有关冰雹的研究进展及防治认识.doc

有关冰雹的研究进展及防治认识有关冰雹的研究进展及防治认识 II 有关冰雹的研究进展及防治认识- 1 -冰雹定义- 1 -冰雹的形成- 1 -冰雹危害的认识- 2 -冰雹的预防- 2 -冰雹研究方法- 2 -1雷达资料的应用- 3 -2卫星资料的应用- 3 -3闪电定位的应用- 3 -4数值模拟的应用- 4 -冰雹研究中还存在的问题及改进方法- 4 -参考文献- 5 -有关冰雹的研究进展及防治认识 内容提要中国是冰雹灾害频繁发生的国家，冰雹每年都给农业、建筑、通讯、电力、交通以及人民生命财产带来巨大损失。人们生活水平的提高和社会经济的发展对冰雹等灾害性天气的防御能力和水平提出了越来越高的要求。随着科技进步，许多新技术已被广泛的应用在冰雹灾害的预警预测和科学研究中，关键字冰雹灾害 预防监控 防治研究引言冰雹灾害是由强对流天气系统引起的一种剧烈的气象灾害，它出现的范围虽然较小，时间也比较短促，但来势猛、强度大，并常常伴随着狂风、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。近年来，我国的冰雹灾害频发，研究冰雹的成因及预报成为热点。我们很有必要了解冰雹灾害时空动荡格局以及冰雹灾害所造成的损失情况，从而更好地防治冰雹灾害，减少经济损失。冰雹定义冰雹，人们常称为雹。冰雹是在对流云中形成，当水汽随气流上升遇冷会凝结成小水滴，若随著高度增加温度继续降低，达到摄氏零度以下时，水滴就凝结成冰粒，在它上升运动过程中，并会吸附其周围小冰粒或水滴而长大，直到其重量无法为上升气流所承载时即往下降，当其降落至较高温度区时，其表面会融解成水，同时亦会吸附周围之小水滴，此时若又遇强大之上升气流再被抬升，其表面则又凝结成冰，如此反覆进行如滚雪球般其体积越来越大，直到它的重量大于空气之浮力，即往下降落，若达地面时未融解成水仍呈固态冰粒者称为冰雹，如融解成水就是我们平常所见的雨。 它是一些小如绿豆、黄豆，大似栗子、鸡蛋的冰粒。冰雹的形成首先，冰雹必须在对流云中形成，当空气中的水汽随着气流上升，高度愈高，温度愈低，水汽就会凝结成液体状的水滴；如果高度不断增高，温度降到摄氏零度以下时，水滴就会凝结成固体状的冰粒。在随着气流上升运动的过程中，冰粒会吸附附近的小冰粒或水滴，而逐渐变大、变重，等到上升气流无法负荷它的重量时，冰粒便会往下掉，但这时的冰粒还不够大颗，如果这时能再遇到一波更强大的上升气流，把向下掉的冰粒再往上推，冰粒就能继续吸收小水滴凝结成冰。在反覆上升下降吸附凝结下，冰粒就会愈来愈大颗，等到冰粒长得够大够重，又没有足够的上升气流能够再将它往上推时，就会往地面掉落。如果到达地面时，还是呈现固体状的冰粒，就称之为冰雹，如果融化成水掉下，那就变成雨了。由此可知，如果空气又暖又湿，有足够的水分，加上旺盛的对流状态，就有可能产生冰雹。可见，冰雹只有在热湿气流强烈上升时才能产生。据估计，其气流上升速度必须超过每秒20米。所以，冰雹多在春、夏季炎热的午后产生。而在冬季，近地面气温很低，不可能产生强大的快速上升气流，所以也就无法形成冰雹了冰雹危害的认识中国是冰雹灾害频繁发生的国家，冰雹每年都给农业、建筑、通讯、电力、交通以及人民生命财产带来巨大损失。据有关资料统计，我国每年因冰雹所造成的经济损失达几亿元甚至几十亿元。许多人在雷暴天气中曾遭遇过冰雹，通常这些冰雹最大不会超过垒球大小，它们从暴风雨云层中落下。