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摘要：随着科学技术的发展，在人工影响天气作业中，地面碘化银烟炉成为一种重要的辅助手段。本文以甘孜高原为例，首先分析了地面碘化银烟炉的设置需求，然后介绍了在人工增雨上的工作原理，最后阐述了具体应用方法，以供参考。
关键词：甘孜高原；人工影响天气；碘化银烟炉；应用
前言
在传统的人工影响天气作业中，主要使用的设备是飞机和火箭，但实践证实会受到空域限制，容易错过最佳作业时机。在此背景下，地面碘化银烟炉得以应用，能对AgI焰条进行远程控制，利用上升气流实现入云催化，成为一种有效的作业工具。本文结合实际案例，针对地面碘化银烟炉的应用进行探讨。
1.甘孜高原设置地面碘化银烟炉的需求
1.1 自然降水量少
从甘孜高原的降水情况分析，具有季节分配不均的特点，雨热同季，最高气温为20℃，最低气温为-23℃。其中春季、冬季降水少，夏季、秋季降水多。6-9月是雨季，降水量在全年占比69.4%，由于强降雨天气频繁，容易发生洪涝灾害。11月-次年3月是旱季，降水量在全年占比6.8%，由于干燥少雨，容易引起森林火灾。因此，设置地面碘化银烟炉，开展人工增雨作业，能在旱季增加降水量，促进植物作物生长，有效防止森林火灾[1]。
1.2 地理环境优势
甘孜高原位于青藏高原的东南部位，介于北纬27°58″-34°20″、东经97°22″-102°29″之间。地势高亢，山川平行相间，具有北高南低、中部突起、东南缘深切的特点，地域差异明显。其中，北部高原与南部河谷的海拔高差达到3000m，最高峰贡嘎山海拔为7556m，相比于东坡大渡河谷地，水平距离只有29km，但相对高差达到6400m。整个高原海拔在1600-2600m之间的河谷半高山面积广阔，满足烟炉安装的地理条件，即海拔高度在1000m以上的迎风坡。
2.地面碘化银烟炉用于人工增雨的原理
2.1 地面碘化银烟炉扩散模型
气体扩散的高斯模式假设有：①污染物在空间中按高斯分布（正态分布）；②在整个空间中风速是均匀的、稳定的，风速大于1.5m/s；③常定、均匀的湍流场；④源强是连续均匀的；⑤在扩散过程中污染物质量是守恒的。
其扩散公式为：
（1）
式（1）中Q为源的核生成率，σy 和σz 分别为y 和z 轴方向上催化剂质点浓度分布的均方差，u 为x 轴上的分风速，H0为源高。使用公式（1）计算地面发生器产生源扩散情况。计算中取H0 = 1750m，u= 2m·s-1，Q = 1. 1 ×1012个·s-1，H0 为源高。 和 分别根据不同稳定度分类取不同值。这里按阴天型取（x）=0.396x0.865，（x）= 0.057x1.093。催化剂的分布以相对浓度q′表示：
q′= q/q0 （2）
式（2）中q0 = 103 个·m-3，为云中冰核最佳浓度。从[1][2]可看出，在拖放高
度形成上下1km 厚，长度3km 的高浓度区，浓度值达105个·m-3以上。浓度104
个·m-3可到4km 高度，浓度103个·m-3可达6km 高度。
2.2 催化剂核化温度
当前人工影响天气作业中，使用的催化剂以AgI为代表，核化温度是-4℃至-20℃；而烟炉使用的AgI焰条，在-7.5℃至-20℃范围内，烟条成核率为1.43×1015个/g（-10℃）。
。在甘孜高原上，冬季气温低且降雨少，以12月份为例，日均最高气温为6℃，最低气温为-11℃，平均降雨量只有4mm。依据0.6℃/100m的温度垂直递减率，地面1000m以上会形成微弱的上升气流[2]。此时将催化剂带入云层中，能提高成核率，获得良好的核化效果。
2.3催化剂扩散分析
