高炮人工增雨规范.docx

1、高炮人工增雨规范高炮人工防雹增雨业务规范（试 行）中国气象局科技教育司二000年十二月第一章 总则 .2.1 高炮防雹增雨作业科学依据 2.2 高炮防雹增雨作业技术条件 .2.3 高炮防雹增雨作业流程 3.4 高炮防雹增雨作业程序规定 4第二章 基础条件 .4S.1 高炮 .422 基本探测设备 5S.3 作业人员 5$.4 安全事项 .6第三章 技术任务 .63.1 各级作业技术任务 63.2 探测仪器的使用及维护 .73.3 通讯 .73.4 资料的收集、处理 .7第四章 作业时机选择 .84.1 预警及短时预报 .84.2 冰雹云识别和作业时机选择 .94.3 增雨作业时机选择 104.

2、4 作业时机选择流程 .10第五章 作业设计与实施 .115.1 防雹作业方案设计 .115.2 增雨作业方案设计 .125.3 云体积估算 .125.4 催化剂成核率和云含水量 .125.5 用弹量估算 .125.6 射击方法 .13第六章 效果评估 146.1 效果评估的要求 .146.2 物理依据 .146.3 地面实况资料 .156.4 作业影响区范围估算 .166.5 综合分析与显著性检验 .166.6 四种防雹效果评估方法 .166.7 增雨效果评估 .176.8 试验区效果评估 .17附表1、“三七”高炮人雨弹引信自炸时间、射角及所达垂直高度和水平距离 .18附表2、部分型号人雨

3、弹主要技术性能 19附表3、高炮（火箭）人工防雹增雨作业登记表 20第一章 总 则人工防雹增雨是以云和降水物理为基础的科学技术减灾手段。人工防雹增 雨作业涉及多学科、多部门，具有时间性强，专业性、安全性突出，技术要求高 等特点。 高炮作业对象以积云为主， 不确定因素多， 在短时间内必须完成多个技 术环节，只有周密、细致、严格地组织，才能保证作业顺利进行。为规范高炮作 业流程和作业技术， 提高防雹增雨的科技水平和成效， 在认真总结我国 40年来高 炮防雹增雨作业实践经验和科技成果的基础上， 特制定高炮人工防雹增雨作业 技术规范（试行）。鉴于人工防雹增雨涉及的科学领域广， 目前作业条件受多方面的制

4、约， 在技 术环节中存在某些不确定性， 还需要不断研究、 改进和完善其科学概念和作业技 术。因此，本规范在试行过程中还需要不断修改、充实和完善。1.1 高炮防雹增雨作业科学依据1.1.1 防雹作业的物理依据：1.1.1.1 过量催化为了改变云和降水及冰雹的微物理结构， 改变冰雹生长形成的物理过程， 通 过过量催化，大量增加云中人工冰雹胚胎，争食水份 , 降低成雹条件，抑制冰雹 的增长或化为雨滴。1.1.1.2 爆炸影响通过爆炸， 破坏积云形成冰雹的自然气流结构， 特别是强上升气流区的垂直 结构，促使大量小冰雹 （ 雹胚） 在增大之前提前下落， 融化为雨滴或小冰粒落到地 面。此理论有待进一步观测

5、研究证实。1.1.2 增雨作业的物理依据：人工增雨的主要目的是通过提高云的降雨效率，增加降水量。其物理依据 是：静力催化和动力催化。静力催化：冷云降水一般是由冰晶通过凝华（即贝吉隆水冰转化）过程 及随后的淞附或碰并过程形成的。静力催化就是在冷云中引入适量的人工冰晶， 加强上述过程，使云产生更多的降水。动力催化：在云的过冷却部位引入大量人工冰晶（浓度达102104个/ 升）, 使云中过冷水迅速转化为冰晶， 并加强凝华过程，释放大量冻结潜热和凝结潜热， 增加云体温度和浮力， 促使云体在垂直和水平方向发展， 延长云的生命期， 从而 增加降水。1.2 高炮防雹增雨作业技术条件1.2.1 基础设施及技术

