在新疆昭蘇，做“追彩虹的人”

彩虹自古以來是美好的象征。彩虹是天氣現(xiàn)象虹和霓的總稱，虹是太陽光照到水滴上，經(jīng)折射、分光、全反射、再折射回來的外紅內(nèi)紫的圓形光帶，出現(xiàn)虹的最大太陽高度角42°22′，太陽高度角越小，彩虹越大越高；雨滴越大，彩虹越亮。霓則是太陽光照到水滴上，經(jīng)過折射、分光、全反射、全反射、再折射回來的外紫內(nèi)紅的圓形光帶，比虹暗，出現(xiàn)霓的最大太陽高度角為50°24′。

我國殷代甲骨文里有虹的記載，寫成“＝”。唐代孔穎達在《禮記注疏?月令》寫道：“若云薄漏日，日照雨漏則虹生。”粗略揭示了虹的成因。在歐洲，英國科學(xué)家羅吉爾?培根最早指出，虹霓是太陽光照射空中的雨滴發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。后來，牛頓以玻璃棱鏡將太陽光散射成彩色，發(fā)現(xiàn)了彩虹光學(xué)原理。

由于熱力作用，西方日頭東方降雨，偏東方向易形成彩虹。反之，東方日頭西方降雨，西方形成彩虹少見，原因是早上西方出現(xiàn)對流，通常有較強典型冷鋒系統(tǒng)東移，可視天空位于上升運動區(qū)，東方較少露出藍天和太陽。下午出現(xiàn)彩虹多、早上少，中午太陽高度角＞42°，不能形成可視彩虹。

雷暴降雨決定了彩虹出現(xiàn)的概率。昭蘇是新疆唯一一個沒有荒漠的縣，對流天氣頻發(fā)，也是全疆雷暴冰雹發(fā)生最多的地區(qū)。昭蘇縣位于海拔2000米左右天山山區(qū)，緯度43°N左右。夏季山區(qū)東西兩側(cè)有兩個進氣流的山口，兩個方向的弱冷空氣常在昭蘇匯合，造成對流性天氣異常偏多。雷暴降雨大部分出現(xiàn)在夏半年午后到傍晚，緯度越高的地方，太陽高度角越低，形成彩虹越多，山區(qū)出現(xiàn)彩虹多于平原。

彩虹常出現(xiàn)在強對流云團產(chǎn)生的短時強降水后，即某地處在槽前冷空氣控制區(qū)，或處在強鋒區(qū)帶上，不斷有冷空氣南下，就易形成強對流和短時強降水從而可能出現(xiàn)彩虹。在昭蘇，當里、咸海脊維持，強鋒區(qū)帶上有波動?xùn)|移，或中亞地區(qū)維持低渦，里、咸海長脊，引導(dǎo)冷空氣南下時，就易形成強對流天氣，產(chǎn)生短時強降水，形成彩虹。

今年86歲的趙錫章對昭蘇彩虹至今難以釋懷，1963年夏季剛到昭蘇縣氣象局工作，第一次偶遇彩虹驚嘆不已，工作久了發(fā)現(xiàn)彩虹是這里的家常便飯。

遺憾的是，由于彩虹不屬于氣象部門觀測業(yè)務(wù)規(guī)范里的觀測項目，在歷史檔案里沒有找到關(guān)于彩虹出現(xiàn)的相關(guān)記錄。當?shù)貙⒁曇伴_闊的昭蘇國家基本氣象站作為虹霓觀測點，將縣燈塔牧場、草原石人風(fēng)景區(qū)作為輔助觀測點，還通過21個區(qū)域氣象站采集彩虹數(shù)據(jù)；制定了全國首個《虹霓裳觀測規(guī)范（試行）》，2023年作為地方性標準發(fā)布，將于8月17日實施。

當?shù)刈?017年5月開展觀測彩虹觀測，已形成6年定點觀測資料。這些資料來之不易：一方面不像降水、氣溫、雷電等可被觀測儀器直接記錄，目前只能通過觀測員爬到山頂、塔架上人工觀測，且經(jīng)受風(fēng)吹雨淋；另一方面彩虹屬于小范圍氣象景觀，有時一道彩虹僅在5平方公里內(nèi)看到，時間短暫，觀測員驅(qū)車追彩虹也常失望而歸，“捕捉”彩虹成為難題。為此，縣委宣傳部鼓勵各族群眾加入拍攝和回傳工作，“全民追虹”活動豐富了彩虹觀測數(shù)據(jù)。

依據(jù)觀測記錄，當?shù)貧庀蟛块T發(fā)現(xiàn)彩虹集中出現(xiàn)在5-8月，數(shù)量占全年90%，其中7月最多，多在21時后，最常出現(xiàn)在夏塔、軍馬場、燈塔牧場、喀夏加爾鎮(zhèn)等地，基本是降雨云團移動路徑，從西南到東北連成一線。

調(diào)查全國2381個國家氣象站1981年至2010年30年歷史氣象資料，重點普查5-9月雷暴日數(shù)、冰雹日數(shù)、≥0.1毫米的降水日數(shù)、降水量、日照時數(shù)等，發(fā)現(xiàn)昭蘇縣出現(xiàn)彩虹氣象條件均高于全國其它地方，且滿足出雙彩虹的最好條件。

通過太陽高度角、雷暴日數(shù)、空氣潔凈度等數(shù)據(jù)比對，判斷出昭蘇是目前國內(nèi)出現(xiàn)彩虹頻率最高、次數(shù)最多的地方，2019年12月24日昭蘇縣被中國氣象局公共氣象服務(wù)中心授予“中國彩虹之都”稱號，成為全國唯一獲此項殊榮的地方。

雷陣雨屬于中小尺度的天氣系統(tǒng)，局地性強、時間短、演變速度快，預(yù)報難度大。夏季午后雷陣雨天氣常伴隨彩虹出現(xiàn)，彩虹預(yù)報須建立在雷陣雨預(yù)報基礎(chǔ)之上。

“捕捉”雷陣雨天氣是“捕捉”彩虹天氣的關(guān)鍵點。短時天氣預(yù)報主要手段依賴于數(shù)值預(yù)報模式，尤其是中尺度數(shù)值預(yù)報模式，還需關(guān)注天氣雷達、氣象衛(wèi)星、地面氣象站等信息，掌握高空大氣環(huán)流的細微變化。

2018年，彩虹預(yù)報團隊成立，在全國首個彩虹數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上形成預(yù)報技術(shù)路線。通過數(shù)值預(yù)報模式掌握大氣環(huán)流背景，關(guān)注夏季對流性天氣的發(fā)生、發(fā)展、演變。判斷未來三天內(nèi)可能出現(xiàn)對流性天氣時，關(guān)注天氣影響系統(tǒng)變化發(fā)展。根據(jù)彩虹形成的天氣條件和地形地理條件及歷史資料普查統(tǒng)計結(jié)果，通過天氣雷達和衛(wèi)星云圖判斷強對流云團最容易發(fā)生的時間和地點。通過計算昭蘇夏季的太陽高度角，確定每天＜42°角具體時間。用彩虹數(shù)據(jù)分析與天氣影響系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)系凝練指標，做出彩虹出現(xiàn)時間和地點的概率預(yù)報。

2019年7月5日，微信公眾號“昭蘇天氣”發(fā)布彩虹預(yù)報，打造“可以追的彩虹”名片。昭蘇借此深化全域旅游，在改善民生、助力脫貧攻堅中釋放更多能量。