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火箭人工增雨流动作业决策指挥系统新技术推广应用项目

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        该系统依托气象业务现代化平台,采用多普勒雷达探测、卫星遥感、探空、GPS卫星定位系统、GMS地理信息系统等综合集成技术,建成了具有科学选择作业天气、作业潜力分析、作业条件判断、作业参数确定、作业车辆科学调度、雷达实时分析和再作业判别等多功能为一体的、自动化程度较高的火箭人工增雨作业决策指挥系统。系统由四个子系统组成,即作业天气综合信息采集分析子系统、作业决策指挥子系统、作业车辆适时调度子系统、作业资料收集管理子系统。各子系统的功能与方法: 1.作业天气信息采集处理子系统 利用气象现代化通讯网络的MICAPS接收平台,实时采集短时24小时预报信息、数值预报产品、多普勒雷达探测数据资料、卫星云图产品、加密探空资料、云降水物理分析资料、自动站雨量资料、旱情与水文信息等资料,为火箭增雨作业提供科学的决策依据。 2.作业决策指挥子系统 分三部分: (1)作业目标区域的确定:利用MICAPS天气资料、MM5预报产品等气象情报,初步量化评估降水区域;结合墒情、水库水位情报信息,综合确定本次增雨作业的目标区域。 (2)作业车辆适时调度方案:通过雷达图像与地理信息图像、GPS卫星定位图像叠加,在作业目标区确定基础上,利用卫星云图、雷达回波及自动站雨量等资料、作业潜力云权重分析以及回波移向移速,确定车辆调度方案。 (3)作业实时决策方案:火箭车到达作业站点后,系统自动启动对火箭射程内的作业潜力云进行实时监测和判别。根据不同类型云作业指标判别模型和作业参数计算模式,确定作业的时机、部位和用弹量等。 3.作业车辆适时调度子系统 通过GPS卫星定位图像和GIS地理信息图像叠加,指挥中心随时掌握作业车辆的位置,为车辆调度、作业参数确定及空域申请等提供准确的位置信息;利用车载GSM通信技术,实现指挥中心对作业车辆的实时指挥及信息反馈。 4.作业资料收集管理子系统 数据库有两种功能: (1)资料、数据的存档和管理; (2)作业的效果分析和评估。 资料存档包括每天的天气预报结果、雷达体扫资料、作业决策方案、降水实况等。该子系统提供编辑、查询功能,为科研及效果分析提供基础数据。 该项研究主要创新点有以下几个方面: 1.研究了作业区域确定的技术方法。采用MICAPS、模式订正预报结果,对降水落区、旱情及水库水位等进行综合分析,确定增雨作业的目标区域。该方法在国内同类研究中尚属首次。 2.催化剂量的确定。在人影最新技术基础上,采用云的扩散模式,研究了层状云、积层混合云催化剂量的确定方法,该方法在国内尚属首次。 3.对作业部位进行了研究。作业部位关系到增雨效率。根据数值试验和AgI云中微物理变化特征,研究了火箭增雨作业仰角、方位角的确定方法,确保AgI在云中充分核化,影响面积最大化,从而提高增雨效率。 4.建立了作业综合指标体系。统计和分析了我市雷达观测资料,建立了潜力云分析和作业决策判别的综合指标模型。首次采用雷达速度场的零速度线特征作为作业潜力分析和时机选择的判别指标。该研究方法,在国内还没有先例。 5.对作业车辆科学调度进行了研究。根据潜力判别指标权重分析和回波移向移速,确定最佳作业点和车辆出发时间,从而达到科学派车、高效作业的目的。在设计思路方法上有进行创新。 6.系统在多普勒雷达终端平台上进行应用和开发,使其具有对雷达指标及二次产品进行自动作业分析、建库、跟踪、预警、判别、参数输出及效果分析等技术功能,具有火箭增雨流动作业决策指挥的各项功能和较高自动化,目前在国内同类研究中还不多见。 火箭增雨流动作业流程: 启动系统: 1.市台24小时短时预报有降水,系统自动启动、报警。 2.结束报警,系统进入实时天气背景分析、降水数据采集、土壤墒情和水库水位资料采集分析,根据以上综合分析生成本次作业预警区域。 3.