禄劝县春季增雨作业雷达回波反射率因子与降水关系的分析研究

禄劝县春季增雨作业雷达回波反射率因子与降水关系的分析研究

朱敏1，张钰彬1，石宝灵[1]

（1.云南省禄劝彝族苗族自治县气象局，651500；2.昆明市气象局，650500）

摘要：本文通过分析禄劝县6个人工增雨作业点2016年至2018年春季（3月～5月）比较典型的24次降水天气过程昆明市新一代多普勒天气雷达（CINRAD/CD）反射率因子数据和位于增雨作业点附近的自动雨量观测点降雨数据，并绘制统计分析图，得出6个增雨作业点适合开展增雨作业的雷达回波反射率因子值。

关键词；人工增雨；春季；反射率因子；降水

引言

禄劝县人工影响天气工作起步于2005年，先后建设了7个增雨作业点（2021年以前为6个增雨作业点），主要位于云龙水库径流区，水库承担昆明市70%的饮用供水。每年春季正值禄劝旱季，云龙水库供水压力较大，而通过人工增雨作业是增加水库蓄水的有效途径，经前期的计算，云龙水库常态化人工增雨多年平均相对增雨率为25％。因此，春季一般只要有降雨情况出现，都会及时开展人工增雨作业，而对作业时机的把握方面也就显得尤为重要。除了作业人员的经验支撑外，通过雷达回波反射率因子的分析，对作业时机把握也会有很大的指导作用。

本文通过分析禄劝县6个人工增雨作业点2016年至2018年春季（3月～5月）比较典型的24次降水天气过程昆明市新一代多普勒天气雷达（CINRAD/CD）反射率因子数据和位于增雨作业点附近的自动雨量观测点降雨数据，得出6个增雨作业点雷达回波反射率因子与降水关系图，为禄劝县春季人工增雨时机的把握提供一定的参考。

1  资料整理和方法思路

1.1  昆明天气雷达站观测数据

该雷达为C波段多普勒天气雷达，工作时连续进行体积扫描，仰角从0.5°到19.5°方位为0～360°作圆周锥面观测，观测距离150km，距离分辨率为150m，约6min完成一个体积扫描，主要功能是观测空中水凝物的大小及相对于雷达波束的相对运动速度，实现对水凝物的拉格朗日观测。雷达以波束张角宽度为1°向大气中发射电磁波，当遇到水凝物后，水凝物吸收电磁波的辐射能量，并以相同的频率不同的相位向四周辐射电磁波，其中有小部分能量传到雷达接收天线，雷达通过处理水凝物的后向散射信息，生成观测的基本数据，有反射率因子、径向速度、速度谱宽，以极坐标方式存储于记录媒介中，数据永久保存。

1.2  自动雨量观测点降雨数据

选取2016年至2018年春季（3月～5月）比较典型的24次降水天气过程自动雨量观测站数据。位于人工增雨作业点附近的自动雨量观测点，这些雨量站每5分钟传输一次观测数据，数据包含每分钟要素值。

1.3  数据的时空匹配情况

雷达观测资料的处理，以雨量观测点为中心，半径为1km，垂直方向上多个格点（6×6）的每个体积扫描得到的反射率因子平均值，记下雷达体积扫描的起止时间，读取雨量观测点相同时段的雨量值，由于雨量观测是以分钟进行，而雷达观测开始时间随机，体积扫描时间长度也不定长，考虑雨滴下落需要一点时间，在此统计的雨量时段为雷达开始体扫分钟整数至体扫结束后30秒以内。例如：雷达体扫时间段2016年5月11日14:12:50至14:18:38，读取水库管理所最近的雨量站（T4581）的雨量时间段为2016年5月11日14:13:00至14:19:00。

2  绘制雷达回波反射率与降水关系图

通过数据时空匹配情况，绘制了雷达回波反射率与降水关系气泡图，详见图1至图6。

从图1至图6结果看，水库管理所雷达回波反射率因子达到18dBz降水开始明显，双化水库和十一电站雷达反射率因子达到20dBz降水比较明显，宜岔、安宅和水城河3个作业点雷达反射率因子达到25dBz才出现明显降水。

3  小结

新一代天天雷达在人工影响天气工作中已经成为一个不可缺少的作业实施决策工具，本文通过雷达回波反射率因子和降水关系图的分析得知，禄劝县6个人工增雨作业点春季（3月～5月）比较适合开展增雨作业的雷达回波反射率因子理论值分别是：水库管理所为18dBz，双化水库和十一电站为20dBz，宜岔、安宅和水城河为25dBz。通过主观经验和客观理论值的结合，对禄劝县春季人工增雨作业时机的有效把握具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]俞小鼎,姚秀萍.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].气象出版社,2006.

[2]李晓纯, 李扬, 于娟,等. 一种基于雷达反射率外推的定量降水预测方法:, CN110824481A[P]. 2020.

[3]孙旭映, 王劲松, 王静. 火箭增雨效果雷达回波分析[J]. 干旱气象, 2005, 23(3):3.).

[4]王周翔, 刘野军, 崔红,等. 基于多普勒雷达的火箭增雨作业效果分析[J]. 吉林农业, 2017(7):1.

[5]李成鹏, 田云平. 多普勒天气雷达资料在人工增雨中的应用[J]. 农业与技术, 2019, 39(9):3.

作者简介：朱敏，（1989.10），女，汉族，云南省昆明市禄劝县人；大学本科，工程师，从事研究方向或职业：综合气象观测。

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