以西安中天火箭技术有限公司生产的ZY-2A型地面碘化银烟炉为例，使用BR-91Y型AgI焰剂，燃烧后产生含有AgI的复合冰核气溶胶，在-12℃条件下，5分钟内的核化率达到90%以上。针对地面发生源的扩散情况进行研究，结果显示：垂直方向上，扩散源在1000m高度会产生高浓度区，长度、厚度分别为3km、1km，浓度值达到105個/m3。以此类推，在甘孜高原1700m处燃放焰条，扩散后的高度达到3000m以上，满足云中催化剂的核化高度要求，有效增加降雨量。
3.地面碘化银烟炉在甘孜高原上的应用
3.1 设备选择
甘孜高原选择地面碘化银烟炉时，可以采用ZY-2A型远程遥控地面焰条播撒系统。该系统设置了预制焰条，数据采集利用手机短信即可完成，然后在计算机上进行远程控制，实现了焰条检测、遥控点火、烟雾播撒等功能。而且，整个操控流程不会受到距离远近的影响，只要通讯信号覆盖即可，从而满足增雨、增雪、防雹等作业要求，实现减灾防灾的目标。
具体来说，该烟炉系统包括四个部分，分别是地面播撒装置、点火控制器、控制软件、焰条。其中，地面播撒装置固定在户外，焰条则提前放置在地面播撒装置以内。根据气象条件的变化，利用计算机发出检测、点火等信号，促使焰条点燃；在播撒装置的引导下，烟雾升到高空并进入云层，实现增雨、防雹的效果。而且，该系统可以分体运输，重量最大为50kg，外形尺寸最大为1435×900mm，因此方便运输，方便在甘孜高原中使用。
3.2 位置布设
地面碘化银烟炉的布设位置是否得当，关系到AgI冰核是否能送到预想的云层目标，因此直接影响增雨结果。考虑到冬季天气自身的上升气流小，难以满足作业需求，因此还要借助于其他动力条件。在不同地形上，近地面的局地环流也是不同的，因此布设时要特别注意，具体从以下几个方面考虑：
第一，分析云资源条件，地形云的形成，和谷风盛行密切相关，因此应该选择山谷或河谷，有利于形成地形云，提高播云机会。第二，分析山区降水转化为地表水的能力，要设置在海拔高度为800m以上的山区。国外学者的研究显示，在山脊迎风侧的低、中高度云层中（1-6km），越接近山脊、含水量越大。第三，布设位置距离盛行地形云在5km以内，借助于1-2m/s的谷风，能在60-90min内，将催化剂送至播云高度为-5℃的云层中。第四，根据目标区域确定地面发生器的数量，发生器间距控制在5-8km，和增雨目标区域相距20km以内。第五，由于是山区作业，布设点还要交通顺畅，满足人员生活需求和安全要求。
3.3 安装方法
第一，在作业场地上，要根据烟炉安装尺寸开展基建工程，首先对场地找平，铺设一层硬土或砂石；其次要保证手机信号覆盖，确保设备遥控系统正常使用；最后要具有良好的光照条件，满足太阳能板的储能要求。第二，在烟炉基础安装上，烟炉、控制器、拉线基础铺设时，要高出地面10cm。第三，在围栏安装上，采用带网格焊接网，并且在表面喷涂防锈漆，围栏高度控制在1.8-2m，间距在12cm以内，顶部向外弯曲45°。第四，设备安装时，烟炉和控制器之间距离1.5m；两者地下开挖一条线缆通道，深度为20cm，并铺设PVC管道；全部安装完成后，设置警示牌。
结语：
综上所述，在甘孜高原设置地面碘化银烟炉，得益于技术装备进步、地理环境优越，能解决自然降水量少的问题。文中从催化剂扩散模型、核化温度和扩散方式三个方面，介绍了烟炉在人工增雨上的工作原理。结合甘孜高原的实际情况，探讨了设备选择、位置布设和安装方法，希望为人工影响天气相关工作的开展提供经验借鉴。
参考文献：
[1]戴玉珍，曹江平，王冀等.地面碘化银烟炉在广西人工影响天气作业中的应用[J].气象研究与应用，2015，36（3）：64-67.
