人工增雨對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作用探究

劉 堯，羅錦華，劉 暢，孫琳琳，趙 楠

（盤(pán)錦市氣象局，遼寧盤(pán)錦 124010）

氣象是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素，氣候變化增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不穩(wěn)定性。農(nóng)作物的生長(zhǎng)需要充足的水資源作為基礎(chǔ)，但是受氣象因素的影響，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)干旱天氣，會(huì)影響農(nóng)作物的正常發(fā)育。為了有效應(yīng)對(duì)干旱問(wèn)題，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的充足，應(yīng)利用科學(xué)技術(shù)進(jìn)行人工增雨，克服氣象災(zāi)害，保障農(nóng)作物能夠健康生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的穩(wěn)產(chǎn)和增收，促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。

1 人工增雨的原理和必要性

干旱是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的氣象災(zāi)害，也是對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響最大的氣象災(zāi)害。長(zhǎng)期的無(wú)雨、少雨、高溫，導(dǎo)致部分地區(qū)出現(xiàn)水資源短缺的情況，耕地土壤中的含水量也會(huì)下降，影響農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)，嚴(yán)重則會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物干枯、死亡。人工增雨是緩解旱情的有效途徑，結(jié)合自然降雨的原理，利用人工技術(shù)手段促使云層降水。人工增雨實(shí)施過(guò)程中，要根據(jù)云層的狀態(tài)，判斷形成降水的條件，然后在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)利用各種設(shè)備將催化劑播撒在云層中，催化云層中凝結(jié)、匯聚水滴，增加水分含量，逐漸形成降水，達(dá)到人工增雨的目的。人工增雨技術(shù)的應(yīng)用，可以有效解決干旱地區(qū)降水量不足的問(wèn)題，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水資源充足供給，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的穩(wěn)產(chǎn)、增收，同時(shí)對(duì)于保障居民生活用水、改善生態(tài)環(huán)境具有積極的影響，能夠創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益［1］。

2 人工增雨在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的作用

2.1 緩解旱情

干旱的形成主要與降水量少、水資源短缺有關(guān)。在供水不足的情況下，農(nóng)作物會(huì)發(fā)生萎蔫、干枯甚至死亡，影響果實(shí)的形成，導(dǎo)致糧食產(chǎn)量下降。在降水不穩(wěn)定、降水量季節(jié)變化大的地區(qū)容易發(fā)生干旱和形成旱災(zāi)。人工增雨是提高降水量和補(bǔ)充水資源的有效途徑，在緩解旱情方面發(fā)揮著顯著的作用，可以滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)對(duì)水分的需求，避免因旱情發(fā)生糧食減產(chǎn)，減少旱情對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

2.2 優(yōu)化灌溉

農(nóng)作物生產(chǎn)需要充足的水資源提供支持，但是水資源會(huì)受到氣象、環(huán)境等因素的限制。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，面對(duì)旱情要及時(shí)給農(nóng)作物補(bǔ)充水分，充分利用耕地周?chē)乃Y源對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉，增加土壤含水量，讓植物根系吸收充足的水分。農(nóng)業(yè)灌溉實(shí)施過(guò)程中，主要采取地表灌溉、噴灌及滴灌等方式，但是均存在局限性，難以完全滿足農(nóng)作物對(duì)水分的需求。因此，在農(nóng)業(yè)灌溉的基礎(chǔ)上，利用人工增雨技術(shù)可以減少水資源浪費(fèi)。

2.3 改善生態(tài)環(huán)境

干旱不僅會(huì)影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，出現(xiàn)生態(tài)退化的情況。人工增雨對(duì)改善生態(tài)環(huán)境有著良好的效果，而改善生態(tài)環(huán)境可以減少干旱的發(fā)生。長(zhǎng)期干旱將導(dǎo)致糧食減產(chǎn)、水資源減少，甚至出現(xiàn)糧食、飲用水供給不足的現(xiàn)象。1）實(shí)施人工增雨，可以為農(nóng)作物生長(zhǎng)補(bǔ)充水分，同時(shí)有助于增加土壤墑情，保障糧食的穩(wěn)產(chǎn)、增收。2）實(shí)施人工增雨，能夠有效恢復(fù)地區(qū)的水源涵養(yǎng)功能，水域面積逐漸擴(kuò)大，可以有效解決水資源短缺問(wèn)題，既滿足了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，又對(duì)其他植被的良好生長(zhǎng)有著積極影響［2］。3）在干旱地區(qū)，旱情的產(chǎn)生往往伴隨著高溫，而高溫條件不適宜農(nóng)作物的健康、穩(wěn)定生長(zhǎng)。通過(guò)人工增雨，有助于降低氣溫，減少高溫對(duì)于農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響。

3 人工增雨技術(shù)的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人工增雨發(fā)揮著重要的作用，能夠減少氣候、環(huán)境等因素對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的制約，并可以有效解決干旱問(wèn)題。人工增雨工作的開(kāi)展，需要考慮多方面因素。在實(shí)施人工增雨時(shí)，要考慮成本問(wèn)題，結(jié)合支出、收益進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)還會(huì)受到技術(shù)的制約。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，人工增雨技術(shù)也在持續(xù)改進(jìn)和升級(jí)，可以更加高效地利用云水資源，人工觸發(fā)自然降雨的成功率更高。

3.1 催化作業(yè)

