人影，遥感，测报--新疆气象手册（62）第3篇第13章12-14节

 2020 04 21

《新疆气象手册》一书（2006，气象出版社）的序，前言 ，提要 ：http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1208089.html  

此手册的总目录：http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1208203.html

12 新疆人工影响天气事业的开拓

12．1 新疆冬季层状云和降水研究 

冬季准葛尔盆地的低云几乎是每年必到，而这种滞留在盆地内的稳定云系恰好成为开展云物理研究的好对象。新疆冬季层状云飞机人工试验开始于1978年冬季，到2005年，已经开展了27年（1999年暂停）。实施人工增水业务的同时，进行了冬季云和降水物理的探测和研究。其中1982～1984年，按照国家重点课题《北方层状云人工降水试验研究》（新疆是参加该课题的主要单位之一），中国气象局的大气物理专用飞机，在新疆进行了连续三个冬季的重点探测研究。这是迄今国内针对冬季层状云进行的持续时间最长、观测仪器和观测项目最多、取得的资料最丰富的试验研究工作。

在新疆取得的主要研究成果是：

⑴ 揭示了新疆冬季层状云的天气气候特征。

⑵ 揭示了新疆冬季层状云的微物理特征及自然降雪机制。

⑶ 评估了新疆冬季层状云人工增水的潜力和条件。

⑷ 对新疆冬季低云雾进行了包括天气、气候、云物理的综合性观测研究。

由中国气象科学研究院研究员游来光牵头主持的《北方层状云人工降水试验研究》，获1993年国家科技进步二等奖。新疆获奖者有王鼎丰、高子毅、迟玉明、张建新、廖飞佳、李金玉、姚瑞平等。

12．2 新疆昭苏冰雹云和降雹研究

地处西部天山边缘的昭苏盆地是新疆乃至我国降雹最频繁的地区之一。从1974年开始，对昭苏的冰雹云和降雹进行了为期8年包括雷达、探空、雹谱、雹切片等外场观测以及理论和实验室的综合性研究。取得的主要研究成果是：

⑴ 昭苏地区冰雹云宏观特征的研究。对昭苏地区冰雹云的结构和分类进行了研究，提出了一种新的冰雹云类型–点源冰雹云，并给出了实例和模式；对不同类型冰雹云的气流场结构进行了探测和分析，给出了有雷达回波配合的气流结构图形，并证实了强单体雹云存在一支强大的上升气流和与之对峙的下沉气流。

⑵ 昭苏地区冰雹微观物理特征研究。进行了冰雹切片研究，通过冰雹结构参数推论冰雹在云中的生长和演变过程；利用多点连续雹谱取样，分析得出了降雹的雨雹参数。

⑶ 冰雹和冰雹云模拟实验研究。对冰雹微结构与生长环境条件之间关系、冰雹阻力系数和下落末速度等动力学参量进行了实验室研究，为利用观测资料推论冰雹生长过程提供了物理依据；对爆炸影响冰雹云气流结构进行了模拟实验研究，得出在一定距离内爆炸可以破坏垂直气流的初步结论。

该项研究成果汇集在施文全、郑国光等著的《新疆昭苏地区冰雹和冰雹云若干问题的研究》一书中，该书1989年由气象出版社出版。

12．3 新疆天山山区云和降水研究

20世纪60年代初和21世纪初，先后两次在乌鲁木齐河流域的天山山区进行了夏季云和降水的观测和研究。前一次主要采用手工取样方法进行，包括云雨滴谱、降水氯离子和盐核浓度等项观测；后一次则主要使用了现代化的仪器，例如数字化雷达、光学雨滴谱仪、双通道微波辐射仪、滤膜法冰核取样等。两次研究取得的主要成果是：

⑴ 揭示了山区夏季云和降水的雷达回波特征。观测表明，山区夏季出现的云有层状云、对流云和混合云三类；其中对流云的出现次数最多、雷达回波参数（顶高、厚度、强度）的平均值和最大值最大，但产生较大降水的比例则以混合云最高；发现当夏季层状云中嵌入对流单体时将迅速发展，是混合云产生降水的主要时期。