[2]王文新.新疆地面碘化银烟炉作业标准化建设[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（z1）：176-179.
关键词：甘孜高原；人工影响天气；碘化银烟炉；应用
前言
在传统的人工影响天气作业中，主要使用的设备是飞机和火箭，但实践证实会受到空域限制，容易错过最佳作业时机。在此背景下，地面碘化银烟炉得以应用，能对AgI焰条进行远程控制，利用上升气流实现入云催化，成为一种有效的作业工具。本文结合实际案例，针对地面碘化银烟炉的应用进行探讨。
1.甘孜高原设置地面碘化银烟炉的需求
1.1 自然降水量少
从甘孜高原的降水情况分析，具有季节分配不均的特点，雨热同季，最高气温为20℃，最低气温为-23℃。其中春季、冬季降水少，夏季、秋季降水多。6-9月是雨季，降水量在全年占比69.4%，由于强降雨天气频繁，容易发生洪涝灾害。11月-次年3月是旱季，降水量在全年占比6.8%，由于干燥少雨，容易引起森林火灾。因此，设置地面碘化银烟炉，开展人工增雨作业，能在旱季增加降水量，促进植物作物生长，有效防止森林火灾[1]。
1.2 地理环境优势
甘孜高原位于青藏高原的东南部位，介于北纬27°58″-34°20″、东经97°22″-102°29″之间。地势高亢，山川平行相间，具有北高南低、中部突起、东南缘深切的特点，地域差异明显。其中，北部高原与南部河谷的海拔高差达到3000m，最高峰贡嘎山海拔为7556m，相比于东坡大渡河谷地，水平距离只有29km，但相对高差达到6400m。整个高原海拔在1600-2600m之间的河谷半高山面积广阔，满足烟炉安装的地理条件，即海拔高度在1000m以上的迎风坡。
2.地面碘化银烟炉用于人工增雨的原理
2.1 地面碘化银烟炉扩散模型
气体扩散的高斯模式假设有：①污染物在空间中按高斯分布（正态分布）；②在整个空间中风速是均匀的、稳定的，风速大于1.5m/s；③常定、均匀的湍流场；④源强是连续均匀的；⑤在扩散过程中污染物质量是守恒的。
其扩散公式为：
（1）
式（1）中Q为源的核生成率，σy 和σz 分别为y 和z 轴方向上催化剂质点浓度分布的均方差，u 为x 轴上的分风速，H0为源高。使用公式（1）计算地面发生器产生源扩散情况。计算中取H0 = 1750m，u= 2m·s-1，Q = 1. 1 ×1012个·s-1，H0 为源高。 和 分别根据不同稳定度分类取不同值。这里按阴天型取（x）=0.396x0.865，（x）= 0.057x1.093。催化剂的分布以相对浓度q′表示：
q′= q/q0 （2）
式（2）中q0 = 103 个·m-3，为云中冰核最佳浓度。从[1][2]可看出，在拖放高
度形成上下1km 厚，长度3km 的高浓度区，浓度值达105个·m-3以上。浓度104
个·m-3可到4km 高度，浓度103个·m-3可达6km 高度。
2.2 催化剂核化温度
当前人工影响天气作业中，使用的催化剂以AgI为代表，核化温度是-4℃至-20℃；而烟炉使用的AgI焰条，在-7.5℃至-20℃范围内，烟条成核率为1.43×1015个/g（-10℃）。
。在甘孜高原上，冬季气温低且降雨少，以12月份为例，日均最高气温为6℃，最低气温为-11℃，平均降雨量只有4mm。依据0.6℃/100m的温度垂直递减率，地面1000m以上会形成微弱的上升气流[2]。此时将催化剂带入云层中，能提高成核率，获得良好的核化效果。
2.3催化剂扩散分析