然而，有的时候冰雹的体积却很大，曾经有80磅的冰雹从天空中降落，当它们落在地面上会分裂成许多小块。最神秘的是天空无云层状态下巨大的冰雹从天垂直下落，曾有许多事件证实飞机机翼遭受冰雹袭击，目前，科学家仍无法解释为什么会出现如此巨大的冰雹。目前世界上公认的雹块“冠军”直径为110毫米至120毫米（比成年人的一个拳头稍大一点），重776克，是1970年9月3日在美国堪萨斯州发现的。最近，我国的四川，重庆，贵州，甘肃等省又接连遭到了冰雹的袭击。冰雹的预防主要是通过人工方法预防冰雹，方法可分为“防和消”。 防,是在有条件的地方,根据天气预报和群众经验,当得知冰雹将来临时,在重点作物或关键作物上,搭设防雹棚或防雹罩使作物免受其害,效果十分显著,但费工费物。目前，使用的高炮或流动火箭发送碘化银弹入云的办法,以增加冰晶核,致使大冰雹不能形成。在发射炮弹时，要注意适时、狠、准,即在雹云刚刚形成时及时打,雹云压顶时狠狠打,对雹云腰、云头、云根要打得准。这“三打”就是打上升气流较强的关键部位,使冰雹不能形成或变成软雹,不能危害庄稼,效果是比较好的。当采取这种措施仍不能避免受灾时,则要调整作物种植。在降雹较多的地区应选择硬秆作物种植,如玉米、谷子等,这些作物最大的优点就是易于恢复生长。另外，要加强田间管理,如及时培土、中耕、浇水、施肥,精心管理,使作物尽快恢复生长。冰雹研究方法人们生活水平的提高和社会经济的发展对冰雹等灾害性天气的防御能力和水平提出了越来越高的要求。随着科技进步，许多新技术已被广泛的应用在冰雹灾害的预警预测和科学研究中，多普勒雷达、卫星遥感、闪电定位等观测监测技术和数值模拟方法就是其中发展最为突出的一类；现就近年来的主要成果做一归纳。1雷达资料的应用目前，雷达已成为研究雹暴的主要工具。结合天气形势、高空气象条件和回波状态对雹云进行分类，了解各类雹云的生成条件及其演变，推断雹云内的气流和温度结构最终找到雹云判别的指标是工作的重点。一般，使用单一的回波信息从混合云中区别不同相态例子是困难的。另外，双线偏振多普勒雷达为冰雹云的识别带来了某些希望，由于它同时具有的双线偏振和多普勒功能，既可以获取云内部粒子相态特征，又可以获取云内的气流结构，它作为一种多参数雷达，对雹云的监测识别效果会有较大改进。2卫星资料的应用应用卫星资料虽然不易掌握雹云的内部结构，但能识别早期对流云系及先兆性的卷云等。所以，由于卫星监测的范围广，它对大范围雹暴云的监测仍然有重要价值。应该说应用卫星遥感技术监测冰雹天气过程的研究工作仍处在初步阶段，卫星资料的时间和空间分辨率均影响到它在这个领域的有效发挥。可能有发展前景的是：首先，卫星与多普勒雷达可以配合使用，发挥各自的特点，卫星监测手段着眼于冰雹云的宏观分布和运动，多普勒雷达的监测手段着眼于冰雹云个体的结构和演变。其次，应该将卫星资料与用多普勒雷达资料对照分析，建立比较可靠的冰雹云卫星遥感监测方法。3闪电定位的应用冰雹云一般都伴有强烈的雷电活动。冰雹云产生发展的同时，也是云体内电荷产生和积累较快的时候，雷电信息对雹暴的研究有很大的潜力。在分析了青海省西宁市和互助县两地的闪电频数资料，指出使用SD 型闪电计数器可以识别周围40 km 的冰雹云；当雷暴由山区向平地移动时，5 m in 闪电频数大于40 次时，就有可能产生冰雹天气，而雷暴从平地向山区移动时，5 m in 闪电频数大于30 次时，就有可能产生冰雹天气。雷暴云闪电频数的升度大于10 次/（5 m in）也可能有雷雨云和冰雹云，但时效较短。