靳晓超 刘熙

摘要 为了更加高效地开发空中云水资源，要求在制订增雨（雪）作业方案前对未来影响天气系统的特征及作业潜力具有清晰的判断，因而需要總结出邯郸地区适合开展增雨（雪）作业的天气类型。为此，普查了2007—2015年具有增雨潜力的降水日，并以天气系统的高度场（500 hPa）为依据，辅以地面场进行分类总结，建立了西风带高空槽型（西来槽）、蒙古低涡型、华北低涡（河套低涡）型、冷涡后部西北气流型4种类型，并利用物理量权重集成法进行邯郸地区增雨潜力分析，6—9月是邯郸地区增雨潜力最大的时期，3—4月增雨潜力也较大。

关键词 天气类型；人工增雨（雪）；增雨潜力；河北邯郸；2007—2015年

中图分类号 P481 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）12-0193-03

Abstract In order to develop the air cloud water resources more efficiently，there is required to have a clear judgment on the characteristics and operational potential of the weather system that will affect the weather in the future before formulating the operation plan for artificial precipitation（snow）.Therefore，it is necessary to summarize the weather types which is suitable for artificial precipitation（snow）in Handan area.The precipitation days with the potential to increase rain from 2007 to 2015 were surveyed，which were summarized and classified based on the altitude field（500 hPa）of the weather system and combined with the ground field，4 weather types were established，and precipitation potential in Handan area was analyzed by using physical quantity weight integration method.June to September is the period with the greatest potential of precipitation enhancement in Handan area，and the potential of precipitation enhancement in March and April is also great.

Key words weather type；artificial precipitation（snow）；potential of precipitation enhancement；Handan Hebei；2007-2015

近年来，我国水资源日趋短缺，已成为制约农业和工业发展的重要因素。面对日益严重的水资源短缺，相关部门和人员对开发空中水资源越来越重视，并开展了诸多研究[1-3]，如吴志会等[4]对河北省不同降水天气系统自然降水特征及增雨潜力进行了分析，沈鹰[5]对人工增雨开发空中水资源进行了探讨，周长艳等[6]对金沙江流域及邻近地区空中水资源的气候特征进行了研究分析。本文分析了邯郸地区天气系统的特征及增雨潜力，对今后科学开展增雨（雪）作业具有十分重要的意义。

1 增雨潜力日的确定及分析

1.1 增雨潜力日的确定

利用邯郸市降水资料并考虑到实际人工增雨作业条件，设定满足24 h降水量≥0.1 mm为人工增雨潜力日。根据此标准，从2007—2015年所有降水资料中筛选出具有人工增雨潜力的降水日数为401 d。

1.2 增雨潜力日的降水分析

由图1可知，增雨潜力日最多为7月，最少为3月，其中6—9月的增雨潜力日数为230 d，约占全部个例数的57.4%，这一时期增雨潜力最大。

由表1可以看出，1—3月、11月和12月的降水全部为稳定性的层状云降水，4月、5月和10月3个月中大多数降水具有稳定性，少数出现层积混合云降水。在6—9月期间，由于副热带高压北抬，云中水汽含量大，对流性天气增多，这一时期人工增雨作业的有利时机明显增多。

2 增雨天气类型及分析

对2007—2015年历史天气过程进行普查分析，以500 hPa为主，700、850 hPa和地面天气图为辅，筛选个例401个，影响邯郸市的高空系统主要包括西来槽、低涡（西南涡、东蒙冷涡、东北冷涡、华北低涡）、切变，地面影响系统主要包括低压（倒槽）、锋面和气旋。按高空系统分类出现次数从多到少依次为西来槽（237次）、低涡（116次）（西南涡17次、东蒙冷涡51次、东北冷涡27次、华北低涡21次）、切变线（32次）、回流（16次）（表2）。通过对个例的分析、归纳，总结出适合开展人工增雨（雪）作业的天气系统。从高空天气形势来划分，主要可以分成西风带高空槽型、蒙古低涡型、华北低涡型、冷涡后部西北气流型4种类型。