6、保障高炮；炮站；作业人员；作业规程； 作业技术系统； 探测设备；通讯设备；资料分析处理。1.2.2 作业基本业务项目 作业时机与作业部位选择; 作业设计与实施； 效果评估。1.3 高炮防雹增雨作业流程主要流程如图1所示。作 业 指 令图1 高炮作业业务流程图1.3.1 预警、预报提前630.5小时做出预警，包括预报落区和时段。特别是冰雹预报，必 须提前作好各种准备，防止漏报。1.3.2 雷达监测根据当天预报在作业前6小时，雷达应当进入半小时观测一次的状态， 雷达回波强度达到警戒值时，应对云进行连续观测，直至天气过程结束。1.3.3 对冰雹云的监测、识别与预警。要充分运用雷达、 预报及本地历史样

7、本等多种指标综合判断， 随实况演变跟 踪滚动订正。争取超前判断，早期作业。1.3.4 按照不同时段及时下达指令作业指令包括作业时段、 空域等，防雹作业必须按作业业务流程运作， 应在 冰雹云到达高炮控制区之前至少 10 分钟发出，尽可能提前；作业技术设计方案 包括时间、方位、移向、移速、部位、高度、用弹量、射击诸元选择等指令。1.4 高炮防雹增雨作业程序规定1实施高炮人工防雹增雨作业前，作业组织必须按照空域申请程序，向当地空域管制部门履行申报手续，并登记备案。2.高炮操作人员必须听从指挥，严格遵守操作规程，在空域管制部门批准 的空域、方向和时间内作业。未经申请、批准，不准擅自作业。3.每次作业结

8、束后，必须按照有关规定对高炮进行维护保养，认真填写作 业登记表，将作业的起止时间、射击方向、用弹型号、用弹量、天气实况等情况 登记备案，收集有关技术数据和资料，并及时报送上级人工影响天气管理机构。4.作业季节结束后，应按照上级管理部门的规定，及时报送工作总结和有 关统计报表。第二章 基础条件2.1 高 炮 高炮是目前我国地面人工防雹增雨的主要作业装备， 应具备以下配套保障基 础设施条件。2.1.1 高炮布局原则1.经济发展的需求，在果园、棉花、茶叶、葡萄、烟草、大豆、芝麻等经 济作物及重点产粮区， 对防御雹灾、旱灾有迫切需求， 可望收到明显的经济效益；2.当地气象部门有一定的技术力量，高炮作业

9、能在雷达等探测手段的直接 指挥下进行；3.能够逐步做到联网作业，特别是防雹作业，更需要联网，才能收到更好 的效果；4.高炮布局必须在摸清当地雹灾、旱灾历史规律、天气、气候、地形特征、 冰雹多发路径等情况的基础上设计；5.开展作业地区的政府、群众和社会经济环境能提供各种保障条件。 2.1.2 炮位设立1.炮位的设置地点和发射方向，必须严格遵守中华人民共和国民用航空 法、中华人民共和国飞行基本规则 的有关规定， 并经省级人工影响天气管理 机构审核后报当地空域管制部门审查批准。2.在作业影响区上风方 4 公里内，在迎风坡而不在背风坡设置；3.在冰雹云和增雨作业云经过频数最多的路径上设置；4.周围视野

10、开阔，视角不小于 45度，射击点远离居民区 500 米以上；绘制 高炮最大射程弹着点范围内城镇、 村落、工矿企业等人口较集中地点坐标示意图；5.交通、通讯方便；6.炮位地名、地标、经纬度、统一编号、通讯代码，应上报空域管制部门 及上级人工影响天气管理机构。2.1.3 炮站建设应建设标准化炮站。包括炮库、弹药库、值班室、高炮射击炮台、有线或无 线通讯电台、简易气象观测场等，应加设围墙建成独立场院，确保炮站安全。 2.1.4 高炮及人雨弹的使用与存放使用与存放遵照中国人民解放军高射炮兵双（单）三七高射炮兵器与操作 教程、中华人民共和国民用爆炸物品管理条例和民兵武器装备管理条例 等有关规定执行。 每