以西安中天火箭技术有限公司生产的ZY-2A型地面碘化银烟炉为例，使用BR-91Y型AgI焰剂，燃烧后产生含有AgI的复合冰核气溶胶，在-12℃条件下，5分钟内的核化率达到90%以上。针对地面发生源的扩散情况进行研究，结果显示：垂直方向上，扩散源在1000m高度会产生高浓度区，长度、厚度分别为3km、1km，浓度值达到105個/m3。以此类推，在甘孜高原1700m处燃放焰条，扩散后的高度达到3000m以上，满足云中催化剂的核化高度要求，有效增加降雨量。
3.地面碘化银烟炉在甘孜高原上的应用
3.1 设备选择
甘孜高原选择地面碘化银烟炉时，可以采用ZY-2A型远程遥控地面焰条播撒系统。该系统设置了预制焰条，数据采集利用手机短信即可完成，然后在计算机上进行远程控制，实现了焰条检测、遥控点火、烟雾播撒等功能。而且，整个操控流程不会受到距离远近的影响，只要通讯信号覆盖即可，从而满足增雨、增雪、防雹等作业要求，实现减灾防灾的目标。
具体来说，该烟炉系统包括四个部分，分别是地面播撒装置、点火控制器、控制软件、焰条。其中，地面播撒装置固定在户外，焰条则提前放置在地面播撒装置以内。根据气象条件的变化，利用计算机发出检测、点火等信号，促使焰条点燃；在播撒装置的引导下，烟雾升到高空并进入云层，实现增雨、防雹的效果。而且，该系统可以分体运输，重量最大为50kg，外形尺寸最大为1435×900mm，因此方便运输，方便在甘孜高原中使用。
3.2 位置布设
地面碘化银烟炉的布设位置是否得当，关系到AgI冰核是否能送到预想的云层目标，因此直接影响增雨结果。考虑到冬季天气自身的上升气流小，难以满足作业需求，因此还要借助于其他动力条件。在不同地形上，近地面的局地环流也是不同的，因此布设时要特别注意，具体从以下几个方面考虑：
第一，分析云资源条件，地形云的形成，和谷风盛行密切相关，因此应该选择山谷或河谷，有利于形成地形云，提高播云机会。第二，分析山区降水转化为地表水的能力，要设置在海拔高度为800m以上的山区。国外学者的研究显示，在山脊迎风侧的低、中高度云层中（1-6km），越接近山脊、含水量越大。第三，布设位置距离盛行地形云在5km以内，借助于1-2m/s的谷风，能在60-90min内，将催化剂送至播云高度为-5℃的云层中。第四，根据目标区域确定地面发生器的数量，发生器间距控制在5-8km，和增雨目标区域相距20km以内。第五，由于是山区作业，布设点还要交通顺畅，满足人员生活需求和安全要求。
3.3 安装方法
第一，在作业场地上，要根据烟炉安装尺寸开展基建工程，首先对场地找平，铺设一层硬土或砂石；其次要保证手机信号覆盖，确保设备遥控系统正常使用；最后要具有良好的光照条件，满足太阳能板的储能要求。第二，在烟炉基础安装上，烟炉、控制器、拉线基础铺设时，要高出地面10cm。第三，在围栏安装上，采用带网格焊接网，并且在表面喷涂防锈漆，围栏高度控制在1.8-2m，间距在12cm以内，顶部向外弯曲45°。第四，设备安装时，烟炉和控制器之间距离1.5m；两者地下开挖一条线缆通道，深度为20cm，并铺设PVC管道；全部安装完成后，设置警示牌。
结语：
综上所述，在甘孜高原设置地面碘化银烟炉，得益于技术装备进步、地理环境优越，能解决自然降水量少的问题。文中从催化剂扩散模型、核化温度和扩散方式三个方面，介绍了烟炉在人工增雨上的工作原理。结合甘孜高原的实际情况，探讨了设备选择、位置布设和安装方法，希望为人工影响天气相关工作的开展提供经验借鉴。
参考文献：
[1]戴玉珍，曹江平，王冀等.地面碘化银烟炉在广西人工影响天气作业中的应用[J].气象研究与应用，2015，36（3）：64-67.
[2]王文新.新疆地面碘化银烟炉作业标准化建设[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（z1）：176-179.