人工增雨技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，主要通過(guò)將催化劑播撒在存在降水潛力的云層，進(jìn)而促進(jìn)降雨。1）在常規(guī)催化作業(yè)中，應(yīng)用碘化銀（AgI）作為催化劑，以高山地面增雨煙爐作為作業(yè)設(shè)備，置于高海拔地區(qū)向陽(yáng)坡，針對(duì)地形云進(jìn)行催化。在增雨煙爐中點(diǎn)燃AgI，產(chǎn)生上升氣流，輸送至云層中，促使云層中雨滴的凝結(jié)、匯聚，達(dá)到降雨的目的。該種人工增雨方式的操作簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，但是有著具體的環(huán)境要求，需要滿足高海拔、地形云等條件，應(yīng)該結(jié)合干旱、少雨地區(qū)的地形條件合理選擇。另外，應(yīng)用AgI 增雨煙爐進(jìn)行催化作業(yè)的過(guò)程中，難以把握催化劑入云的劑量，會(huì)在一定程度上影響人工增雨的成功率。2）利用高炮、火箭將高效碘化銀焰劑發(fā)射至云層內(nèi)，在復(fù)合冰核氣溶膠（含AgI）的作用下，AgI 作為水蒸氣的凝結(jié)核，進(jìn)而催化雨滴的凝聚。3）應(yīng)用干冰作為人工增雨的催化劑，一般采用飛機(jī)催化作業(yè)的方式，在云層中播撒干冰、液氮，進(jìn)而促進(jìn)降雨。干冰對(duì)于水蒸氣有冷凝作用，促使水蒸氣凝結(jié)為雨滴。在飛機(jī)催化作業(yè)的過(guò)程中，對(duì)于云層條件具有一定的要求，一般選擇雨層云、層積云。但是在無(wú)云、少云的情況下，以上催化作業(yè)方式均無(wú)法獲得良好的人工增雨效果。在開(kāi)展人工增雨作業(yè)的過(guò)程中，應(yīng)選擇多云、陰雨天氣，可以有效提升人工增雨的成功率，提升云層的降水潛力，進(jìn)而有效增加降雨量［3］。

3.2 云降水的分析與監(jiān)測(cè)

為了進(jìn)一步提高人工增雨的成功率，并對(duì)降雨范圍、降雨量進(jìn)行有效控制，應(yīng)使用先進(jìn)的技術(shù)手段，開(kāi)展信息化、智能化的人工增雨作業(yè)。雨滴譜探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)云霧降水微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與監(jiān)測(cè)［4］。光學(xué)雨滴譜儀的應(yīng)用，則是利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，可以根據(jù)接收的電子信號(hào)判斷有無(wú)降水情況，計(jì)算降水粒子的尺度，并對(duì)其速度進(jìn)行記錄。利用雨滴譜探測(cè)技術(shù)，能夠進(jìn)一步了解自然降水的機(jī)制，評(píng)估云水條件，對(duì)人工增雨作業(yè)具有重要的參考價(jià)值。

云降水精細(xì)分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，能夠?qū)υ扑Y源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)估，在掌握云水資源分布信息的基礎(chǔ)上，較為精準(zhǔn)地判斷其降水潛力，能夠?yàn)槿斯ぴ鲇曜鳂I(yè)的相關(guān)操作提供重要的參考與指導(dǎo)。云降水精細(xì)分析系統(tǒng)具有作業(yè)過(guò)程預(yù)報(bào)、作業(yè)條件評(píng)估和預(yù)警、作業(yè)方案設(shè)計(jì)及作業(yè)效果分析等功能，可以形成系統(tǒng)化的人工增雨作業(yè)流程。在云降水精細(xì)分析系統(tǒng)中，應(yīng)用氣象衛(wèi)星資料，可以更加精準(zhǔn)地獲得云類(lèi)型、水汽總量、云相態(tài)、云頂高度及云系移動(dòng)速度等信息和數(shù)據(jù)，為人工增雨業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)支持。基于云降水精細(xì)分析系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，可以評(píng)估干旱地區(qū)的云層條件，了解各時(shí)間段的云層變化情況，判斷降雨潛力。

結(jié)合過(guò)冷水含量、過(guò)冷水層高度、云中冰晶含量等數(shù)據(jù)，選擇最佳的增雨作業(yè)條件，為作業(yè)方案的設(shè)計(jì)提供參考。在作業(yè)方案設(shè)計(jì)中，要明確作業(yè)高度、催化劑類(lèi)型、催化劑數(shù)量，在合適的時(shí)間段內(nèi)，在增雨潛力區(qū)位開(kāi)展增雨作業(yè)；完成增雨作業(yè)后，需要對(duì)作業(yè)影響區(qū)面積、平均降雨量進(jìn)行計(jì)算，評(píng)價(jià)人工增雨作業(yè)的效果。以遼寧省為例，通過(guò)建設(shè)人工影響天氣地基垂直觀測(cè)基地，實(shí)現(xiàn)了云降水單點(diǎn)垂直觀測(cè)，能夠高效、精準(zhǔn)地進(jìn)行云降水的分析與監(jiān)測(cè)。針對(duì)出現(xiàn)旱情的地區(qū)，實(shí)時(shí)調(diào)取分析云層狀況，識(shí)別作業(yè)條件，進(jìn)而選擇合適的催化劑，適時(shí)展開(kāi)人工增雨作業(yè)，及時(shí)、有效地緩解旱情，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供重要的基礎(chǔ)保障［5］。

4 結(jié)語(yǔ)

人工增雨是一種增加降水量的方式，通過(guò)將催化劑播撒在云層促使云層中水滴的凝結(jié)、匯聚，進(jìn)而形成降雨，主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可以達(dá)到緩解旱情、優(yōu)化灌溉及改善生態(tài)環(huán)境的效果，對(duì)于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著積極的影響。根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，持續(xù)推動(dòng)人工增雨技術(shù)的改進(jìn)和升級(jí)，有利于充分利用云水資源，提高催化作業(yè)效果。通過(guò)對(duì)云降水的分析與監(jiān)測(cè)，可以更加精準(zhǔn)、高效地開(kāi)展人工降雨作業(yè)。