11、年必须经专用仪器检测， 并记录好高炮履历书规定的所有内 容。2.1.5 作业高炮使用许可证作业高炮必须经过省级主管部门年检审查。经审查合格后，发给高炮使用许 可证，方可作业使用。2.2 基本探测设备开展人工防雹增雨工作，应配备基本的探测和观测设备，具备实时监测天 气、指挥作业和资料收集的能力。本规范分基本设备和可选设备两类。 2.2.1 基本设备1.天气雷达，目前主要使用数字化天气雷达，以后逐步向双偏振多普勒雷 达发展。2.常规地面观测和探空设备。3.地面实况观测站、点和常规观测仪器。2.2.2 可选探测手段1.测雹板：目前国内外试验区普遍采用。但需要根据雹云路径和雹击带范 围，周密设计，减少

12、测量误差。应根据地形、雹灾分布密度、频数确定布置数量 和位置。2.闪电定位仪：可作为雷达探测雹云的辅助手段。3.雨滴谱仪：用滤纸斑迹法及地面声电滴谱仪，地面 PMS粒子系统一维探 头等测量地面雨滴谱。 催化前后雨滴谱的变化可以看出人工催化作业的效果。4.微波辐射计：在试验区内可设微波辐射计，测量降水系统中垂直气柱液 态水含量的垂直分布。 在影响区和对比区各设一部， 可作为效果评估的物理依据。5.GPS 双频高密度综合测试系统：用于测水汽含量，可作为微波辐射计与 探空的补充。2.3 作业人员2.3.1 作业指挥员作业指挥员必须具备全心全意为人民服务的思想， 掌握专业技术，熟悉雷达、 人工影响天气

13、、 短时预报等综合技术， 执行人工影响天气有关法规和规范； 必须 经省级人工影响天气管理机构培训、 考核后，获得上岗资格证书， 方能履行作业 指挥员职责。2.3.2 炮手高炮炮手必须政治可靠，责任心强，技术熟练，切实执行人工影响天气有关法规和规范，服从命令， 听从指挥， 确保安全。必须经人工影响天气管理机构培 训、考核后，获得上岗证书，才能上岗作业。2.3.3 技术培训 各级人工影响天气管理机构应定期对作业指挥员和炮手进行技术和安全培训。2.4 安全事项 安全意识应贯穿于作业的各个环节。高炮必须年检合格，高炮作业必须严 格执行空域申请的有关规定， 射击方向和角度避开居民区， 必须严格按照高炮操

14、 作规程和人工防雹增雨人雨弹使用规定操作。第三章 技术任务各级人工影响天气管理机构在组织高炮防雹增雨作业时应按照规范要求完 成各项技术任务。3.1 各级作业技术任务3.1.1 市（ 地）级作业指挥任务1.组织短时预报、雷达、高空和地面探测及通讯业务，形成机动、高效、 灵活的综合指挥系统。必要时组织加密跟踪监测。2.对天气时机选择、作业设计与实施、催化、效果评估等环节按照各种指 标综合分析，按各环节的不同时段，及时下达指令；3.与省级预警系统或省气象雷达联网，并反馈实况，不断进行对比订正；4.及时联通各县 （ 市） 分指挥系统，下达指令，对比当地实况，适时订正指 令及作业方案；5.按照天气时机选

15、择，及时申报空域，并立即传达到县级指挥系统；6.在冰雹云到达高炮控制区之前，提前 10 分钟以上下达指令；7.按雷达覆盖的区域，完成指挥任务。地 （市） 雷达指挥中心及有关炮位应 互相沟通，反馈实况， 保证指挥效果。 如果部分县按行政区划属于雷达盲区，可 请相邻地（市） 作业指挥中心提供雷达实时观测资料， 代理指挥。受跨区指挥的 炮位应及时向有关指挥中心反馈作业情况，确保作业指挥效果。8.有条件的地区可直接指挥炮位作业。3.1.2 县（ 市）级作业指挥任务1.作业期间昼夜值班，随时接收雷达等资料信息，适时接受上级指令，对 照本地各种特征指标，及时向上级反馈实况和意见；2向辖区内有关炮位及时准确

16、传达作业指令、各种信息和预测预报；3监测本地天气，订正作业时机和作业技术设计方案；4作业后及时收集、 整理降雹、 降水及作业情况等全部资料， 并按本省（自 治区、直辖市）规定的统一方法，及时完成效果评估；5在指挥系统因通讯等原因发生故障时， 及时通过其它通讯手段上下沟通， 指挥炮位进行作业。3.1.3 省级技术任务1.收集全省全天候监测资料，并对有可能进行作业的区域进行 6 小时 3 小时半小时跟踪、滚动订正预警，并向有关地（市） 级作业指挥中心及时通报 预警信息；2.对全省各市 （ 地） 指挥系统进行协调，收集各地实况，随时了解掌握雷达 联网、加密探测、 卫星云图资料、 闪电定位仪等可能收集

