人工影响天气:科技助力“呼风唤雨”
2020-05-23 巴中传媒网 来源:巴中日报

检查发射管

  人们常说“天有不测风云”,其实不然。随着自然科学的不断发展,人们掌握了丰富的气象学知识,还可以利用人工干预的方式,使天气现象朝着预定的方向转化。有些方法已在理论和应用方面日趋成熟,并取得了较好的经济和社会效益。

  飞机、高炮、火箭……人工影响天气的装备看起来特别能“战斗”,加上“呼风唤雨”的能力,让人感觉神秘莫测。近日,记者走进市人工影响天气办公室(以下简称“市人影办”)采访,了解背后的科技故事。

  人工影响天气类型

  人工影响天气是指在一定的时机和条件下,通过人工催化等技术手段,对局部区域内大气中的物理过程施加影响,使其发生某种变化,从而达到减轻或避免气象灾害的一种科技手段。我国自1958年起开展人工影响天气工作,人工影响天气已成为我国防灾减灾、生态文明建设的有力手段,在服务农业建设、保障水资源安全等方面,发挥着越来越重要的作用。

  市人影办主任罗红告诉记者,其实,人工影响天气主要是为了避免或者减轻气象灾害,合理利用气候资源,在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理过程进行人工影响,实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜,背后的科技支撑和基础设施至关重要。

  “人工降雨是很有意义的举措,可以有效地进行农业抗旱,解决人畜用水以及森林防火问题,合理开发和利用了空中云水资源。”罗红说,它的原理是根据空中云的性质、高度、厚度、浓度、范围等,向云体播散致冷剂、结晶剂、吸湿剂和水雾等,以增加云中冰晶浓度,弥补云中凝结核的不足,加强云中碰并活动,促使云滴增大,改变云滴的大小、分布和性质,加速雨滴的生长过程,从而达到增加降水的目的。



发射火箭弹

  除了通过人工手段增加降水,也有人工消云减雨。某种意义上,这种形式是人工增雨的扩展和延伸,通过在降水云团的上游地区实施大范围、大规模、超常规的人工增雨作业,使天气系统的能量加速扩散,同时使空中水滴快速形成,让移进目标区的降水云团提前降雨;或者在目标区的上风方地区,往云层里超量播撒冰核,使云中无法形成足够大的雨滴,阻止和延缓强降水。

  冰雹具有形成和发展快、雹粒动能大等特点,往往给农业生产、建筑、电力、交通以及人民生命财产带来损失。作为冰雹防御的重要手段之一,人工防雹作业可以有效避免和减轻冰雹灾害,对防灾减灾有着积极作用。人工防雹即采用人工方法对一个地区可能产生冰雹的云层施加影响,使云中冰雹胚胎不能发展成冰雹,或者使小冰粒在变成冰雹前就降落到地面。

  雾是接近地面的云,主要分为冷雾、暖雾和冰雾。针对不同类型的雾,人工消雾的方法也有所不同。消冷雾主要是向雾中播撒碘化银成冰剂或者干冰、液氮、丙烷等制冷剂,由此产生大量冰晶,使其迅速增长沉降,降低雾的浓度。

  常见人工增雨过程

  我市在人工影响天气中最常采用的是人工增雨作业,在春季干旱、雨季未到之前,为了保障农作物所需降水或者在冬季污染物浓度较高、夏季高温时,通常情况下会择机进行人工增雨。

  自3月以来,巴中全市降雨同比减少29%,154个村庄、12万人用水受到不同程度影响。巴州化成水库蓄水量4845万立方米,比正常蓄水量少了1720万立方米,各区县县城水源地也处于全年蓄水量低位。

  3月下旬,我市今年首次大规模开展人工增雨作业。早在3月初,市人影办就发布了2020年巴中市人工影响天气作业公告。“要想增雨成功,首先要与市气象台进行天气会商,制定作业计划,然后再向上级请示。”罗红介绍,从准备到作业,前后可能要半个月。

  据了解,云和降水过程所伴生的能量十分巨大,一个气团雷暴以103立方千米的云体积计算,其含水量的凝结潜热约2.5×105焦耳,相当于燃烧105吨煤的发热量。采用瞬时释放大量能量的方式来影响云和降水显然是不现实的。比较可行的方法是在云、降水自然形成过程中的某些环节,在有效范围内实施适量的催化剂,促使云、降水按预定方向发展,达到增雨防雹的目的。

  人工增雨通常在凌晨作业。前一天,作业人员便会奔赴作业点,开始人工增雨前的各项准备工作:检查安装炮弹、调试机器设备、观察云层条件等。

  “因为火箭弹飞升的高度已经影响到了航空领域,所以得事先向空管部门提出申请,经过同意后才能进入部署操作阶段。”罗红告诉记者,空域批复,作业时间往往仅有几十秒,所以时机非常重要。



