用科技“呼風(fēng)喚雨”

■天 天/整理

由于科學(xué)知識(shí)有限，古人認(rèn)為復(fù)雜的天氣變化由“神仙”控制，因此，遇到干旱天氣常舉行祈雨儀式。如今，人類掌握了足夠豐富的氣象學(xué)知識(shí)，不僅可以及時(shí)預(yù)報(bào)天氣，還能采用人工手段影響天氣。

人工影響天氣是指在一定的有利時(shí)機(jī)和條件下，通過(guò)人工催化等技術(shù)手段，對(duì)局部區(qū)域內(nèi)大氣中的物理過(guò)程施加影響，使其發(fā)生某種變化，從而達(dá)到減輕或避免氣象災(zāi)害的一種措施。主要分為人工增雨、人工消云減雨、人工防雹、人工消霧等。

人工增雨

炎熱的夏天里，要是能下一場(chǎng)雨總能涼快很多，但在某些極端天氣下，有的地方會(huì)長(zhǎng)時(shí)間不下雨，怎么辦？這時(shí)便需要人工增雨了。

人工增雨是生活中最常見的人工影響天氣的類型，它是在有利于降水的天氣條件下，采取人工干預(yù)的方法，在自然降雨之外再增加部分降雨的一種科學(xué)手段。其原理是根據(jù)空中云的高度、厚度、濃度、范圍等，向云體播撒致冷劑（如干冰、丙烷等）、結(jié)晶劑（如碘化銀、碘化鉛、硫化亞鐵等）、吸濕劑（如食鹽、尿素、氯化鈣）和水霧，以彌補(bǔ)云中凝結(jié)核的不足，加速雨滴的生長(zhǎng)，從而達(dá)到增加降水的目的。

人工增雨主要有兩種方式：一是飛機(jī)播撒冷卻劑或催化劑，二是向云層開炮或發(fā)射火箭。

提問：有時(shí)候天氣很干旱，為何沒有進(jìn)行人工增雨？

回答：人工增雨并非“憑空造雨”，而是當(dāng)天空中有適合開展作業(yè)的云團(tuán)時(shí)，氣象部門通過(guò)各種手段把降雨云團(tuán)留住，讓它多下一些雨。

向云層發(fā)射火箭

根據(jù)氣象學(xué)原理，自然降水不僅需要一定的宏觀天氣條件，還需要滿足云中的微物理?xiàng)l件，比如0℃以上的暖云中要有大水滴，0℃以下的冷云中要有冰晶，沒有這些條件，天氣形勢(shì)、云層條件再好也不會(huì)下雨。

然而，這種微物理?xiàng)l件有時(shí)不具備，有時(shí)雖然具備但又不夠充分。此時(shí)如果施加人工手段，就能使云層降雨或使雨量加大。

人工消云減雨

每次舉行大型活動(dòng)時(shí)，天氣問題都成為熱點(diǎn)話題，如何避免惡劣天氣影響活動(dòng)的開展？

人工消云減雨主要是在影響本地的降水云系的上風(fēng)方進(jìn)行一定規(guī)模的連續(xù)催化作業(yè)，設(shè)法改變自然云的降水狀態(tài)或過(guò)程，抑制云和降水的發(fā)展，延緩、減弱降水過(guò)程，在局部區(qū)域改變降水的再分布。

人工消云減雨采用的方法主要包括提前降水、過(guò)量播撒和云內(nèi)引發(fā)動(dòng)力下沉，實(shí)際進(jìn)行人工消云減雨作業(yè)時(shí)一般是上述技術(shù)方法的綜合應(yīng)用。

提問：人工消云減雨效果如何？實(shí)施過(guò)程安全嗎？

回答：人工消云減雨以趨利避害為目的，對(duì)小范圍且較弱的局地降水系統(tǒng)能起到一定效果，而對(duì)強(qiáng)降水過(guò)程、大范圍深厚雨層云降水影響甚微。

在開展人工影響天氣工作之前，相關(guān)人員會(huì)對(duì)作業(yè)的下墊面（人工影響的區(qū)域）進(jìn)行全面調(diào)查。在確定火箭作業(yè)的區(qū)域和范圍后，相關(guān)部門會(huì)通過(guò)廣播、電視媒體等發(fā)布告示，說(shuō)明作業(yè)起始時(shí)間、區(qū)域及設(shè)備類型，以便民眾提前做好準(zhǔn)備。