17、到的最新信息，并综合 分析、传达、沟通、反馈。向政府有关部门及时反映作业情况；3.全面收集各种资料。存贮每年重大作业过程的全部数据，为试验研究和 效果评估提供资料；3.1.4 防雹、增雨作业技术区别 增雨和防雹作业流程基本相同，但作业技术指标不同。各地在实际作业中， 应有所区别。3.2 探测仪器的使用及维护1.雷达，使用中应按时标定、及时订正误差；2.各地仪器设备均应按有关使用说明进行维护、保养，使其保持良好的工 作状态。3.3 通 讯人工防雹增雨作业通讯依托于气象通讯网络。 市（ 地） 级作业指挥系统是各地 开展地面作业的中心，也是通讯中心。可根据实际条件，建立市 （ 地） 炮位，或 市（地

18、）县炮位通讯网络。3.3.1 市（ 地）级通讯中心地（市） 通讯中心及时传达作业指令 , 通过县级指挥中心下达或直接传达到炮 位。按时将基层实况及省级预警、 短时预报、 省级雷达中心信息及雷达拼图等各 种信息准确传递到县级指挥中心。3.3.2 县（ 市）级通讯中转县（市）通讯，利用市一县一炮位通信网络及时向下转达作业指令，向上传送 炮站基层实况。及时与上级指挥中心沟通， 制订、订正作业设计方案，发挥调度 协调作用。3.3.3 炮位通讯 炮位利用无线和有线通讯网全天候接收上级指挥指令， 及时反馈实况和请示 空域。作业期间自始自终保持与县 （市）或市（地）中心的联系。3.3.4 省级通讯 通过省级

19、气象通讯网传达省级预警指令、省雷达中心的信息和指导意见，传 递空域信息， 沟通市（地）、县级作业和灾情信息， 紧急情况下，需要直接对县 （市） 和炮位下达作业指令、传递空域信息和其它信息。3.4 资料的收集、处理人工影响天气资料、 信息是作业时机选择、 方案设计、指挥决策、 作业实施、 效果评估的基础和依据。特别是中、小尺度天气资料十分宝贵，应认真收集、 分 析和储存。3.4.1 收集储存资料 人工防雹增雨每次过程从天气时机选择，效果评估、试验研究及技术总结所 用过或所需要的全部资料，如雷达观测资料、探空加密观测资料、气象站 （包括 自动气象站）资料、水文站和雨量站资料、雹情资料等，应完整收集

20、、储存。 3.4.1.1 主要资料1天气雷达资料； 2地面加密观测资料； 3气象、水文等部门自动气象站（雨量站）资料；4 作业区内各炮位的实况、演变过程、作业前后雨量、雹情实况等资料。5 影响区与对比区实况及作业前后雨量、雹情演变等资料。3.4.1.2 雷达资料收集、储存各市 （地） 雷达加密跟踪监测资料十分宝贵， 是防雹增雨作业中最重要的资料 之一。从预警，作业设计到效果评估的雷达资料，包括每个环节每个时次，按 PPI、 RHI 显示各种指标的使用，对炮位特别是重点炮位的全过程监测，都需尽 可能完整记录和储存。3.4.1.3 冰雹云及灾情资料1冰雹灾情实况调查 对影响区、对比区， 对作业炮位

21、周围、 上下风方，尽可能详细的收集到降雹 起止时间、分布、冰雹直径、大小形状、重量，冰雹分布特征、累积厚度，雹灾 的面积、受灾损失程度及冰雹照片 （ 如有可能应拍到冰雹粒子及剖面的照片 ） 等， 为效果评估提供基本依据。2技术条件较好的地方争取能设测雹板或照相机等， 收集到较详细的资料， 包括冰雹形状、尺度大小，分布数量、密度，计算冰雹谱和冰雹落地动能。通过 分析冰雹特征及其随时间演变等， 了解作业前后冰雹物理特征的变化， 为效果评 估提供重要依据。3.4.1.4 增雨作业前后的实况资料1影响区、对比区内作业后 10分钟、 1 小时及 6 小时雨量全部资料； 2作业前后天气雷达观测资料；3.4