⑵ 揭示了山区云和降水的谱分布特征及与降水发展的关系。观测表明，山区夏季积雨云云滴谱的变化反映出云有酝酿降水和降水反复循环和发展的过程；山区夏季三类云在降水过程中，随时间分布雨强与数密度之间有较好的对应关系。

⑶ 获得了山区夏季大气积分水汽量和云中的液态水含量，进一步证实了山区大气中水资源相当丰富的观点。

⑷ 揭示了山区大气冰核浓度明显偏低的事实。观测表明，山区夏季平均冰核浓度仅为0.32个/L（最大也不超过1个/L），较国内和国外北半球的观测结果低一个数量级。

国家科技部下达的《新疆天山山区人工增雨综合技术研究》课题，获2004年新疆气象局科学技术工作奖一等奖。主要完成人员是：张建新、廖飞佳、高子毅、王文新、李霞、杨炳华、林柯等。

12．4 XR–05型多功能防雹增雨火箭发射系统全国首创

我国目前的人影作业火箭发射系统类型主要分为地面固定式、车载流动式和机动牵引式三大类，火箭弹直径也分82、66、56mm等型号，从而形成了一部发射系统只能用一种弹的困难局面。

新疆人影办于2003年组织自主研发这个课题，将研制目标锁定在能兼容国内目前四个生产企业的火箭控制发射系统，并具有结构合理、操作简便、性能可靠、稳定及实用性和扩展性强等特点。样机通过在阿克苏、昌吉、玛纳斯、石河子、哈密等地多次人影作业试用、改进，于2005年6月定型。

XR–05型多功能人工防雹、增雨火箭发射控制系统既可以作为固定发射架，又能安装成车载、机动牵引流动火箭架，是我国唯一能够发射所有国产民用人影作业火箭弹的装备；由于交流电或干电池均可为发射控制器供电，从而，保证了在任何情况下都可以发射；实现了一部火箭架发射系统点火发射多种火箭弹的目的，解决了在实施人工天气作业中根据不同天气条件而选择不同弹型的难题。

2005年9月9日，中国气象局预测减灾司组织了“XR–05型多功能人工防雹、增雨火箭发射控制系统”项目的验收，专家组认为该项目“属国内首创，达到国际先进水平”。

（高子毅）

13 新疆气象卫星遥感事业的开拓

13．1 部分获奖项目或课题

20世纪90年代以来新疆气象局重视卫星遥感技术领域的科技开发先行工作，取得了一批在新疆甚至在全国有影响力的科研成果，为新疆气象遥感事业的发展奠定了良好的基础。部分获奖项目或课题如下：

⑴ 《极轨气象卫星资料处理系统》 系统部分软件功能经专家评定达到国际先进水平，该项目获新疆科技进步一等奖和国家科技进步三等奖。课题负责人：吴其勇。主要参加人员：李华先、李古芳、李良序、常丽云。

⑵ 《草地、小麦、土壤水分的卫星遥感监测与服务系统研究》 经专家评定，该课题的研究成果总体达到国内领先水平，部分达到国际先进水平。1995年获新疆科技进步二等奖。课题负责人：张家宝。主要参加人员：李良序、胡新博、黄敬峰、刘培君、赵兵科、傅华等。

⑶ 《气象卫星数字资料积雪分析服务系统》 经专家评定，课题成果具有科学性和应用价值，其研究水平、技术难度已达到国内领先水平。1995年获新疆科技进步二等奖。课题负责人：于新文。主要参加人员：李良序、黄镇等。

⑷  “塔克拉玛干沙漠雨迹卫星云图分析与研究”一文是新疆气象系统首次在我国最高级科技刊物《中国科学》上发表的论文。（《中国科学》1995年中文版5期（B辑）和英文版7期（B辑），作者徐希慧）。该论文同时获自治区第三届自然科技优秀论文一等奖。