定期安全检查

  “火箭弹1米多长,由降落伞、催化剂和固体燃料组成。火箭发射后,催化剂释放到云中,使云中的水汽凝结成水滴形成降雨。”罗红介绍,今年前三个月,我市干旱情况比较严峻。为助力春耕春播和改善巴河巴城段上下游水质,3月26日晚至27日凌晨,市气象局组织市、区(县)人影办抓住有利天气条件,分别在恩阳曹家祠、巴州化成水库、通江鹦鸽嘴、平昌元山、南江八庙、南江鹿角垭6个作业点开展抗旱人工增雨作业,发射增雨火箭42枚,有效地增加了降雨,缓解了春季旱情。

  去年,市人影办高度重视人影作业,密切关注天气变化,积极加强与气象台天气会商,常态化开展人工增雨作业。全市共组织人工增雨作业24次,发射火箭弹115枚,增雨量6634.7万吨,直接经济效益达3980.82万元。今年,我市人影办将在全市范围内33个作业点根据情况开展人工影响天气作业。

  人工增雨的科技支撑

  多数情况下,人工影响天气是顺其自然的“锦上添花”,背后的技术支撑必不可少。人工增雨根据云的高度、厚度、范围以及通过雷达、卫星等科技手段获得的信息加以综合分析。

  人工增雨真的是想增就能增吗?“人工增雨并不是一个简单的过程,要看老天是否配合。”罗红介绍,首先,要看天上有没有达到合适高度厚度的积雨云,同时风向也要合适。

  不是所有的云都可以用来人工增雨,有雨必先有云,但是有云不一定有雨。晴天或天上的云很薄是不具备人工增雨作业条件的。只有当云系发展到一定的厚度,这个厚度一般是大于2千米,而且云中缺乏冰晶,拥有丰富的低于0摄氏度而不结冰的水,云体外也需要有充足的水汽通过辐合抬升不断补充到云体当中,这样的云体才具备人工增雨的作业条件,此时通过飞机或地面火箭等将催化剂携带到云中的有效部位,就能够起到人工增雨的作用。在实施人工增雨作业后,一般在5到30分钟后见效,最直观的效果就是降雨量明显增大。



调整发射角度

  “催化剂在云中起的作用,就好像是点豆腐,使本来不会产生的降水得以产生,已经产生的降水强度增大。”罗红说,对作业点位选择也有要求,不能在城市上空和人口密集区操作,还要考虑到降雨落点等因素。

  人工增雨作业的影响范围到底有多大呢?一次人工增雨作业的影响范围大约是以作业点为中心半径10千米内的区域。这就表明,不是在某一点开展了人工增雨作业,降水就会下在这个点,降水落区会因风力和云的移动而产生变化。

  对于人工增雨,人们还有一种误解,就是下了雨旱情就解除了。事实上,通过人工增雨的方式增加降雨后,旱情只能在一定程度上得到缓解,并不能根本消除。旱情的彻底解除,除增加降雨量外,还需要水利设施的密切配合。

  此外,人工影响天气安全管理的现代化水平和规范化水平显著提升。“人影安全是人影工作的重中之重,对人影弹药、库房、作业装备以及作业点开展定期检查,按照‘五段业务’要求,做好作业指挥,按规定申报作业空域,按作业制度、作业流程实施地面作业,全年无安全事故发生。”罗红说,实施人工增雨作业安全影响区域内的任何地点,发现有落到地面的火箭弹或火箭残骸,应立即向当地村(居)委会、乡镇人民政府(街道办事处)、公安机关和人工影响天气办公室或当地气象主管机构报告,禁止私自摆弄、搬运或自行拆卸火箭弹或火箭残骸,以防发生意外事故。

  人工增雨会造成生态污染吗?人工增雨所使用的催化剂多为化学合成剂,作业机理首先是来自于大气,而且催化剂在云层中扩散开来以后,其密度、浓度已大大降低。根据目前掌握的资料看,还没有发现人工增雨会对环境造成危害。人工影响天气进行的是一种局地的小天气事件的调节。但是它的作用总是有限的,而气候的变化则是一个大范围长时间的天气事件,人工影响天气依然无法改变气候。

  据了解,4月26日以来,我市平均气温21.3-23℃,较常年偏高0.9-3.1℃,总降水量14.4-31.4mm,较常年偏少7-8成,我市大部已达到夏旱标准,对玉米拔节、水稻育苗移栽和葡萄、猕猴桃等经济作物挂果造成较大影响。“预计未来一周我市以多云到晴天气为主,5月底前无明显降水天气过程,针对目前情况,将密切关注后期天气变化,抢抓有利时机,开展人工增雨作业,缓解旱情。”罗红说。(本报记者 罗曼祯)