李 鸞 汪開(kāi)斌 徐蕓皎

(1.蕪湖市氣象局,安徽 蕪湖 241000；2.蕪湖市灣沚區(qū)氣象局,安徽 蕪湖 241100)

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置救助較為困難的自然災(zāi)害，全世界平均每年大約發(fā)生森林火災(zāi)22萬(wàn)次，受災(zāi)森林面積達(dá)1000×104hm2，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局社會(huì)發(fā)展公報(bào)顯示，僅2021年中國(guó)就發(fā)生森林火災(zāi)616起，受害森林面積約0.4萬(wàn)hm2。在具備作業(yè)條件的情況下，人工增雨是一種有效的控制火情的手段[1-2]，人工增雨是人工影響天氣最常見(jiàn)的作業(yè)內(nèi)容，一般利用飛機(jī)、火箭、大炮、燃燒爐、焰彈等工具將碘化銀、干冰等催化劑送入云中過(guò)冷部位，增加云中冰晶和凝結(jié)核，促使更多的水汽形成雨滴降到地面，早在20世紀(jì)60年代，前蘇聯(lián)就實(shí)施過(guò)飛機(jī)人工增雨用于護(hù)林，美國(guó)、澳大利亞等國(guó)開(kāi)展人工增雨滅火實(shí)驗(yàn)[3]。中國(guó)的不少林區(qū)都曾采用過(guò)人工增雨的手段來(lái)協(xié)助撲火作業(yè)[4-6]，康曉燕、李宏宇等[7-9]不少學(xué)者就不同地區(qū)開(kāi)展的人工增雨的作業(yè)效果進(jìn)行了評(píng)估。該文以安徽省“20191116”無(wú)為森林火災(zāi)人工增雨作業(yè)情況為實(shí)例，分析了此次人工增雨的作業(yè)效果。

1 資料與方法

選取2019年11月17—18日安徽蕪湖人工增雨作業(yè)資料、常規(guī)氣象資料、歐洲中心數(shù)值預(yù)報(bào)資料、雷達(dá)資料等分析此次無(wú)為森林火災(zāi)人工增雨作業(yè)條件。

2 過(guò)程分析

2.1 森林火災(zāi)概況

2019年11月15日12時(shí)50分許，銅陵市郊區(qū)周潭鎮(zhèn)施灣村黃栗山發(fā)生森林火災(zāi)，火勢(shì)順西南風(fēng)迅速向蕪湖市無(wú)為縣境內(nèi)蔓延，16日無(wú)為縣過(guò)火面積超過(guò)1 100畝，其中燒毀森林面積約350畝；政府及時(shí)協(xié)調(diào)整合全市及黃山市森林消防隊(duì)等市外支援隊(duì)伍6支救火隊(duì)伍、800人已全部進(jìn)入救火戰(zhàn)場(chǎng)，全力以赴開(kāi)展撲救。17日蕪湖市氣象局組織火箭和煙爐在火場(chǎng)上空實(shí)施了多點(diǎn)立體化交叉式人工增雨作業(yè)。

2.2 氣象條件分析

2019年11月17日08時(shí)500百帕安徽省上空位于環(huán)流槽前位置，850～925百帕安徽西部有弱切變，地面為低壓控制。高層濕度較低，近地面相對(duì)濕度約70%-80%。17日20時(shí)低空切變位于安徽南部，濕度有所上升，具有一定的氣象增雨作業(yè)條件。

從數(shù)值模式預(yù)報(bào)來(lái)看，17日當(dāng)天火場(chǎng)上空盛行西北風(fēng)，850百帕濕度在80%左右；從云體垂直結(jié)構(gòu)分析顯示，蕪湖上空有降水云系覆蓋，0 ℃層在1 km附近，過(guò)冷水主要位于0～-5 ℃層(1～2 km)，具有一定增雨潛力。

2.3 作業(yè)方案

目前人工增雨多使用冷云增加降水，所采技術(shù)方法主要為利用飛機(jī)攜帶冷云催化劑(碘化銀、干冰、液氮等)或發(fā)射人工增雨炮彈或利用地面煙爐燃燒碘化銀焰劑，在低于-3 ℃層且有過(guò)冷水的區(qū)域進(jìn)行催化，使其增加降水[10-11]。

此次作業(yè)方案采用包圍式密集多發(fā)作業(yè)，在7個(gè)作業(yè)點(diǎn)開(kāi)展增雨火箭和地面煙爐共同作業(yè)。增雨火箭采用BL型火箭，發(fā)射方向從作業(yè)點(diǎn)為火場(chǎng)方向(牛埠鎮(zhèn)陰山一帶)，發(fā)射角度65～70°，射程2.3 km左右，發(fā)射時(shí)間為雷達(dá)探測(cè)回波到達(dá)無(wú)為邊界時(shí)刻。地面煙爐按雷達(dá)回波移動(dòng)方位依次點(diǎn)燃AgI煙條，利用迎風(fēng)坡的上升氣流進(jìn)行催化劑擴(kuò)散，順風(fēng)影響范圍可達(dá)10 km以上。

