冰雹形成过程及人工防雹研究综述

作     者：姚展予 屠琦 安琳 汪会 李集明 贾烁 赵洁云 姚振东 YAO Zhanyu;TU Qi;AN Lin;WANG Hui;LI Jiming;JIA Shuo;ZHAO Jieyun;YAO Zhendong

作者机构：中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室中国气象局人工影响天气中心北京100081 成都信息工程大学成都6102251 

出 版 物：《气象学报》 (Acta Meteorologica Sinica)

年 卷 期：2022年第80卷第6期

页      面：835-863页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41775139) 国家重点研发计划项目(2016YFE0201900) 公益性行业(气象)科研专项(GYHY201406033) 中国气象科学研究院基本科研业务费重点项目(2021Z008) 中国气象局创新发展专项(CXFZ2021J038) 

主　　题：冰雹形成过程 人工防雹机理 人工防雹技术 人工防雹科学试验 人工防雹效果评估 

摘      要：冰雹作为一种短时强灾害天气,常给农业、建筑、电力、交通甚至生命财产等造成严重影响,人工防雹也因此受到人们的广泛关注。文中首先介绍了冰雹形成机理和雹云物理研究情况,然后围绕人工防雹机理、技术、科学试验及效果评估这4个方面的研究进行了评述,旨在从理论和实践上总结人工防雹工作的进展,增进对人工防雹科学问题的认知,从而为促进中国人工防雹理论研究和技术进步提供借鉴。研究表明:(1)“累积带理论和“循环增长理论是冰雹形成的最常见理论,限于早期的雷达观测技术和缺乏完整的冰雹数值模式,早期认知的冰雹形成机理存在一定的局限。(2)雹胚一般分为冻滴胚和霰胚,冻滴胚由过冷雨滴冻结而成,霰胚则是冰晶、雪花撞冻生长而成。冰雹云中哪种雹胚占优势,主要看云底温度的高低。雹云的发展依赖于水汽条件、动力不稳定条件、风垂直切变等关键因子。(3)人工防雹主要遵循“播撒防雹和“爆炸防雹2条技术路线,“利益竞争和“早期降雨是常见的6种防雹原理假说中最广泛被用来作为防雹作业设计依据的2种播撒防雹理论。(4)人工防雹技术上多采用通过飞机、地面火箭、地面燃烧炉等向云中播撒人工冰核,或通过地面高炮向云中发射含人工冰核的炮弹等方式,影响冰雹的生长过程从而达到抑制或削弱冰雹生长的目的。(5)大量外场试验证明人工防雹效果有较大的地域差异,需根据各地冰雹云特征及其降雹特点制定和发展本地适用的人工防雹技术体系。(6)人工防雹效果检验仍然是制约人工防雹技术发展的一个“瓶颈,目前常用的统计检验、物理检验和数值模拟检验技术方法均需要进一步改进和完善。由于雹云变化迅速、降雹过程短促,人工防雹技术实施的时效性以及防雹效果评估仍存在较大的困难。今后应更多地借助多种探测设备进行冰雹云的精细化探测,开展有科学设计的人工防雹外场综合试验,运用统计检验、物理检验和数值模拟相结合的综合检验技术方法评估防雹效果,推动人工防雹事业进一步快速发展。