负地闪的空间位置对应风暴上升气流区和风辐合汇聚区，而正地闪多发生在风暴初始发生和消散阶段。利用闪电频数还能对雷雨云和冰雹云进行有效区分，当云闪电频数达到100 次/（5 m in）以上是一般是冰雹云。一般，降雹时间和闪电频数最大时间有近10 m in 的滞后性。周筠君等利用闪电定位系统和双线偏振雷达资料更加细致地分析了该地区冰雹云发展演变及与地闪的关系，指出：降雹前30 m in 左右，每5 m in 地闪频数陡然上升；降雹前18 m in，每5 m in 地闪频数平均上升3.5；每5 m in 地闪频数最大值出现在降雹前16 6 m in之间，负地闪数量在雹云的发展、成熟和消亡3 阶段中远大于正地闪数量，并且起着主导作用。从闪电对冰雹云的监测效果看，利用闪电频数识别高原雷雨云和冰雹云是一种简便、经济实用的手段，有助于没有雷达等观测设备的偏僻山区进行冰雹监测。4数值模拟的应用冰雹云的发生发展受制于不同尺度的天气变化影响。空间尺度上千公里、时间尺度几天的“天气尺度系统”和空间尺度数十到数百千米、时间尺度几小时的“中小尺度系统”相互作用，可以造成各种强度、生命期的单体雹暴、多单体雹暴、超级单体雹暴和飑线系统，它涉及到各个不同尺度之间的作用。于是，科学家们将各种数值模式运用于雹暴过程的研究之中，从雹云微物理过程和中小尺度过程即环境动力热力条件两方面入手，来获取对降雹过程的细致描述。冰雹研究中还存在的问题及改进方法随着科学技术的巨大进步,信息技术等高新技术的广泛应用,使得人工防雹产生了很大的发展。但也应当清醒地看到,还存在着一些问题。全球变暖对冰雹气候变化影响的研究是缺少的, 应该今后加强全球变暖对冰雹气候变化影响的研究,逐步开展冰雹短期气候预测业务,使冰雹短期和短时预报逐步走向定时、定点和定量。人工防雹在基本理论、作业客观定量化、效果评估、对冰雹云物理特征的认识及数值模拟的应用等方面还有待于改进。这就使得我们要继续提高人工防雹理论水平。尤其是集中于自然和催化后的云特征、雹胚特征、来源和生长特点、催化剂扩散和浓度以及雹云结构、微物理和动力过程等,要研究出针对不同类型雹暴及其适用的人工防雹理论和方法,对雹云进行及时有效地监测、识别。要加强针对不同地区、不同季节、不同云系的人工防雹等科学概念模型研究。目前的云数值模式仍有许多不足之处,需要在动力学、微物理学以及多尺度相互作用方面继续改进,特别是要搞好数值模拟结果同实测资料的对比分析。另外，还可以在建立和完善不同地区和季节选择作业条件的指标和判据,提出有针对性、有充分科学依据的作业方案改进。近年来研制的高效催化新技术还需要进一步的完善和推广使用,还缺乏不同地区和季节的催化技术、催化概念、监测指挥、催化指标判据的系统集成。最后，利用多普勒雷达和卫星等资料确定冰雹云微物理参数的宏观特征,探索具有代表性和普遍性的冰雹云典型的闪电频谱和方位特征。由于目前还无法做出准确的定量降雹预报,加之自然降雹的变率大,而人工影响天气所引起的变化幅度常低于自然起伏量,因此,人工影响天气作业效果检验十分困难。目前主要采用的统计学检验方法仍有争议,物理检验方法由于缺乏很好的监测手段和作业设计而没有得到广泛应用。具有偏振和多普勒技术的多参数雷达,将能在这方面发挥很好的作用,应大力开展这方面的研究。研究既客观又实用,并将统计学方法和物理学方法相结合的人工影响天气作业效果检验方法是当务之急。- 5 - 09水产养殖一班 李婷参考文献1董