3 作業(yè)效果評(píng)估

2019年11月17日蕪湖市5支人影作業(yè)隊(duì)伍入駐作業(yè)點(diǎn)，在7個(gè)作業(yè)點(diǎn)10個(gè)時(shí)間點(diǎn)開(kāi)展了煙爐和火箭增雨作業(yè)，共計(jì)發(fā)射火箭彈45枚，燃燒煙條7根,見(jiàn)表1，其中上午煙爐作業(yè)，由于上空對(duì)流云稀疏，煙爐距離作業(yè)區(qū)較遠(yuǎn)，作業(yè)效果一般，作業(yè)區(qū)有毛毛雨出現(xiàn)，下午對(duì)流云系后，15～19 h進(jìn)行火箭、煙爐連續(xù)作業(yè)，作業(yè)區(qū)出現(xiàn)了明顯降雨，效果良好，火箭作業(yè)效果優(yōu)于煙爐作業(yè)效果。

注：1畝≈666.7 m2

表1 2019年11月17日蕪湖市人影作業(yè)實(shí)施表

3.1 雷達(dá)回波變化

選擇火場(chǎng)附近區(qū)域?yàn)樽鳂I(yè)區(qū)，選擇上風(fēng)處有初生雷達(dá)單體但不受催化作業(yè)影響的區(qū)域?yàn)閷?duì)比區(qū)，采用對(duì)人工增雨作業(yè)前后雷達(dá)回波參量的變化對(duì)作業(yè)效果進(jìn)行評(píng)估。合肥多普勒S波段雷達(dá)可監(jiān)測(cè)到17日下午15～16 h綜合作業(yè)催化后作業(yè)區(qū)雷達(dá)回波強(qiáng)度CR明顯增強(qiáng)，面積增加，對(duì)比區(qū)雷達(dá)回波沒(méi)有加強(qiáng),見(jiàn)圖1，此外由多普勒雷達(dá)探測(cè)資料可監(jiān)測(cè)到作業(yè)區(qū)垂直液態(tài)水含量VIL由低于1 kg/m2增加為5 kg/m2，對(duì)比區(qū)無(wú)變化，仍維持低于1 kg/m2。

(a)17日16：14時(shí)CR

(b)17日17：28時(shí)CR

3.2 地面降雨量變化

采用對(duì)人工增雨作業(yè)前后地面降雨量的變化對(duì)作業(yè)效果進(jìn)行評(píng)估，實(shí)施多次人工增雨后，作業(yè)區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)微降雨，17 h后降雨明顯增強(qiáng)，17日04～23 h作業(yè)區(qū)內(nèi)的常規(guī)氣象觀測(cè)站昆山初級(jí)中學(xué)站觀測(cè)到過(guò)程降雨量為8.9 mm，對(duì)比區(qū)內(nèi)嚴(yán)橋常規(guī)氣象觀測(cè)站過(guò)程降雨量為2.9 mm。作業(yè)區(qū)增雨量較為明顯,見(jiàn)圖2。

圖2 常規(guī)觀測(cè)站(昆山、嚴(yán)橋)11月17日04～23 h小時(shí)降雨量對(duì)比(單位：mm)

4 結(jié)語(yǔ)

該文首先闡述了2019年11月17日無(wú)為森林火災(zāi)的火災(zāi)概況、氣象條件及人影作業(yè)方案，并利用當(dāng)日的人影作業(yè)和氣象探測(cè)等資料，通過(guò)對(duì)人工增雨作業(yè)前后雷達(dá)反射率、垂直液態(tài)水含量等回波參數(shù)變化的分析以及作業(yè)區(qū)和對(duì)比區(qū)降雨量對(duì)比對(duì)人工增雨作業(yè)效果進(jìn)行評(píng)估，人工增雨作業(yè)區(qū)降雨量較為明顯，對(duì)火災(zāi)的撲滅起到一定的作用，取得了較好的社會(huì)效益，其中火箭增雨效果優(yōu)于地面煙爐增雨效果。此實(shí)例表明火箭、飛機(jī)、煙爐等人工增雨作業(yè)等可為森林滅火提供更豐富更有效的手段。進(jìn)一步提高人工增雨作業(yè)裝備性能，展開(kāi)飛機(jī)、火箭等綜合作業(yè)將對(duì)森林滅火提供更豐富更有效的手段。