13．2 应用情况

近年来，新疆气象遥感事业取得了长足发展，在新疆卫星遥感开发应用方面享有较高声誉，在国内处于领先水平。

通过科学研究形成了一系列遥感产品，主要有：植被指数图（包括比值、归一、差值图）、云系图、地表温度图、积雪覆盖图（包括积雪面积、深度分布等）、土壤湿度图、森林火灾图等专业服务产品，另外还开展了生态与环境调查。

将科研成果转化为服务产品，为新疆各级人民政府和工农业生产部门提供准确、及时的优质服务，一直是遥感工作的重中之重。近年来，广泛开展了新疆积雪、火情、异常天气和灾害的监测与服务，取得了良好的社会效益和经济效益。

13．2．1 积雪监测

十年来，开展了利用卫星资料监测新疆积雪的科研与业务工作，建立了积雪判识数学模型，能够将积雪面积、深度、含水量较为准确的计算出来。

针对新疆发生洪旱灾害的特点，先后以图片、图表、数字、报告等形式，为新疆区党委、政府和防洪抗旱办公室，或通过各地州气象局向当地人民政府、水利部门提供全疆及各地州积雪面积、深度及消融情况，多次成功地做出了当年洪旱形势预测。

13．2．2 火情监测 

近年来相继和林业厅护林防火办、草原监理站联合开展了利用卫星资料监测火情的业务。对每天接收到的极轨气象卫星资料和EOS/MODIS地球观测卫星资料进行地面热点判识工作，最后将经严格筛选出的热点图像传输给用户，便于防火部门及时监视热点及林火、草火变化情况，及时指挥火灾扑救工作。经过认真分析、研究、总结，使火情监测准确率逐年提高，由1996年的75%上升到了2000年以来的95%左右，深得用户信赖。

13．2．3 异常天气现象和灾害的监测

⑴ 沙尘暴的监测：近年来对影响新疆的沙尘暴天气进行了跟踪监测，并进行了系统性服务。

⑵ 强对流云系的监测：南疆绿洲处于塔克拉玛干沙漠边缘，干旱、冰雹是该地区严重的自然灾害。因此，利用气象卫星资料对强对流云系的影响路径和可能落区进行预测，为南疆农牧业重点地区人工增雨、人工消雹工作服务，提高作业效果，是开拓遥感服务的又一新的增长点，深受当地人影部门的欢迎。

⑶ 沙漠水迹的监测：监测发现，系统性云系过后在塔里木盆地留下的大面积水迹，在渗透力极强的沙漠中最长可维持4天，从而揭示了沙漠中也存在大降水这一事实。1995年1～2月，还监测到了盆地罕见的大面积稳定积雪（不超过10cm），持续时间40余天，最大积雪面积17×10⁴km²（详见1995年《新疆气象》，《塔克拉玛干大沙漠出现了罕见的稳定积雪》，作者：唐淑娟、黄镇）。盆地水迹及积雪的监测，对沙漠地区水资源的研究有一定意义。

⑷ 洪旱监测：近年来，利用卫星资料对新疆主要湖泊、水库、河流的水情变化进行了跟踪监测，提取了大量的水旱资料。

13．2．4 吐鲁番地区葡萄种植面积综合调查

利用3S技术开展了吐鲁番地区葡萄种植面积综合调查，利用微型无人驾驶飞机对葡萄种植重点区域进行了航拍工作，获得了高分辨率的景观图像。

近年来，新疆人民政府以及有关部门对遥感技术给予了高度重视并进行了重点投资，通过一系列先进设备和高新科技手段，通过全体遥感人员的共同努力，遥感技术在新疆的农林牧业、石油、交通等各个领域都得到了广泛的应用，取得了显著的经济效益和社会效益。通过遥感技术开发、应用，成长了一批技术骨干，为今后事业的发展奠定了基础。近年来，还注重新技术的学习，新近引进了ArcInfo、MapGIS等软件，加强地理信息系统的学习与研究，先后邀请了加拿大、美国、法国等国的多位知名遥感专家来我局遥感中心讲学及技术指导，同时选派多名技术人员出国培训，使新疆气象卫星遥感技术不断更新与进步。

