以通过贝吉隆过程使过冷云水转化为降水（雪、　雨）。胡志晋　提出了新的层状云人工增雨机制，　指出人工冰晶除通过贝吉隆过程使过冷水转化为降　水外，还使一部分冰面过饱和水汽转化为降水，凝华　潜热的释放导致空气增温和局部升速加大，促使云　降水的发展。鉴于我国的人工增雨作业规模庞大，　已有很多人为指导作业提出了关于增雨时机、部位　的判据。陶树旺等　提出根据ＰＭＳ的ＦＳＳＰ一１００　探头、２Ｄ—Ｃ探头的探测资料作为判别云中可播区　的主要技术参量；王以琳等　提出了在没有微物　理资料时利用探空资料计算的增雨潜力系数，并利　用冷云人工增雨冰水转化理论分析了一个黄淮气旋　的垂直结构，给出了作业前根据宏观物理量确定气　旋中播云区的方法；苏爱芳等　利用ＦＹ一２Ｃ卫星　资料及其反演的云物理参数等资料对河南一次典型　降水层状云的中尺度结构特征和增雨潜势进行了分　析，认为高空槽前和低空切变线附近有较好的水汽　辐合和动力条件，因此具备较好的增雨潜势。连志　鸾、冯杉等　提出要考虑降水率、水汽输送、雷达　回波、卫星云图等多种因素；洪延超等通过数值模　拟，提出需要采用综合评估的方法，考虑云区含水　量、云厚、冰面过饱和水汽量、水汽凝结（华）率、云　的结构等更多因子　。无疑成云致雨的因素是复　杂的，选择有利作业区更复杂，在实际业务之中，往　往缺乏微物理探测，因而需要充分利用有限的资料，　分析微观观测结果与宏观条件的联系，为增雨作业　提供依据。本文利用２００７年３月河南的３次微物　理探测资料以及相关的宏观资料，对一些常用指标　进行分析，以积累经验，提高今后作业的催化效果。　

ｌ　天气形势和雨情　本文所分析的３次降水过程的时间分别为　２００７年３月３日，１６日，２３日，使用的资料为ＮＣＥＰ　全球数据同化系统（ＧＤＡＳ）１。×１。分析资料、地面　观测资料、飞机探测微物理资料等，空中宏观物理量　都直接使用ＮＣＥＰ资料，或者计算，或者转化过来。　从３日１４时的５００　ｈＰａ高度场（图１ａ）来看，从　河套到云南有一较深的槽，而沿海为一脊；在７００　ｈＰａ、８５０　ｈＰａ（图ｌｂ）各有一支西南急流从广西伸至　河南东南部，８５０　ｈＰａ急流上大片区域的相对湿度超　过９５％，其西侧为东北风，冷锋明显；在相应位置，　地面有一倒槽，在倒槽的西北侧，大范围的区域处于　东北气流里。这种天气形势提供了降雨所必须的充　

收稿日期：２０１０—０８—１３；修订日期：２０１１—０１—２９　基金项目：河南省“卜五”重大科技攻关项目“河南省云水资源开发利用技术研究”（０５２２０３０４００）资助　作者简介：田７Ｙ　Ｊｌ￣，（１９６８一），男，河南郑卅１人，硕十，高级工程师，主要从事人工影响天气、天气业务与研究Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｉａｎｗｓ２００１＠ｙａｈｏｏ．ＣＯＨ１．ｃｎ　６　气象与环境科学　第３４卷　足水汽、水汽辐合以及上升运动条件，因而导致了大　范围的降水。在当天白天，长江以北、１０５。Ｅ以东，　

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蟓　

除东ｔＬ￣Ｉ－的大部分地区产生了小到中雨，雨区东部　为中到大雨。　

（ａ）５（）（）ｈＰａ位势高度场　经度／。Ｅ（ｂ）８５０　ｈＰａＮ，ｔ￣　

图１　３月３日１４时天气形势　

１６日１４时，５００　ｈＰａ（图略）在西藏中部有一低　槽，河套有一浅下滑槽，因而河南的高空风的偏南分　量要比３日小得多；７００　ｈＰａ（图略），有一减弱的切　变线影响河南南部；８５０　ｈＰａ（图略），河南受反气旋　南部的东北气流影响，处于冷气团中；地面冈上（图　略），河南省处在冷锋后部的东北气流里。当天白　天的降水范围较大，雨区位于ｌ０５。Ｅ以东、２０—４０。Ｎ　的大陆上，量级以小雨为主，仅在华东有小到中雨。　２３日０８时，５００　ｈＰａ（冈略）陕两中部到贵州有　一低槽；７００　ｈＰａ、８５０　ｈＰａ（图略）也都处丁槽前西南　气流里，广西到山东半岛有一两南急流，其位置总体　比３日ｌ４时偏东；地面图上（图略），河南处在自蒙　古伸至湖北的低压带里，无明显冷空气。对河南来　说，降雨形势比１６日有利。０２—１４时之间，１０５。Ｅ以　东、２０—４０。Ｎ之问的大陆地区普降小雨，ｌ甘中河南　南部、安徽、江苏有小到中雨。　文中对宏观观测资料进行分析时，每个过程分　别选取了４个点，在选取这４个点的位置时，考虑了雨　区主要自西西南向东东北移动、飞机探测区的位置　和时间等因素，相邻点之间相差１个经纬度，其分布　为西西南一东东北走向，具体位置为：３月３日（图　２ａ），１　１２。Ｅ、３３。Ｎ（Ａ），１　１３。Ｅ、３３。Ｎ（Ｂ），１　１４。Ｅ、　３３。Ｎ（Ｃ），ｌｌ４。Ｅ、３４。Ｎ（Ｄ），飞机探测区位　丁Ｄ东　倾ｌ；３月１６日（图２ｂ），１　ｌ３。Ｅ、３４。Ｎ（Ａ），１　１３。Ｅ、３５。Ｎ　（Ｂ），１　１４。Ｅ、３５。Ｎ（Ｃ），１　１５。Ｅ、３５。Ｎ（Ｄ），飞机探测　区位于Ｃ周围；３月２３日（图２ｃ），１ｌ２。Ｅ、３３。Ｎ（Ａ），　ｌ　１　３。Ｅ、３３。Ｎ（Ｂ），１　１４。Ｅ、３３。Ｎ（Ｃ），ｌ　１５。Ｅ、３４。Ｎ　（Ｄ），飞机探测区位于Ｄ附近。　表１中列　了所选位置周同观测站的３　ｈ累计降　水的平均值。总的看来，３日的降水最强，２３日次之，　１６日最弱。同一个过程的不同时段，同一时段的不同　位置雨量也有所不同，比较明显的特点是：３月３日降　水呈减弱趋势，两个时段都是东部的两个位置比西　部降水强；２３日后一个时段也是东边两个位置降水　强；１６日降水处于减弱阶段，整体移动较少，因而特　征不明　。　