22、.1.5 防雹增雨作业登记表（见附表 3）第四章 作业时机选择作业时机选择应以雷达实时跟踪观测云系演变状况为基础， 综合多种判别指 标进行短时预报，预报冰雹落区、时间、强度等，不断订正，及时选择作业时机 及作业部位，下达作业指令。4.1 预警及短时预报预警依赖于日常的天气分析和预报。 短时预报依靠各种天气系统特征物理量 指标、雷达和卫星云图等多种指标判断作业天气、区域、时机等。防雹作业由于时间性极强， 主要依靠各种雷达指标判据和回波先兆特指标征 分析判断，下达指令。4.2 冰雹云识别和作业时机选择冰雹云的识别，对于不同地区和季节、不同类型的雹云、不同发展阶段、 不同的探测手段和识别方式，都有差

23、异。因此，各地应加强研究、分析和总结。目 前识别冰雹云主要依据雷达回波指标（雷达应及时进行标定） 。雷达回波指标因地方和季节不同而特征各异。以下是部分单位和地区总结的冰雹云雷达参量识别 方法和判据，仅作为各地摸索总结当地指标的参考。各地要通过历史样本不断总 结修订，建立适合本地防雹或增雨作业的雷达回波指标。4.2.1 利用一定强度雷达回波对应高度和顶温识别冰雹云早期发现和识别冰雹云是人工防雹能否取得良好效果的关键，根据“九五” 国家科技攻关成果，陕西旬邑县冰雹云雷达回波特征以及与雷雨云的区别如下：1 冰雹云初期回波和强回波都出现在 0C层到-5 C之间，在云体的中上部； 而雷雨云初期回波出现高

24、度低，强回波区一般在云的中下部。2冰雹云和雷雨云的回波特征有区别。冰雹云45dbz回波顶高大于7公里， 顶温度低于-14 C；将冰雹云分为强和弱两种，强冰雹云 45dbz回波顶高大于8 公里，顶温度低于-20 C；弱冰雹云45dbz回波顶高为7 8公里，其顶温度在-15 C 到-20 C之间。雷雨云强回波顶高不到 7公里。3雷达回波跃增增长是冰雹云发展的一个重要特征。一般冰雹生成 3分钟后产生跃增增长，约58分钟回波达到最大高度，云内冰雹含量达到最大。回 波跃增增长发生在降雹之前，是识别冰雹云的先兆特征。4三维冰雹云数值模式模拟的结果和实测基本一致。依据上述研究分析结果，陕西旬邑雷达识别冰雹云

25、以及雷雨云的指标判据如 下表：云型45db回波顶高（km）45db回波顶温（C）强冰雹云 8.07.0-14用上述指标，结合雹云发展特征（如初始或初期回波一般在 56公里的负 温区出现，在雹云发展阶段常发生异常增长等），在旬邑可比较有效地提前 5 10分钟识别出冰雹云。1.2.2 部分地区雷达回波参量综合参考指标1回波顶高是云内垂直气流强弱的重要指标， 举例：强冰雹云的回波顶高 11公里；弱冰雹云6.5公里；平均值为8.5公里；环境温度为-6 -12 C；2强回波顶高与对流层顶（探空）的差距也是识别冰雹云的重要指标。差距 越小、冰雹越强。参考指标：RHI强回波顶高平均值6公里左右。冰雹云强回波

26、 中心位置一般在5公里以上，可作为判别冰雹云与非冰雹云（5km以下）的指标；3.回波强度40dBZ随季节变化，夏季较强；4. RHI回波宽度15公里；5.云中正温区厚度与负温区厚度之比，一般为 1:3 ;负温区厚度越大越不 稳定；6.雷达指标对应卫星云图云顶温度V 40 C；7. RHI回波出现弱回波穹窿，悬挂回波，砧状回波，梯形坡度大，出现回 波墙等特征；8. RHI跃增。回波强度，回波顶高，强回波顶高， 出现突增；平均增幅5分钟内上移1-2公里；9. PPI人字形带状回波，在人字两带交接处易降雹；10. PPI钩状回波，如果出现在对流云的发展阶段， 预示着降雹；11. PPI指状回波的指尖

