人工影響天氣火箭增雪作業(yè)現場(chǎng)。 郭靜原攝

 

 

　　人工影響天氣飛機作業(yè)時(shí)，登機技術(shù)人員實(shí)時(shí)查看探測儀器數據。 郭靜原攝

 

　　天上的朵朵白云，如何才能變成地上的綿綿細雨？有時(shí)，云會(huì )自己長(cháng)大、成熟，然后化為雨水；但有時(shí)，云長(cháng)得太慢，地上的動(dòng)植物干渴難耐，怎么辦？

 

　　隨著(zhù)科技不斷發(fā)展，飛機、火箭、高炮、煙爐等五花八門(mén)的裝備搭配上“風(fēng)味”不同的催化劑——在特定天氣條件下，“化云為雨”已經(jīng)成為可能

 

　　如今，人工增雨技術(shù)已廣泛應用于我們的生產(chǎn)生活中。除了在干旱時(shí)增雨，人工影響天氣還能增雪、消雹、消霧和防霜凍等。

 

　　今年是人工影響天氣事業(yè)60周年。60年前，在對抗旱減災的希冀中，“人影”工作應時(shí)而生；60年后，在人與自然和諧共處、趨利避害的可持續發(fā)展中，“人影”工作還將向天空延展出更美的畫(huà)卷。

 

　　摸清天氣的“脾性”

 

　　人類(lèi)自古便祈天求雨。隨著(zhù)科技的發(fā)展，人類(lèi)終于在20世紀開(kāi)始真正了解天氣的“脾性”，開(kāi)創(chuàng )了人工影響天氣新紀元

 

　　在古代，每逢久旱不雨，古人會(huì )祈天求雨，古籍中對此多有記載。17世紀，清代《廣陽(yáng)雜記》載有：“夏五、六月間，常有暴風(fēng)起，黃云自山來(lái)，必有冰雹，土人見(jiàn)黃云起，則鳴金鼓，以槍炮向之施放，即散去。”這是歷史上第一次清楚記載用土炮轟擊雹云，以減輕冰雹對農作物收成的影響。

 

　　祈雨可能要憑運氣，但土炮轟擊則有些誤打誤撞——在合適的天氣條件下，火藥的顆粒物會(huì )讓雨形成得更容易些，或是由于爆炸擾亂局地氣流，從而引發(fā)降雨。

 

　　科學(xué)家開(kāi)始真正了解天氣的“脾性”，是在1938年，美國科學(xué)家霍爾頓在麻省理工學(xué)院試驗站用吸濕性物質(zhì)播入暖霧中消霧，這是首次符合物理原理并獲得成功的人工影響天氣科學(xué)試驗。緊隨其后，1946年，美國人文森特·謝弗發(fā)現干冰能夠提供大量冰晶，英國人馮內古特則找到了有效的、可以作為冰核的物質(zhì)——碘化銀。這一發(fā)現開(kāi)創(chuàng )了具有現代科學(xué)意義的人工影響天氣新時(shí)代——若是把干冰和碘化銀送入充滿(mǎn)水汽的云中，人工影響天氣便可不拘泥于論文里。

 

　　我國最初的人工影響天氣試驗當屬20世紀50年代的山西消雹。1950年7月6日的《山西日報》記載，“為防春雹，開(kāi)春就部署土炮土槍?zhuān)⒂擅癖M成觀(guān)天組、炮手組等。特別是當年5月25日天氣陡然悶熱，武鄉縣151個(gè)村莊警覺(jué)起來(lái)，當西北方黑云壓頂移來(lái)時(shí)，上千門(mén)土炮土槍齊擊云體，迫使雹云四散。”科學(xué)家認為，云底與地面間的氣流可以被土炮干擾，進(jìn)而起到四兩撥千斤的作用，改變天氣形態(tài)。

 

