一种人工增雨环境效应测评方法技术

本发明专利技术针对人工增雨环境效应的定量化测评问题，开展方法探索，为增雨作业效益评估及资源环境可持续发展等问题的解决，提供重要的依据及方法支撑。方法包括如下步骤：a）依据人工增雨区的自然地理背景特征，从遥感信息源及人工增雨作业资料、地面气象观测资料、大气环境监测资料、水环境监测资料中获取人工增雨环境效应的特征数据，并确定测评因子，构成准则层，再依据各测评因子分别选择测评指标，构成指标层；b）根据步骤a）确定的人工增雨环境效应的测评因子及测评指标，构建人工增雨环境效应测评指数模型：；c）将步骤a）所述的人工增雨环境效应测评因子及测评指标分别赋予权重，并代入步骤b）IAPE中分别测评增雨作业前后环境效应。

【技术实现步骤摘要】
一种人工增雨环境效应测评方法
：本专利技术涉及一种人工增雨环境效应测评方法，属于人工影响天气技术及环境评价技术等领域。
技术介绍
：水资源是地球能为人类和其他生物生存和繁衍提供基本物质基础的自然水体。近年来，伴随人口剧增及工农业生产不断发展，我国水资源供需矛盾日趋凸显。人工增雨主要是利用自然云的微物理不稳定性，采用人工催化方法，改变云降水物理过程，以达到增加降水、缓解水资源短缺的重要目的。人工增雨环境效应主要表现为：在大气方面，它可以防沙治尘，改善空气质量，降低PM2.5的浓度，大气降雨是一种重要的地气交换形式，降雨过程对大气中的污染物具有显著的淋滤作用，雨水中的污染物，尤其是有机污染物，会损害人体器官，造成对水体以及土壤生态系统的再次污染；在土壤方面，它可以增加土壤贮水量、改善土壤墒情，但在雨水打击等作用下，可能会使N、P、K等土壤养分流失，土壤团聚体破碎，引起土壤侵蚀；在水体方面，它可以增加地表径流量、补充地下水资源、实施水生态修复，但随着城镇化进程的加快，不透水地面面积迅速增加，降水会迅速转化为径流，冲刷并携带大量污染物进入水体，形成典型的非点源污染；在催化剂方面，现阶段还缺乏具体研究和评估报告，但我国个别地方的人工增雨有滥用趋势，进行非必要的增雨或消雨作业。因此开展人工增雨作业是一项复杂的系统工程，需要组织气象、水利、农林、航空等部门，集中力量推动增雨作业的基础研究、应用及技术开发。既要增强增雨作业前的观测分析，也要侧重增雨作业后的效益评估，不仅要重视人工增雨对局地和全球自然水循环影响的研究，而且不能忽视人工增雨对生态环境和人类健康影响的评估。目前，本领域的相关评价方法主要侧重于增雨的效果评估及成云致雨的条件等方面。具体而言，有物理学方法、统计学方法及数值模拟方法等。物理学方法是通过增雨作业前后积雨云的的变化、降雨形成等现象来评判作业效果。如人工播散催化剂后，云顶有增长或消散现象、云内常伴有结冰现象出现、云滴谱也有变宽的趋势；一般在作业后的20～30分钟内在作业区下风方向相应于风速的距离处有降水产生。与物理学方法相比，统计分析方法是以降水量为统计变量，判定作业区增雨前后降水量是否增加。数值模拟方法是基于云-降水形成理论而逐步建立的数学模式，通过预报自然云的降水量，再与人工作业后降水量的实测值比较，从而判定其增雨效果。但目前模式的模拟结果与实际情况仍有较大出入，仍需要进一步完善。考虑到自然降水过程的复杂性，降水量自然变率很大，常规的观测分析方法在一定程度上还不能对人工增雨作业的机理及机制等方面进行很好的阐述。因而近年来有关人工增雨的模型研究逐渐增多，但大多集中在催化剂扩散及概念模型构建等方面。翟菁等基于对流云云中催化剂扩散模型，模拟催化剂扩散与扩散时间、风速、湍流系数、垂直速度等因素的关系，结果表明催化扩散的影响主要集中在前30min，而且能在较短的时间内扩散到一个稳定的范围，风速、湍流系数及垂直速度与催化剂扩散范围成正相关。田广元和王永亮根据辽宁省高空和地面气象资料，统计分析了全省的降水环流特征，建立了4种人工增雨作业的天气模型，不同的天气模型对应不同的增雨作业方法和作业区域。周毓荃以数值模拟分析为重点，阐述了河南层状降水云系的形成机制及人工增雨效果等，并建立了典型层状云系人工增雨概念模型。Orville等依据数值模式的结果指出，并非所有的播云效应都能促进降水的形成。如前所述，国内外有关人工增雨的研究十分活跃，这是应对全球变暖以及水资源短缺的迫切要求，也是实现资源环境及社会经济可持续发展的需要。围绕不同目的，相关研究已取得了一些积极的进展。但随着公众对于环境保护意识的逐步增强，现阶段关于人工增雨环境效应的测评，则尚为空白。针对目前人工增雨的研究进展，本专利技术研发人工增雨环境效应的测评方法，有助于科学认识人工增雨对区域生态环境的影响，为今后人工增雨作业的效益评估及资源可持续利用等具有重要的理论及实践价值。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于针对人工增雨环境效应的定量化测评问题，开展方法探索，为增雨作业效益评估及资源环境可持续发展等问题的解决，提供重要的理论依据及方法支撑。