基于云降水物理的人工影響天氣技術探究

賀洪軍　何洋　張憲冬　王東　賀鑫

【摘 要】人工影響天氣技術中最重要的理論依據(jù)來源便是云降水物理，而其也是云降水物理非常重要的一個實踐應用方向，兩者之間的關系密不可分?，F(xiàn)今我國對于人工影響天氣的研究與實踐投入都在世界上名列前茅，可見人工影響天氣技術在我國天氣研究領域所受到的重視程度。鑒此，本文將基于云降水物理對人工影響天氣技術進行探究，希望能夠對我國人工影響天氣技術起到一定程度的促進作用。

【關鍵詞】云降水物理；人工影響天氣；技術探究

在最近的幾十年中，人工影響天氣技術得到了我國科學技術研究領域的廣泛關注，而云降水物理作為人工影響天氣技術的最主要理論來源，自然也備受重視。現(xiàn)今，云降水物理以及相關的人工影響天氣技術的實際應用明顯增加，與此同時理論研究日益完善，這使得人工影響天氣手段得到了更加廣泛的擴充以及進一步的完善。但是，相關的研究和實驗并不能就此結束，而應該再接再厲，讓基于云降水物理的人工影響天氣技術更上一層樓。

1 云降水的不同發(fā)展階段

降水可以分為幾種：降雨、冰雹、濃霧等，同時在降水過程中所伴隨的其他相關天氣現(xiàn)象也會對降水的后果產(chǎn)生一定的影響。不同類型的云層以及其相關性質則成為了影響降水的直接原因，因此，針對不同云層進行研究并對數(shù)據(jù)進行整理歸納，以得到云層與各類降水情況的直接關系顯得尤為必要。

1.1 積云

積云一般的形成時間都是在白天，而其形成速度一般來說也極為迅速，在幾分鐘之內就可以擴展至幾公里的縱向距離。而在積云擴展到相當?shù)某啥贾螅话銜霈F(xiàn)異變的情況，從而出現(xiàn)砧狀的云層結構，與此同時，下沉氣流也會隨之建立，其一般存在于積云的附近以及頂部，并且較為穩(wěn)定。對于積云來說，氣流的影響是極為重要的。比如說，當氣流合適的時候，積云中的旋風水滴往往會隨之橫向或縱向運動，從而使得積云發(fā)展較為迅速。而當積云完全形成之后，如果對流流場不合適，氣流對于懸浮液滴的作用較強，則往往會導致積云裂解。這種裂解最直接的后果便是在當?shù)匦纬梢粓鲫囆徒邓?/p>

1.2 層狀云

層狀云與積云很好區(qū)分，因為兩者的基本形態(tài)有著很大的區(qū)別，前者厚而面積小，吼著其較薄，因而看起來顯得透明，但覆蓋面積極大，往往是占據(jù)天空較大的水平面積甚至是正片天空。層狀云也可以進行分類，基本上分為四種：卷層云、卷云、高層云和雨層云。而其中的卷層云出現(xiàn)的時候往往預兆著未來不久的時間內將會出現(xiàn)降水。

1.3 積層混合云

積層混合云之所以稱之為混合云，主要是由于其包含的云層種類并不單一，往往是由層狀云中夾雜著對流云而形成的。層狀云往往可以促進積云的形成與發(fā)展，不僅如此，層狀云對于對流云也有著極其重要的作用。對流云的存在往往可以產(chǎn)生較高強度的降水，而且這類降水的持續(xù)時間也普遍較長。層狀云一般可以為流云的持續(xù)存在提供較為飽和的環(huán)境[1]。不僅如此，層狀云的發(fā)展也可以提供較大面積的上升氣流，這使得積層混合云的降水短時間強度減弱，但持續(xù)時間延長。可以說，層狀云極好的聯(lián)系了積云和流云，使得云降水向良性發(fā)展。

2 基于云降水物理的人工影響天氣技術

現(xiàn)在世界各國都在對云降水物理進行著全方位的研究，而我國的相關研究則于20世紀80年代才開始起步。但是本世紀初，我國的干旱少雨情況日益嚴峻，河水斷流、草原林原荒漠化嚴重的實例屢見不鮮。同時，由于降水而帶來的冰雹、雷暴等自然災害對于我國各地的農業(yè)、工業(yè)等領域也有著較為嚴重的危害。這使得我國的對于云降水物理的研究更為重視，研究進度也在飛速提升。