　　而由民間試驗轉為正式作業(yè)發(fā)生在1958年的吉林。那年，吉林省自春迄夏降水稀少，農田缺水，水庫容水不足，發(fā)電也困難。吉林省氣象局開(kāi)始考慮模仿國外的辦法人工增雨。

 

　　當時(shí)，他們一方面請蘇聯(lián)專(zhuān)家協(xié)助制造干冰，一方面又學(xué)習了剛編譯的世界氣象組織人工影響天氣資料，還爭取到中國科學(xué)院地球物理研究所的協(xié)助。終于，在有利天氣條件下，氣象部門(mén)采用飛機在云中播撒干冰的方式，造雨成功，開(kāi)創(chuàng )了我國飛機播撒干冰人工影響天氣的第一步。

 

　　金風(fēng)玉露一相逢

 

　　要實(shí)現化云為雨，需要4類(lèi)技術(shù)支撐：一是快速精準的作業(yè)條件判識技術(shù)；二是科學(xué)高效的催化和播撒；三是空地一體化指揮；四是效果檢驗

 

　　并非所有的云，都可以化成雨水。晴空萬(wàn)里，天上點(diǎn)綴的絲絲縷縷輕薄白云，就無(wú)法經(jīng)人工影響化作雨水。

 

　　“地球水循環(huán)系統周而復始，作為淡水資源最重要的來(lái)源，大氣降水實(shí)際上來(lái)自海洋和陸地水的蒸發(fā)。”中國氣象局人工影響天氣中心主任李集明告訴經(jīng)濟日報記者，當水汽上升，會(huì )在天空冷卻凝結成云，再以雨、雪等形式降落地面，滲入土壤或形成徑流匯入江河湖海；當水分再次蒸發(fā)，會(huì )補給大氣水汽，循環(huán)不止。而空中云水資源主要分布于對流層大氣中，也就是中低層云里。

 

　　據他總結，人工影響天氣需要4類(lèi)技術(shù)支撐：一是快速精準的作業(yè)條件判識技術(shù)；二是科學(xué)高效的催化和播撒；三是空地一體化指揮；四是效果檢驗。要想實(shí)現增雨，首先得有一團合適的云體。一般來(lái)說(shuō)，當云的厚度超過(guò)2000米，缺乏冰晶卻擁有豐富的過(guò)冷水，且云體外具有充足的水汽通過(guò)輻合抬升源源不斷補給，就算通過(guò)“審核”，認定具備增雨潛力。

 

　　但天高云淡，肉眼無(wú)法辨別云里的情況，負責“審核”的重任就落在了現代化探測設備上。目前，這項任務(wù)由天氣雷達、探空儀、地球靜止衛星、極軌衛星、探測作業(yè)飛機等組成的綜合監測系統具體執行，由它們鎖定合適的、可以作業(yè)的目標云。當目標云“現身”，時(shí)機出現，只待“金風(fēng)”“玉露”一相逢，便可化云為雨。

 

　　據青海省人工影響天氣辦公室副主任王黎俊介紹，人影作業(yè)還得依靠工作人員的經(jīng)驗判斷——當作業(yè)條件成熟后，提出包括催化劑量、作業(yè)設備和作業(yè)時(shí)機等在內的作業(yè)方案，向空管部門(mén)申請作業(yè)空域。目標是在時(shí)機未“溜走”之前，把催化劑送到云中，像“鹵水點(diǎn)豆腐”一樣，把云“催化”成雨水。

 

　　有時(shí)，碰到強對流云產(chǎn)生閃電，派出飛機作業(yè)很危險，工作人員則會(huì )計算好方位，在作業(yè)點(diǎn)用火箭發(fā)射架向空中發(fā)射含有催化劑的火箭彈。當火箭彈抵達預定目標云位置，催化劑自動(dòng)點(diǎn)燃，且隨著(zhù)火箭彈沿途播撒，完成催化作業(yè)。

 

