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科学探察云的“潜力”
——一线科研人员探讨新型资料人影技术应用

来源:中国气象报   发布时间:2017年11月24日14:25
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中国气象报记者 赵晓妮

  有人看云,看到的是一朵朵普普通通的云。但在人工影响天气(以下简称人影)业务科研人员来说,他们看到的是云的“潜力”或“破坏力”——既可能带来缓解干旱的甘霖,也可能带来“劈里啪啦”的冰雹。

  有人以为,人影工作就是往云里打几枚火箭弹或者让飞机飞个来回那么简单,但在人影科研业务人员眼里,这却是一件有很高科技含量的技术活。

  11月16日至17日,当记者身处于一线人影科研业务人员中间,听到的全是关于“如何建立人影作业条件概念模型”“风云卫星在人影中如何应用”“新型观测资料在人影中如何用好”等专业问题。两天时间,46个科学报告——他们完成了一场堪称“高强度、高密度、高覆盖”的学术交流。这也是中国气象局人影中心就《人影业务现代化建设三年行动计划》提出的关键技术任务组织开展的全国人影学术技术交流。

  随着我国气象观测业务的发展,如何将“风云”卫星、多波段雷达资料、飞机、雨滴谱、微波辐射计等资料应用于人影作业条件识别和作业效果等业务中,成为人影科研业务人员必须探讨的问题。中国气象局人工影响天气中心副主任王晓辉坦言:“探测、装备和观测资料在人影工作中是非常重要的。”

  雷达资料应用依旧是研究热门。北京大学教授毛节泰受邀就对流云中上升气流和雨滴谱的雷达观测作报告。他介绍了近年来雷达在观测云中上升速度的应用,认为垂直上升速度在云的发展过程中至关重要,弄清了云中的垂直上升速度,接下来的云雨过程也就更加清晰了。在实践中,北京市人影办不仅研究了X波段偏振雷达与Ka波段云雷达的应用,还自主研发了X波段偏振雷达冰雹防雹作业指挥系统;徐州市气象局交流了用新一代天气雷达追踪能产生冰雹天气的雹暴单体和对预报的探索;四川省人影办在沟壑交错的川西南山地开展了冰雹雷达预警指标研究……

  人影需要对云的宏观结构和微观特性进行时空连续监测,而卫星是大范围获取云观测的最主要手段。“风云二号”“风云四号”地面应用系统总师张志清说:“‘风云四号’原始数据量是‘风云二号’的80倍,产品是其160倍!”他认为,“风云四号”静止气象卫星高时空分辨率成像资料、闪电监测资料、大气三维温湿度探测资料和空间天气监测资料将在天气监测与预报、防灾减灾、应对气候变化、生态环境监测和空间天气监测预警等领域得到广泛应用。

  “深入挖掘星基、地基和飞机等各类观测在人影作业条件识别、作业指挥和作业效果分析等方面的应用,是提高人影科学性的关键。”中国气象科学研究院人影业务首席专家周毓荃研究员说。目前她领衔了“风云四号”卫星人影应用示范研究团队任务,团队已经就“风云四号”人影开发和应用初步开展工作,在人影特种产品开发、集成分析-工具、云产品检验、应用示范研究等方面迈出步伐。

  更多的新型资料正在被尝试应用于人影工作中。山西省人工降雨防雹办公室的运12飞机,载着D/XAS-45人影飞机综合大气参数采集处理系统,在不同天气情况下进行了飞行试验。江苏省人影中心升空探空火箭,进一步验证其发射成功率、采集数据的能力及火箭探空过程中可能存在的问题。内蒙古人影中心对雨滴谱数据进行分析,寻求更好的应用方法。

  正是在不断出现的各类新资料的支持下以及资料分析能力的不断提升,人影科研业务人员加深了对作业条件的认识,尝试着去回答“何时作业、如何作业、效果如何”这些世界性难题。解放军理工大学教授濮江平认为:“要注重资料之间相互印证,不能单一用某种资料,就像去医院检查身体,要做CT、要测血才能查明病症。”

  同时,我国正在构建人影作业条件多尺度概念模型和指标体系。所谓人影作业概念模型及其指标体系,是人影作业指挥的重要依据,其研究和建立可以大大提高人影作业条件的识别能力,人工影响天气作业方案设计和作业指挥技术。

  中国气象局人影中心相关团队正在按照多尺度条件即天气尺度、中尺度、云降水宏观结构、微物理结构等条件对人影作业过程进行分析,采用监测分析和模拟研究相结合的方法,即围绕三维云降水生成发展的宏微观结构进行多种监测资料分析,并进行模拟研究,建立分析方法、提炼概念、总结指标、揭示规律。“特别是物理的问题,一点一点弄清楚之后,人影作业水平就提高了,同时在工作中加强模式应用也很重要。”中国气象科学研究院研究员胡志晋说。这次在会场听到这么多年轻科研业务人员的报告,他感慨道:“现在我们国家要创新,不是靠有钱买东西,关键是要有人才。”

  据悉,中国气象局人影中心将组织全国持续开展各类新型资料在人影中的应用研发和交流,不断提高对自然云降水和播云条件的认识能力,提高人影作业的科技水平。

  (来源:《中国气象报》2017年11月24日3版 责任编辑:栾菲)

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