人工防雹

冰雹災(zāi)害是我國(guó)主要的氣象災(zāi)害之一，具有形成和發(fā)展快、雹粒動(dòng)能大等特點(diǎn)，往往給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建筑、電力、交通以及人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失。

作為冰雹防御的重要手段之一，人工防雹作業(yè)可以有效避免和減輕冰雹災(zāi)害，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)有著積極作用。

人工防雹即采用人工方法對(duì)一個(gè)地區(qū)可能產(chǎn)生冰雹的云層施加影響，使云中冰雹胚胎無(wú)法發(fā)展成冰雹，或使小冰粒在變成冰雹前就降落到地面。

人工防雹的常見方法主要有兩種。一是利用高射炮或火箭發(fā)射架向冰雹云中發(fā)射含有碘化銀的炮彈，產(chǎn)生過(guò)量的人工冰核，通過(guò)“爭(zhēng)食”云中的過(guò)冷水來(lái)防雹。二是讓飛機(jī)直接飛入云中，在云中適合的部位播撒碘化銀等催化劑，增加云中的冰晶，產(chǎn)生過(guò)量人工冰核。

提問：有人工防雹成功的例子嗎？

回答：FAST 項(xiàng)目辦公室主任張蜀新介紹，在貴州常見的冰雹、雷電、暴雨、凝凍等自然災(zāi)害中，“天眼”對(duì)冰雹最畏懼。

“天眼”的鏡面反射面由4 000 多塊小反射面組成，每塊反射面的設(shè)計(jì)相當(dāng)精巧，但其承重能力有限，一旦鏡面受損，損失巨大。而“天眼”所在的位置恰恰處在黔南地區(qū)的冰雹帶上。

鑒于此，貴州氣象部門出臺(tái)了《“天眼”冰雹災(zāi)害防御方案》，建立冰雹上下游聯(lián)防機(jī)制；由省級(jí)人工影響天氣部門主導(dǎo)，在全省范圍內(nèi)加大冰雹源地和冰雹路徑上游區(qū)域防雹作業(yè)用彈量；成立技術(shù)小組，建立定期研究部署FAST冰雹聯(lián)防工作機(jī)制和預(yù)警應(yīng)急機(jī)制。

2019 年，貴州省485 個(gè)站次有35天開展了聯(lián)防作業(yè)，使用人影彈上萬(wàn)發(fā)，火箭彈近百枚，最大限度地遏制了冰雹發(fā)展和雹災(zāi)形成，有效避免了“天眼”遭受冰雹襲擊。

人工防雹操作現(xiàn)場(chǎng)

人工消霧

霧是接近地面的云，主要分為冷霧、暖霧和冰霧。針對(duì)不同類型的霧，人工消除的方法也有所不同。

消冷霧主要是向霧中播撒碘化銀成冰劑或干冰、液氮、丙烷等制冷劑，由此產(chǎn)生大量冰晶，使其迅速增長(zhǎng)沉降，降低霧的濃度。

消暖霧主要有三種方法：一是在霧中播撒氯化鈣溶液和鹽粉等吸濕劑，以形成沉降物，降低霧的濃度；二是向霧區(qū)噴射高溫氣體，以加熱霧滴，使其蒸發(fā)；三是用螺旋槳攪動(dòng)，使上下干、濕空氣混合，消除霧氣。

消冰霧原則上也使用加熱法。

提問：人工消霧對(duì)環(huán)境有影響嗎？

回答：人工消霧等影響天氣的手段使用的催化劑主要是干冰、液氮、碘化銀等，其中干冰和液氮汽化后變成二氧化碳和氮?dú)?，它們都是空氣的組成部分，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何影響。

常用的催化劑碘化銀在人工影響天氣作業(yè)中使用的量非常少，將其播撒到空氣中后，碘化銀微粒將作為人工冰核伴隨降水沉降于地面。美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家使用碘化銀增雨的歷史比較早，他們?cè)陂L(zhǎng)期進(jìn)行人工影響天氣的區(qū)域做過(guò)相關(guān)水樣和土樣測(cè)試分析，結(jié)果表明銀離子含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到污染的程度，也不會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，人工影響天氣作業(yè)是安全可靠的。