本专利技术的具体技术方案如下：一种人工增雨环境效应测评方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：a）依据人工增雨区的自然地理背景特征，从遥感信息源及人工增雨作业资料、地面气象观测资料、大气环境监测资料、水环境监测资料中获取人工增雨环境效应的特征数据，并确定测评因子，构成准则层，再依据各测评因子分别选择测评指标，构成指标层；b）根据步骤a）确定的人工增雨环境效应的测评因子及测评指标，构建人工增雨环境效应测评指数模型式中：IAPE为人工增雨环境效应测评指数；Wi为准则层中第i个测评因子的权重值，Xj为第i个测评因子在指标层中第j个测评指标的标准化值；Yj为指标层中第j个测评指标的权重值；n为准则层中测评因子的个数；m为第i个测评因子在指标层中测评指标的个数；c）将步骤a）所述的各个人工增雨环境效应测评因子及测评指标分别赋予权重，并代入步骤b）IAPE中分别评价增雨作业前后环境效应。其中步骤a）中所述准则层中包含：驱动力因子B1、压力因子B2、状态因子B3、影响因子B4及响应因子B5。其中步骤a）中各测评因子所包括的测评指标分别如下：驱动力因子（B1）包括旱情（C1）；压力因子（B2）包括增雨作业次数（C2）及催化剂使用量（C3）；状态因子（B3）包括大气水汽含量（C4）、大气比湿（C5）及风速（C6）；影响因子（B4）包括气温（C7）、降水量（C8）、0厘米地温（C9）及空气相对湿度（C10）；响应因子（B5）包括空气质量指数（C11）、土壤相对湿度（C12）、水体矿化度（C13）及植被净第一性生产力（C14）。其中C1指区域农作物受旱比例；C2指增雨作业的总次数；C3指增雨作业所使用的催化剂总量；C4～C10为增雨作业前后区域气象要素逐日变化情况；C11～C14为增雨作业前后空气质量状况、土壤相对湿度、水体矿化度及植被第一性生产力的变化情况。降水量（C8）是指该区域日降水量情况。增雨后测的降水量是指自然降水与人工影响的总和，即当日总降水量，不单独区分人工影响的部分。增雨作业前需测定除C2、C3外的余下12个指标，由于增雨作业前未使用催化剂，因而C2和C3可认为零；增雨作业后需测定全部14个指标；上述14个指标均用作为测评参数，代入IAPE模型中。另外，增雨后测各指标，均需在降水结束后一天内完成测定。本专利技术具有如下有益效果：针对人工增雨环境效应而言，诸多因素所导致的环境效应评价难以定量化更增加了本领域研究的复杂性。国内外研发进展表明，人工增雨环境效应测评问题一直是人工增雨研究的薄弱环节，目前尚无明确的解决方法。本专利技术从大气、土壤、水体及植被等出发，构建了人工增雨环境效应测评指数模型。同时，从另一角度而言，本专利技术的实施，对增雨作业的效益评估及资源环境可持续发展等具有重要的指导价值。因此，本专利技术在人工增雨环境效应测评领域具有重要的技术创新优点。（1）本专利技术建立了人工增雨环境效应测评的模式及方法，解决了人工增雨环境效应测评难以定量化的问题。（2）本专利技术的方法可指导人工增雨作业及资源可持续利用的客观实践，填补了人工增雨环境效应测评的空白。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工增雨环境效应测评方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：a）依据人工增雨区的自然地理背景特征，从遥感信息源及人工增雨作业资料、地面气象观测资料、大气环境监测资料、水环境监测资料中获取人工增雨环境效应的特征数据，并确定测评因子，构成准则层，再依据各测评因子分别选择测评指标，构成指标层；b）根据步骤a）确定的人工增雨环境效应的测评因子及测评指标，构建人工增雨环境效应测评指数模型式中：IAPE为人工增雨环境效应测评指数；Wi为准则层中第i个测评因子的权重值，Xj为第i个测评因子在指标层中第j个测评指标的标准化值；Yj为指标层中第j个测评指标的权重值；n为准则层中测评因子的个数；m为第i个测评因子在指标层中测评指标的个数；c）将步骤a）所述的各个人工增雨环境效应测评因子及测评指标分别赋予权重，并代入步骤b）IAPE中分别测评增雨作业前后环境效应。2013106057545100001dest_path_image002.jpg

【技术特征摘要】
1.一种人工增雨环境效应测评方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：a)依据人工增雨区的自然地理背景特征，从遥感信息源及人工增雨作业资料、地面气象观测资料、大气环境监测资料、水环境监测资料中获取人工增雨环境效应的特征数据，并确定测评因子，构成准则层，再依据各测评因子分别选择测评指标，构成指标层；b)根据步骤a)确定的人工增雨环境效应的测评因子及测评指标，构建人工增雨环境效应测评指数模型式中：IAPE为人工增雨环境效应测评指数；Wi为准则层中第i个测评因子的权重值，Xj为第i个测评因子在指标层中第j个测评指标的标准化值；Yj为指标层中第j个测评指标的权重值；n为准则层中测评因子的个数；m为第i个测评因...

【专利技术属性】
技术研发人员：王让会，李成，姚健，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：