．７５　．６７　—５９　．５ｌ　（ａ）３月３口１３时　萋警誊　Ｚ　好　４３　．３５　—２７　１　８　－２　２１　（ｂ）３月１６日１　２时　（ｃ）３Ｊ３２３日ｌＯ时　

图２标注了选定位置的ＦＹ一２Ｃ红外云图　

知　如丝　如　第１期　田万顺等：河南３次降水过程的人工增雨条件分析　７　表１　所选位置平均降水量　ｍｍ　地　ｌ与　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ　

２降水条件对比分析　２．１　温度垂直分布　温度决定了饱和水汽压，而且与云中液态水含　量也密切相关。赵仕雄等　曾对青海、吉林、苏联　的观测资料进行分析，认为含水量随温度的变化基　本上呈正相关关系；同时温度对人丁增雨催化剂成　核率的影响很大。　３月３日上午，受冷空气和降水影响，河南地面　

温度庀　（ａ）３月３口１　４时　气温没有升高，中午以后地面气温逐渐下降。１４　时，河南东南部、南部９２５　ｈＰａ处于冷暖气团交界　处；南部８５０　ｈＰａ处于冷气团的前沿，冷空气比９２５　ｈＰａ明　，各处低层　现逆温，其相同层次的温度呈　东高西低、南高北低分布（图３ａ）。　３月１６日１４时，河南因为处于冷气团里，各处　温度很低，０℃层在９００　ｈＰａ左右，７００　ｈＰａ已低至　１０℃，过低的温度不利于容纳更多的水汽（图　３ｂ），当然，如果过冷水多的话，利于提高冷云催化　剂催化效率。　３月２３日０８时，河南处于冷暖气团交界处，但　冷空气很弱，温度较高，各位置相应层次的温度差别　不大（图３ｃ）。　温度　（ｂ）３月１　６Ｈ１４时　图３温度垂直分布　温度庀　（ｃ）３月２　３日０　８时　

图中～，，表示位　Ａ，“—一’’表示位　Ｂ，‘‘一’’表示位髓ｃ，“一”表示位　Ｄ（１　同）　２．２水汽垂直分布　３月３日１４时，从相对湿度垂直分布图（图４ａ）　来看，位置Ｄ的高湿区伸展最高，其他位置，越位于　南方或西西南方向湿层顶部越低，这是　为水汽向　前方移动时逐步抬升。底层湿度分布也有类似现　象，越向西南相对干的层次越高，总之，越向西西南　湿层越薄，越向东东北湿层越厚（雨区的移动方　向）。与相对湿度的分布相似，除位置Ｄ外（其位置　偏北，温度低），越向西，各层的水汽气压越小，这在　６５０　ｈＰａ以下各层特别明显（图５ａ）。　从１４时地面观测来看，各处均有高度为２００～　６００　ｍ的碎雨云，Ａ、Ｂ附近云量为５，Ｂ、ｃ附近云量　为９，低云之上有蔽光高层云或雨层云。偏西位置　低云量的减少、低层相对湿度降低，既表明了降雨的　减弱，也表明有干冷空气侵入，减弱了暖湿　气的供　应。１４时前、后的３　ｈ累计降水量都与湿层厚度成　正比，且越是雨区移动方向，降水越强（表１）。　这个过程的０　ｃｃ层位于７００　ｈＰａ，其上为冷云，　下面为暖云，云层很厚。雷恒池等①在分析吉林的　一次降水过程时提出：高层“播种云”、低层“供水　云”、低层逆温和风切变配置是产生较大和维持长　时间降水的主要原因。３月３日的降水过程与之相　似之处较多。　３月１６日１４时（图４ｂ），７００￣００　ｈＰａ之间，位　

①雷恒池，金德镇，吴　Ｊ；霞，等．“播种云”和“供水云”的配置对地面降水的影响［Ｃ］∥第十四届全国云降水物理和人工影响大气科学会议文集　北京：中同气象会，２００５：３９３—３９６．　

２　３　５　Ｏ　２　４　Ｏ　８　８　８　９　Ｏ　１　ｌ　Ｏ　０　２　０　０　０　０　０　０　５　３　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　９　２　０　０　Ｏ　４　６　７　３　Ｏ