姚展予, 姚祖刚, 胡向峰, 等. 2024. 太行山地区一次人工防雹效果物理检验[J]. 大气科学, 48(5): 1866−1878. YAO Zhanyu, YAO Zugang, HU Xiangfeng, et al. 2024. Physical Evaluation of Hail Suppression Effects in the Taihang Mountain Area [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 48(5): 1866−1878.
DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2406.24010
太行山是中国东部地区（黄土高原和华北平原）的重要山脉和地理分界线，山势东陡西缓，为大陆性季风气候。河北省位于太行山东麓，地势西北高，东南低，地貌复杂多样，是中国唯一兼有高原、山地、丘陵、平原、湖泊和海滨的省份。冰雹等强对流天气频发，成为影响该地区的严重自然灾害之一，给农业经济的发展带来严重危害。本文综合分析2019年5月26日太行山东麓河北省邯郸市永年县一次对流云火箭防雹作业过程，对最大组合反射率、最大回波顶高、强回波中心高度（大于或等于45 dBZ的三维连续雷达回波区域中反射率因子的最大高度）和最大VIL等雷达探测物理量进行对比检验，给出防雹作业前后云的宏、微观特征变化的物理证据，并通过双比分析确认防雹作业效果。
本次防雹作业过程是在“上干下湿”、高空槽、低层切变线和高层辐散共同影响的天气背景下，针对太行山地区强对流云开展的。根据石家庄SA多普勒天气雷达6 min一次的体扫监测把握作业时机，通过对比分析作业云体单元和对比云体单元最大组合反射率、最大回波顶高、强回波中心高度、最大垂直累积液态水含量（VIL）等雷达探测物理量，得出以下结论：
图 2019年5月26日14:59石家庄SA雷达组合反射率分布。红色点为作业点，白色圆圈为火箭作业云体单元。
（1）从雹云垂直结构来看，作业前作业云体单元的最大回波顶高超过当日−20°C层高度、强回波中心高度超过当日0°C层高度，最大回波强度达到64 dBZ。作业后18 min，强回波中心高度下降到2.7 km；作业后36 min强回波中心高度降为0 km，高于45 dBZ的回波消失；作业后48 min，最大回波顶高降到2.8 km；作业后60 min，回波强度降到10 dBZ，催化作业后有明显的正效果。
（2）雹云在雷达回波上出现了旁瓣回波和TBSS现象，防雹作业前最大VIL有两次跃增，最大VIL超过65 kg m−2，作业云体单元水汽充足。强回波中心高度、最大组合反射率、最大回波顶高在防雹作业前分别维持在8 km、59 dBZ、13 km以上，对流发展十分旺盛。防雹作业48 min后，最大VIL、强回波中心高度、最大组合反射率、最大回波顶高分别下降了97.6%、100%、57.7%、79.6%，本次作业加快了雹云的消亡。
图 2019年5月26日邯郸市永年县作业云体单元（蓝色线）和对比云体单元（红色线）的（a）最大组合反射率（MCR）、（b）最大回波顶高（METH）、（c）最大垂直累积液态水含量（MVILWC）和（d）强回波中心高度（IECH）随时间的变化对比。阴影部分为作业时间。
（3）对比分析作业云体单元和对比云体单元作业前后雷达探测物理量随时间的变化，发现作业云体单元各物理量在作业后下降速率远大于对比云体单元，这是因为防雹火箭中的催化剂（AgI）快速争食周边过冷水，抑制周围冰雹的发展。双比分析结果表明，在防雹作业24 min后，各雷达探测物理量双比值均小于1，防雹作业取得了一定效果，这些探测量的变化为本次防雹作业效果检验提供了物理证据。
本文的物理检验给出了防雹作业效果的物理证据。由于对流云体发展的时空变率巨大，雷达探测物理量变化的物理证据还不能完全揭示抑制冰雹发展的因果关系。定性和定量的多维度集合评估是后续研究的努力方向。