2.1 西风带高空槽型（西来槽）

西风带高空槽系统是邯郸地区主要的降水系统，占降水过程的59.1%，此系统可以细分为独立竖槽型和高原槽与西风带槽结合型2种类型。

2.1.1 独立竖槽型。此类型（图2）即北纬35°～50°、东经105°～115°南北走向或者东北—西南走向的槽，多发生在10月至次年6月，槽后来自西伯利亚和贝加尔湖地区的冷空气在进入我国内蒙古中东部和河套地区后东移，进而影响邯郸地区，地面以冷锋和低压倒槽相配合，多发生稳定性降水，以小雨或小雪为主，人影作业区位于地面冷锋和700 hPa槽线之间。但是5—6月，随着空气中比湿的明显增加，如果产生对流不稳定层结，也能产生对流性降水，降水可达到中雨。

2.1.2 高原槽与西风带槽结合型。由图3可知，此类型在前期500 hPa上有高原槽或西北槽东移至河套南部，华北南部西南暖湿气流建立，地面有倒槽配合，此时有西风带短波槽快速东移，与高原槽结合发展加深或同位向叠加，环流径向度加大，槽前西南暖湿气流明显增大，有时可达到急流。在这种类型下，湿层厚度较大，整层温度露点差一般<3 ℃，有明显的暖平流出现在中低层。此类型的降水特点为在冬春季以小雨（小雪）为主，在初夏和秋季以中雨居多，有时可达大雨。

2.2 蒙古低涡型

由图4可知，蒙古低涡型在降水当日500 hPa上至少有1根闭合的等高线和冷中心相配合的低值系统，低涡中心一般位于蒙古国中东部，低涡后部有高压脊向北伸展，引导冷空气南下，在500 hPa上表现为1个或多个横槽旋转南下，地面上有冷锋配合或蒙古气旋发展。该种类型的降水一年四季均可出现，但以春末、夏季、秋季较为典型，降水区一般出现在低涡的东南象限，伴随着地面冷锋和高空槽南下，产生降水，降水分布极不均匀，有明显的对流性，一般以中雨为主，局地有时可达暴雨。东蒙低涡系统一般持续2～3 d，有时可达3～5 d，午后降水明显增强。

2.3 华北低涡（河套低涡）型

由图5可知，华北低涡在500 hPa上存在1条或多条闭合的等高线，同时存在与之相配合的冷性涡旋，华北低涡多发生在向东移动过程中不断加深的槽线附近负变高最大处；有时在冷平流最强区域的前部，也有冷涡生成。华北冷涡多出现在4—10月，以7月、8月最多，地面常有低压或气旋发展，以对流性降水为主，有时会伴有雷雨大风天气，低涡中心降水一般可达大雨，若低涡移动缓慢呈准静止状态，降水可达100 mm以上。人影作业区域应集中在低涡中心和其东南象限，适宜火箭、高炮作业。

2.4 冷涡后部西北气流型

由图6可知，冷涡后部西北气流仅出现在夏季，500 hPa副热带高压呈块状或带状位于我国中南部，副高脊线位于北纬30°附近，华北南部处于副高外围，在T-lnP图上存在一定的不稳定能量，中低层湿度也比较大；东北冷涡后部有横槽下摆，有明显的冷温槽与其配合，地面一般有东西向的冷锋南下，在地面冷锋附近常出现对流性降水，700 hPa切变线过后，降水停止。此类降水持续时间短，但降水强度往往较大，一般为中雨。

3 增雨潛力分析

近年来，MM5-CAMS模式在人影增雨潜力分析中得到应用，可充分利用此模式，结合MICAPS中的诊断场和微物理特征指标综合判断增雨潜力大小[7]。

本文利用冰晶浓度、空中过冷水、冰面过饱和水汽压、700 hPa和850 hPa水汽条件及K指数作为综合判断降水的增雨（雪）潜力因子，增雨潜力公式为Z=Z1+Z2+Z3+Z4+Z5。