27、与主体的连接处为冰雹云的主要发生区；12. PPI在涡旋状回波根部或V形缺口回波顶端易发生冰雹；13.在57公里高度上出现强度为10 15dBZ的初始回波并且几块回波生 消后排列成带，受系统和热力因子影响有突发性增长，预示可能降强冰雹。此外，也可运用强回波顶高和0C层高度，结合上述多种指标发现冰雹云与 雷雨云的差异，从而区分冰雹云和雷雨云，具体方法如下：H强一H K 为冰雹云H强一H oK 为雷雨云H强表示强回波顶高，H o表示当天0C层高度；K :地区、季节不同，其值不同。4.2.3 防雹作业时机选择运用上述方法和指标以及其他方法识别冰雹云，一般初始回波形成后的前 5分钟内强回波强度迅速增大

28、。冰雹云的先兆特征一旦出现（必须在冰雹尚未形成 时），立即实施作业。一旦形成冰雹降到地面，作业就失去作用。因此，早期识 别，早期作业，是关系作业成败的关键因素。4.3 增雨作业时机选择增雨作业的天气背景不同于防雹作业。在各种天气条件及雷达、闪电等物 理指标中，增雨作业的条件或指标比防雹宽。 而且防雹作业之前，可进行增雨作 业，提前抑制冰雹云的生成和发展，可争取增雨和防雹双重效果。以下是部分地区总结的增雨作业指标，仅供参考：1.在降水性天气系统背景下，处于发展阶段的积雨云、浓积云，回波顶高 处在-5 C -20 C之间，强度大于25dbZ;2.在抗旱期间，回波顶高在-5 C以上，处于发展阶段，出

29、现雨幡或降水时， 也可对大范围系统降水性层状云作业；3.孤立的积雨云、移速快的浓积云；干雷暴；降水过程过境后，处于减弱衰 亡的对流云；一般性层状云等类均不利于增雨作业。4.4 作业时机选择流程（见图4）分析判别：识别冰雹云雷雨云、作业时间、 落区、方位、移向、移速、高度、强度发布指令图4作业时机选择流程图第五章作业设计与实施作业设计与实施是防雹增雨作业成败的关键环节之一。在作业方案设计的同时，要考虑到为作业后相继进行的效果评估收集必要的资料信息。 必须收集整理历史样本，进行多种模式的常备作业技术设计，以作为预案储备待用。5.1 防雹作业方案设计作业设计主要包括：雹云识别、方位、时间、部位、移向

30、、移速，催化剂量， 射击高度、方向及仰角等。从作业天气时机选择到作业设计，都应有雷达不间断 监测。制定作业方案时，上述项目的设计都离不开雷达的跟踪观测。防雹重要经 验是：早期识别、早期开炮、联网作业。5.1.1 不同雹云类型作业1.单体雹云。受地形和局地气候影响较大， 生命史短，往往在半小时内由 积云发展成冰雹云，几分钟后冰雹落地。作业要迅速及时，并监视新生成的单体， 提前作业。2.多单体雹云。锋面切变线或飑线过境时的雹暴。 回波带基本分5种：单带、双平行带、平行短带、 涡旋状回波及并存多单体回波。应针对不同形态的出现，提前作业。3.强单体雹云。强冷空气及强风切变背景下的庞大云体，生命史较长。可 见弱回波区及周围弱回波穹窿、悬挂回波及强回波梯度区等特征。一般难以防御。 如果作业设计严密，提前作业，对-8 C-12 C层及其以上1公里左右的强回波 区开炮并同时对弱回波区，悬挂回波及其下方-2 C-6 C层附近区域催化，可能 收效。5.1.2 作业时机1.雷达初始回波顶高在5分钟内明显上升1-2公里以上，表明云体处在从雷雨云向冰雹云发展的跃增阶段，即为高炮作业开始时间。2 提前作业。在单体初生时作业或雹云形成之前的雷雨云阶段即作业，易 收到防雹效果。防雹作业应尽可能设计好时间提前量，如果时间未能提前，可在 防