　　在山區等特殊地形中，則建有增雨煙爐，催化劑在煙爐燃燒后裊裊升空，直抵云中；還有一種高炮裝備，它的主要任務(wù)是對付冰雹——將炮彈攜帶的人工冰晶打入目標云中，與自然雹胚競爭周?chē)h(huán)境中有限的水分資源，從而抑制冰雹增長(cháng)，把危害嚴重的大雹塊“扼殺”在搖籃里。

 

　　“一般情況下，當催化劑成功送達15分鐘至20分鐘后，降雨的效果便開(kāi)始顯現。”王黎俊說(shuō)。

 

　　科學(xué)利用云水資源

 

　　在我國年均降水總量中，云降水效率約為40％至60％，如果能被充分科學(xué)利用，將極大解決我國的干旱問(wèn)題

 

　　據相關(guān)統計，我國平均年降水總量約6萬(wàn)億噸，而云降水效率約為40％至60％?？梢钥闯?，有大量的云水沒(méi)有降落到地面而是蒸發(fā)或移走了。

 

　　如此龐大的空中云水資源如果能被充分利用，將極大解決我國的干旱問(wèn)題。中國氣象局應急減災與公共服務(wù)司副司長(cháng)郭虎表示，60年來(lái)，人工影響天氣已經(jīng)成為防災減災、生態(tài)文明建設的有力手段，是為農服務(wù)體系建設的重要內容，也是保障水資源安全的有效途徑——

 

　　在旱災雹災肆虐期和關(guān)鍵農時(shí)季節，跨區域調動(dòng)飛機、火箭等作業(yè)裝備，人工增雨作業(yè)覆蓋面積約500萬(wàn)平方公里，人工防雹作業(yè)保護面積達50萬(wàn)平方公里，有力保障糧食生產(chǎn)和農業(yè)設施、經(jīng)濟作物安全。在三江源等重點(diǎn)生態(tài)保護區、華北等水資源嚴重短缺區、江河湖庫上游，開(kāi)展大范圍、常態(tài)化生態(tài)修復型增雨作業(yè)，補充生態(tài)用水，擴大湖泊濕地面積，增加草地生物量和覆蓋度。在重大森林火災搶險和國家重大活動(dòng)天氣保障的關(guān)鍵時(shí)期，調集人工影響天氣作業(yè)力量，順利完成內蒙古大興安嶺林火等重大災害應急搶險，以及國家各種重大活動(dòng)的應急保障任務(wù)。

 

　　“如今，我們自主研發(fā)的3公里精細化云降水數值預報系統已投入運行；國產(chǎn)新型高效催化劑研發(fā)取得突破性進(jìn)展，催化效率提高百倍以上；雷達指揮、自動(dòng)發(fā)射、立體播撒的火箭作業(yè)系統研制成功，技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平并廣泛投入使用。”郭虎說(shuō)，近年來(lái)，中國氣象局已為21個(gè)“一帶一路”沿線(xiàn)國家提供了80余次人工影響天氣技術(shù)服務(wù)，不斷擴大國際合作。

 

　　或許有人還心存疑問(wèn)：人類(lèi)向云索取水資源，是否違背了自然規律？是否會(huì )加劇環(huán)境污染？科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年研判，給出了否定答案：按照空中云水資源形成的條件和過(guò)程來(lái)看，它是一種可再生資源，且人工影響天氣作業(yè)常常是幾十公里的中小尺度，不會(huì )影響到整個(gè)氣候系統；此外，每次作業(yè)僅需少量催化劑，并且干冰和液氮這些催化劑在汽化后成為二氧化碳和氮氣，不會(huì )污染環(huán)境。

 

　　“我國水資源分布極不均勻，提高空中云水資源開(kāi)發(fā)能力是大勢所趨。當前，我國空中云水資源利用主要仍以防災減災、應急抗旱為主，并不斷向生態(tài)環(huán)境保護、水資源開(kāi)發(fā)等方向邁進(jìn)。”郭虎說(shuō)。（記者 郭靜原）