由作业预警区域确定增雨作业项目;根据云图分析和自动站雨量变化,调度作业车辆进驻增雨基站,待命进点。 4.当作业车辆到达基站后,系统自动进入以作业基站为中心的周围作业预设点的雷达实时监测运行模块。通过雷达图像与地理信息图像叠加,对雷达回波移向移速和指标权重分析,判断目标潜力云和适宜作业点,以及作业车辆出发时间。 5.车辆到达作业预设点后,系统自动启动以作业点为中心的火箭有效射程内的雷达实时监测模块。根据雷达作业指标判据,选择作业时机;由弹道曲线参数和计算模式量化输出作业的仰角、方位角和用弹量。 6.指挥员请示空域,将作业指令和空域批复传达到作业点指挥作业。 7.作业结束的信息反馈后,雷达继续跟踪监测。实时分析作业效果;同时对作业点周围的云进行再作业条件判别,以充分开发空中云水资源。 8.作业结束判断出现,指挥员可通知该作业车辆返回。 该项目研究目的是解决我市火箭增雨流动作业的一些关键性技术问题,提高科学作业水平。本研究是结合外场作业进行的,因此其研究成果迅速得到了应用,在2004年的火箭人工增雨作业中发挥了作用,取得了明显的经济效益和社会效益。该课题深入分析和了解了我市有利的火箭增雨作业天气、降雨云系的性质特征,进而研究和掌握了火箭针对不同类型云增雨作业的时机选择、作业部位和用弹量确定的作业技术方法以及效果评估方法。这不仅使火箭增雨作业更科学、高效,提高抗旱减灾的能力,而且对改善日益面临威胁的生态环境也具有重要的意义。 2004年大连地区应用该项目部分研究成果实施火箭人工增雨作业,使增雨量达到2.7亿立方米,在2003年1.3亿基础上,增加了一倍多。为解除全区春旱、保护生态环境、特别是水库蓄水做出了贡献。据各项技术经济指标测算,共创造7250万元的经济效益。此外,在辽宁省内,有6个地(市)采用该研究成果实施人工增雨作业,全年累计增加降水10.4亿吨,经济效益达5.5亿元。 本课题通过“火箭人工增雨流动作业决策指挥系统”的研究,使大连市火箭增雨作业的科学水平得到提高,对缓解大连地区的淡水资源匮乏,增加水库蓄水、促进农业抗旱、保护城市绿化做出了贡献,取得了很大的社会效益和经济效益。 由于抗旱减灾、开发云水资源的需要,辽宁省自1998年以来已发展到94部车载增雨火箭发射系统,预计2010年可增加到300部。该课题作为地市级火箭增雨流动作业决策指挥系统建成后,首先应用于大连地区火箭车增雨流动作业决策指挥及本省各地市级地面人工增雨作业实时决策指挥,是抗旱防灾,充分开发空中云水资源的作业决策的一种重要工具,对于省内外各地市开展火箭增雨流动作业指挥的地市级单位,其应用设备条件基本上包括多普勒天气雷达、MICAPS系统、GPS定位系统、地理信息系统以及相应的网络系统,因此容易在全国推广应用,并将对我国地面人工增雨作业的科学水平和经济社会效益的提高起到重要促进作用。 中国气象局已将人工影响天气纳入国家基本气象业务,国务院也下发了《关于加强全国人工影响天气工作的通知》,必将进一步推进我国火箭人工增雨的规模化发展。预期系统得到修改和完善后,不仅能大大提高大连市的人工增雨作业的科学水平和总体效益,而且通过逐步推广应用到其他地(市)区,必将推动我国火箭人工增雨流动作业向科学化方向发展,将创造更大的社会、经济效益。据有关方面预测,到2010年,全国火箭增雨发射系统将超过6000部,年投入经费可达2.8亿元。如果广泛采用该项成果实施科学作业,按投入产出比估算,可增加37.5亿元的经济效益。
研究起止时间: 2006.06 至2008.05 成果登记时间: 2010-03-30 课题来源: 国家科技计划
成果体现形式: 其他 研究形式: 与院校合作 成果水平: 国际先进
成果属性: 国内技术二次开发 成果所处阶段: 成熟应用阶段 完成单位: 大连市气象局
完成单位: 大连市气象局 单位电话: 0411-82637410;82822131 单位传真: 0411-82822131
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