2.1 人工防雹

現(xiàn)在我國天氣預報部門對于地區(qū)冰雹的預報工作往往是依靠雷達進行的，因為雷達可以通過反射回來的電磁波對于冰雹的形狀、密度、范圍以及個體大小有著較為精確的判斷，從而及時對冰雹災害進行預警，使得地區(qū)的受災損失降到最低。一般來說，能夠產(chǎn)生冰雹的云層有四種：強單體雹云、弱單體雹云、傳播雹云和多單體雹云[2]，基本上都是積云或者是積層混合云。從云層的命名上我們可以看出，不同雹云所產(chǎn)生的冰雹特點是截然不同的。而且，往往在云層中停留的時間越久，冰雹降落時所產(chǎn)生的破壞性也就越大。因此，在人工防雹時，往往是采用高炮轟擊的方法——即用高射炮來轟擊將會產(chǎn)生冰雹或者是正在產(chǎn)生冰雹的云層。高炮在轟擊的時候，由于爆炸往往會使云層附近的氣流產(chǎn)生較強波動，爆炸產(chǎn)生的沖擊波也會將云層中已經(jīng)形成的較大冰晶轟碎，以達到防雹的目的。除此之外，人工防雹也會采用催化劑技術，即使用合適的催化劑來影響云層內固態(tài)冰晶的形成，以達到防爆的目的。

2.2 人工降雨

干旱問題已經(jīng)成為我國很多地區(qū)發(fā)展的一個絆腳石，荒原面積擴大，無論是林業(yè)、農業(yè)還是畜牧業(yè)都受到了嚴重的打擊。而人工增雨則可以適當?shù)木徑膺@些問題帶來的危害。人工降雨必須要遵循一定的模式，首先就是要對云層的降水潛力進行評估。我們都知道，人工降雨的完成也是需要一定的成本的，如果進行了人工降雨的相關措施但是并不能達到預期的效果，也就得不償失了。因此，在人工降雨之前工作人員必須對目標云層進行分析，以確定實施人工降雨后降水量能否達到緩解干旱的目的。云層中，能夠不僅僅要注意固態(tài)冰晶與液態(tài)水之間的轉化，也要注意水蒸氣與液態(tài)水之間的轉化，合理的進行評估是保障人工降雨成功的關鍵。其次，就是進行人工降雨的正式工作。人工降雨的方式有很多種，而現(xiàn)在比較常用的便是催化劑降雨和升溫增雨。通過之前對于云層的介紹，我們可以看出，降雨潛力較大的便是積云和積層混合云，當云層的儲水量達到人工降雨的標準之后，相關部門便可以采用相關方式進行降雨工作。催化劑的種類有很多，但是它們的作用機理基本上都是相同的，即使暖云中的水滴或者是冷云中的冰晶相互凝結，重量增加，從而使得云層無法承載，形成降雨。在實施完人工降雨的措施之后，就要對人工降雨的效果進行評估了。在不同的地區(qū)與不同的降水環(huán)境下，所需要采取的人工降水方式往往是不同的，因此我們必須對各種情況人工降雨的效果以及所采取的催化劑進行歸納整理與分析，只有這樣才能盡可能的提高未來人工降雨的成功概率。

3 結語

我們可以看出，人工影響天氣技術，無論是人工防雹還是人工增雨，對我我國都具有著極為重要的意義。因此，我們應該積極利用云降水物理學來指導人工影響天氣技術，為我國的天氣控制提供有利的條件。在將會出現(xiàn)冰雹的地區(qū)進行人工防雹措施，以減少惡劣天氣帶來的經(jīng)濟損失；在干旱少雨地區(qū)采用人工降雨技術以維持當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。我國的云降水物理研究起步較晚，因此我們更應該加強對該方面的研究，為我國的人工影響天氣技術創(chuàng)造更好的實施條件。

【參考文獻】

[1]何暉，高茜，劉香娥，周嵬，賈星燦.積層混合云結構特征及降水機理的個例模擬研究[J].大氣科學，Chinese Journal of Atmospheric Sciences， 2015-02.

[2]尹金方，王東海，許煥斌，翟國慶，姜曉玲.冰核對云物理屬性和降水影響的研究[J].地球科學進展，Advances in Earth Science，2015-03.

[責任編輯：王楠]