（黄镇）

14 率先实现实时气象观测数据换算与编报业务自动化

14．1 背景

20世纪80年代初“现代化”是国家任务。当时搞气象卫星、买大型计算机、配雷达、搞数值天气预告等成为我国气象部门现代化的具体内容，可这些项目主要是国家一级气象部门的事，广大基层气象站如何现代化，当时不明朗。

70年代后期手持计算器和可以编写程序（程序关机后不丢失）计算器陆续问世。1981年张学文通过200多元一只的CASIO–502P可编程序计算器看到这个手掌大的设备可以从本站气压、温度、湿度自动计算出气象站拍发的气象电报数据。他认识到可编程序的袖珍计算器为气象站提供了新机会：如果为气象站配上它（价格是千元的水平，而当时微型计算机是5万元），并且装上气象观测、编报、月报程序，会使我国各个气象站基础的数据处理工作从沿用多年的手工编报（算盘、查算表、查算册）跨上电脑处理气象站数据的新时代。这对全国两千多气象站有里程碑意义。于是张学文投身于这个新事业上。

14．2 过程

开展这个工作是要用BASIC语言为地面气象观测、小球测风、探空观测、日射观测编写符合气象规范、使用方便可以代替手工计算、查表、编报等一系列规定的气象专用程序，并且要求通过技术鉴定和上级认可。这是把多年的气象观测业务进行规程转轨运行，其深度和广度很大。另外还需要为各个气象站配置袖珍计算器、培训气象观测人员会使用它的软件和硬件。

新疆气象局（王为德、苏占澍）和区局科教处（陈明柏）积极支持了这个新事物。1981年秋张学文和孟齐辉等人针对SHARP–PC–1211型计算器（程序长度1.5千字节）编写的气象观测程序通过鉴定，《新疆气象》杂志出版了《程序式计算器上的气象观测程序》单行本。1982年初新疆气象局为气象站配发SHARP1211型计算器并办了学习班。冬季在得到国家气象局认可后新疆办小球测风的计算机程序学习班，率先于1983年把专业程序装入可编程计算器，用到新疆所有23个测风站上，实现了一项技术改造。是冬新疆气象局业务处负责探空、地面观测的杨锡生、胡雄，以及陈明柏和张学文决定把已经研究出来的程序转移到新问世的，功能更强的SHARP–PC–1500袖珍计算机上（价格1300元），并且借调在基层工作的景祥保（探空）王岩（地面）参加这个工作。

其后景祥保的小组开发的SHARP–PC–1500计算机探空程序被国家气象局鉴定认可，并组织了在全国的推广工作，中国气象探空观测业务从此上了一个台阶。新疆开发的地面观测程序在新疆推广，部分成果汇入全国的程序中，全国2000多地面气象站在80年代告别查表、算盘，把气象观测数据的处理转移到了计算机上，它延长了气象数据信息化的链条。中国在这个领域的现代化走了一条自力更生、廉价、实用、适时、先进的道路。国务院曾经就此专门派员到新疆考察这个工作，并给予积极评价。

14．3 拓展

1984年，新疆气象局成立新技术发展办公室，开展计算机硬件开发。郭兆兰等开发的PC–1500计算机内存扩充技术等15项技术保证了本部门的应用，也在全国开展服务和技术转让。气象出版社出版他们编写的软硬件图书（2册）共计印了近8万册，对全国的计算机开发起到了良好作用。他们开创了新疆气象局直属事业单位到社会上靠技术服务创收的先河，成了当时的创收大户。在全国的计算机展览会上他们得过一等奖，说明其影响超出了气象领域。

（张学文）