CN1811805A - 飞机人工增雨业务技术系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机人工增雨业务技术系统。该飞机人工增雨业务技术系统，其特征在于：包括如下子系统：1)天气预警系统，2)决策系统，3)飞行动态定位，4)效果检验，5)资料库及管理。本发明在其基本物理量计算的基础上，计算各负温度层的冰面饱和区、水汽垂直输送区、水汽积分量等指标量以确定飞机人工增雨播云区，在指挥作业中能取得较好的效果。在效果检验中，采用活动对比区和影响区方法，以作业区内碘化银粒子扩散的浓度为依据，确定飞机人工增雨的影响区；采用单次天气系统分层历史回归或区域对比的统计方法确定增雨量。该发明建立了完整的业务技术体系。该系统实用并实现了业务化。

Description

飞机人工增雨业务技术系统

(一)所属技术领域

本发明涉及一种系统，特别涉及一种飞机人工增雨业务技术系统。

(二)背景技术

近几年各省在人工增雨业务技术系统的建设中作了大量的工作，在人工增雨作业中发挥了很好的作用。由于作业前探测资料限制，决策播云的时间、地点、高度等问题一直是困扰指挥作业的难题。综合各省的业务技术系统大都参照短期、短时降水预报确定播云区。用常规天气预报方法预测作业区不能满足冷云播云的需要。

(三)发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种作业前无微观资料判别可播区时，用云的宏观指标决策播云区的飞机人工增雨业务技术系统。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种飞机人工增雨业务技术系统，其特征在于：包括如下子系统：1)天气预警系统；2)决策系统；3)飞行动态定位；4)效果检验；5)资料库及管理。

本发明的飞机人工增雨业务技术系统：1)天气预警系统，该子系统在分析全省雨情、墒情、旱情的基础上，通过人机交换分析天气变化，作出短期作业预警、准备指令；2)决策系统，该子系统计算和绘制冰面饱和区、垂直水汽输送区、整层和冷层水汽积分量等值线；绘制经、纬向综合垂直剖面图；利用原始卫星资料作出降雨几率分析图；利用单站探空资料分析垂直特征量；最后作出，确定作业时间、作业区域和作业高度的综合决策图；3)飞行动态定位，该子系统在飞机作业期间，地面GPS定位系统，实时监测飞机动态和作业情况，地面指挥人员可与飞机作业人员通话，临时调整作业航线；4)效果检验，该子系统由历史资料库、活动对比区和影响区选择、计算增雨量和打印四部分组成；5)资料库及管理，该子系统建立人工增雨作业资料库，由雨量资料、作业资料、资料存储和值班日志四部分组成。

下面结合山东省人工增雨情况具体分析：

1)天气预警系统

该系统在分析全省雨情、墒情、旱情的基础上，根据人工增雨的特点和需要，以常规气象资料为主，以Micaps为主要工作平台，对中央、省、市台发布的长、中、短期天气预报进行订正，通过人机交换分析天气变化，作出短期作业预警、准备指令。

2)决策系统

决策系统中主要采用MM5模式预报方案，在该方案中，根据山东的地理位置及天气气候特点，考虑到微机系统的计算能力，整个方案要求预报区域应尽量包含影响山东的主要天气系统，同时计算时间不能太长，控制在2小时以内。初始条件和边界条件，采用国家气象中心下发的T213中期数值预报产品作为模式的第一猜场，利用12h一次的高空观测和3h一次的地面观测资料对其进行订正，最后形成模式的初始条件和边界条件。在模式运行过程中，利用分析逼近的方法，在运行的前12h进行同化。在运用MM5中尺度模式计算结果时，计算和绘制0、-5、-10、-15、-20、-25、-30℃层冰面饱和区、垂直水汽输送区、整层和冷层水汽积分量等值线；绘制济南纬向综合垂直剖面图、荷泽纬向综合垂直剖面图、聊城经向综合垂直剖面图、临沂经向综合垂直剖面图；利用原始卫星资料作出降雨几率分析图；利用单站探空资料分析大气垂直特征量；最后作出，确定作业时间、作业区域和作业高度的综合决策图。进行有一定间隔的航线设计。

运用极轨卫星资料，根据研究给出的判别指标，建立了利用FY1、NOAA卫星数据判别飞机增雨云层作业条件图象产品的软件系统。具有资料处理和产品显示功能。资料处理功能利用卫星原始数据分五级(好、一般、差、不宜作业、无)进行云层作业条件判别，生成云层条件分析产品；产品显示功能显示卫星分析图象产品，并随鼠标移动，动态显示地理经度、纬度、离气象站方位距离、作业条件等信息。