根据河北省2005—2009年春季、秋季层状降水平均冰晶浓度为27.7个/L，将冰晶浓度（Z1）根据自然冰晶浓度是否 >27.7分为2级。过冷水含量（Z2）是衡量增雨潜力的一个重要因素，过冷水含量越高，增雨潜力越大。按照云中温度 <-5 ℃、过冷水含量>0.1 g/m3时，即为人工增雨潜力区指标衡量[8]，Z2由云中过冷水含量分为3级。冰水转化区（e-Ei>0， e为水汽压，Ei为冰面饱和水汽压）是否存在也是增雨潜力的一个重要指标，冰面过饱和水汽压（Z3）由e-Ei是否>0分为2级。水汽条件（Z4）也是人工增雨的一个重要参考指标，当低层水汽含量大且水汽通量辐合利于降水发生，反之低层水汽通量辐散不利于降水发生[9-10]。K指数（Z5）作为邯郸地区的一个动力条件和热力条件进行分析和判断指标，一般把K>28 ℃作为不稳定条件判定标准，根据以上划分依据制作出增雨潜力因子等级表（表3）。

根据Z值大小将增雨（雪）潜力分成4级，Z≤3为0级，无增雨潜力；39为3级，增雨潜力大。

对2007—2015年401次降水过程进行人工增雨等级验证，由表4可以看出，邯郸地区具有增雨潜力的降水过程占71.3%，增雨潜力等级>2级的降水过程集中出现在6—9月，因此，6—9月是邯郸地区增雨潜力最大的时期，以不稳定降水为主，云中含水量大，云内上升气流不均匀，根据经验，这一时期适合利用火箭、高炮开展人工增雨作业。而3—4月邯郸地区降水过程普遍不多，但增雨潜力较大，而且正值农作物生长需水期，这一时期应抓住有利时机大规模开展抗旱性增雨作业，减小春旱对农作物的影响。

4 结论与讨论

（1）2007—2015年6—9月邯郸地区增雨潜力日数为230 d，约占全部个例数的57.4%，并且在6—9月期间对流天气增多，这一时期适合利用火箭、高炮开展人工增雨作业。

（2）从高空天气形势划分，主要可以分成西风带高空槽型、蒙古低涡型、华北低涡型、冷涡后部西北气流型4种类型。

（3）邯郸地区具有增雨潜力的降水过程占71.3%，增雨潜力等级>2级的降水过程集中在6—9月，因此，6—9月是邯郸地区增雨潜力最大的时期。3—4月正值农作业生长需水期，这一时期增雨潜力较大，应抓住有利时机开展增雨作业，减小春旱对农作物的影响。

5 参考文献

[1] 刘晓冉，杨茜，王若瑜，等.1980—2009年三峡库区空中水资源变化特征[J].自然资源学报，2012，27（9）：1550-1560.

[2] 刘芸芸，张雪芹.西北干旱区空中水资源的时空变化特征及其原因分析[J].气候变化研究进展，2011，7（6）：385-392.

[3] 肖劲松，毛锋，邱晓玫.人工增雨与空中水资源的合理开发[J].云南环境科学，2006，25（1）11-13.

[4] 吴志会，段英，张晶，等.不同降水天气系统自然降水特征及火箭人工增雨潜力分析[J].气象科技，2005，33（增刊1）：14-20.

[5] 沈鹰.人工增雨开发空中水资源探讨[J].云南环境科学，2002，21（4）：16-18.

[6] 周长艳，王顺久，彭骏.金沙江流域及邻近地区空中水资源的气候特征分析[J].资源科学，2010，32（12）：2433-2440.

[7] 叶建元，徐永和，丁建武，等.对流云人工增雨作业等级预报[J].气象，2003，29（4）：40-43.

[8] 胡志晋，秦瑜，王玉彬.层状冷云数值模式[J].气象学报，1983（41）：194-203.

[9] 段旭，许美玲，孙绩华，等.一次滇西南秋季暴雨的中尺度分析与诊断[J].高原气象，2003，22（6）：597-601.

[10] 王丽荣，汤达章，胡志群，等.多普勒雷达对华北春季强降水过程的动力学诊断[J].高原气象，2006，25（3）：509-515.