3)飞行动态定位

在飞机作业期间，地面GPS定位系统，实时监测飞机动态和作业情况，地面指挥人员可与飞机作业人员通话，临时调整作业航线。事后也可以回放作业航线，进行分析研究。

4)效果检验

在增雨效益估算子系统中，采用活动对比区和影响区，根据冷云催化剂扩散模式，以作业区内碘化银粒子扩散的浓度为依据，确定飞机人工增雨的影响区；以天气系统历史降雨量的分布等指标确定对比区；采用单次天气系统分层历史回归或区域对比的统计方法确定增雨量。根据山东观测数据，取扩散区内人工冰核浓度≥10·L^-1的区域为作业影响区。计算增雨量时，在同类天气系统历史数据库中，以对比区和影响区的雨量资料作历史样本，计算相关系数，建立回归方程，并进行相关系数检验。通过检验后，计算出影响区的估计增雨量，总增雨量和经济效益。该子系统由Visul Foxpro开发，由历史资料库、活动对比区和影响区选择、计算增雨量和打印四部分组成。

5)资料库及管理

建立人工增雨作业资料库，由雨量资料、作业资料、资料存储和值班日志四部分组成。雨量资料处理主要具有逐时、6小时、12小时和24小时雨量存储，绘图、统计、查询、打印等功能。作业资料处理主要具有绘制、查询、历史作业资料，回显预设航线和作业航线图等功能。资料存储主要包括天气资料、模式计算资料和省台局域网等资料以及资料拷贝等项管理。值班日志用于编写和查询值班日志，实现办公无纸化。

我们根据冰水转化理论，在播云窗中寻找适宜冰晶增长的区域，使得作业前无微观资料时判别可播区有据可依。系统依托气象基本业务进行天气预警，用MM5中尺度模式输出结果计算用于寻找适宜播云区域指标量。用其它监测手段作业起飞前航线的调整。

本发明在其基本物理量计算的基础上，计算各负温度层的冰面饱和区、水汽垂直输送区、水汽积分量等指标量，在指挥作业中能取得较好的效果，建立了完整的业务技术体系。该系统实用并实现了业务化。

(四)附图说明

附图为本发明的结构框图。

(五)具体实施方式

进入飞机人工增雨业务技术系统后，首先启动天气预警子系统。用该子系统分析的雨情、墒情，以Micaps为主要工作平台，对中央、省、市台发布的长、中、短期天气预报进行订正，作出短期作业预警和准备作业指令。

第二步进行作业决策。在决策子系统中主要采用MM5中尺度模式的初始结果，计算和绘制0、-5、-10、-15、-20、-25、-30℃层冰面饱和区、垂直水汽输送区，整层和冷层水汽积分量等值线；绘制济南、荷泽纬向综合垂直剖面图，聊城、临沂经向综合垂直剖面图；从中定出作业区的水平和垂直作业范围。利用原始卫星资料作出降雨几率分析图，利用单站探空资料分析垂直特征量，对作业时间、作业区域和作业高度的综合决策进行订正。进行间隔约6～10km的航线设计。

飞行计划审批后对飞机进行飞行动态定位和监测。地面指挥人员可与飞机作业人员通话，临时调整作业航线。

作业结束后用增雨效益估算子系统进行作业的效果检验。采用活动对比区和影响区方法，以作业区内碘化银粒子扩散的浓度为依据，确定飞机人工增雨的影响区；以天气系统历史降雨量的分布等指标确定对比区；采用单次天气系统分层历史回归或区域对比的统计方法确定增雨量。

资料库及管理子系统是辅助系统。用于雨量资料、作业资料、资料存储和值班日志编写，实现办公无纸化。

Claims (2)

1.一种飞机人工增雨业务技术系统，其特征在于：包括如下子系统：1)天气预警系统；2)决策系统；3)飞行动态定位；4)效果检验；5)资料库及管理。

2.根据权利要求1所述的飞机人工增雨业务技术系统，其特征在于：1)天气预警系统，该子系统在分析全省雨情、墒情、旱情的基础上，通过人机交换分析天气变化，作出短期作业预警、准备指令；2)决策系统，该子系统计算和绘制冰面饱和区、垂直水汽输送区、整层和冷层水汽积分量等值线；绘制经、纬向综合垂直剖面图；利用原始卫星资料作出降雨几率分析图；利用单站探空资料分析垂直大气特征量；最后作出，确定作业时间、作业区域和作业高度的综合决策图；3)飞行动态定位，该子系统在飞机作业期间，地面GPS定位系统，实时监测飞机动态和作业情况，地面指挥人员可与飞机作业人员通话，临时调整作业航线；4)效果检验，采用活动对比区和影响区方法，采用单次天气系统分层历史回归或区域对比的统计方法确定增雨量。5)资料库及管理，该子系统建立人工增雨作业资料库，由雨量资料、作业资料、资料存储和值班日志四部分组成。