人影作業(yè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)中的運(yùn)用

熊衛(wèi)東，熊 瑤，熊士斌

（資陽市安岳縣氣象局，四川 資陽 642350）

天氣是一種宏觀性的變化，具有覆蓋面大的特點(diǎn)，要想依靠人力改變大范圍內(nèi)的天氣情況，這是非常困難的，依靠目前的技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)。不過，通過一些現(xiàn)代化技術(shù)的運(yùn)用，可以在小范圍內(nèi)針對(duì)某些特定的天氣實(shí)現(xiàn)人為干預(yù)，目前人們?cè)谶@方面已經(jīng)具備了一些成熟的技術(shù)。對(duì)于氣象部門而言，氣象工作不能僅關(guān)注基本的工作，還需要認(rèn)識(shí)到氣象為農(nóng)業(yè)服務(wù)的積極意義，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防災(zāi)減災(zāi)的角度切入，思考人影作業(yè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象中的具體運(yùn)用，通過人為手段防范并減少一些氣象災(zāi)害，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供安全的環(huán)境。

1 氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的影響

氣象災(zāi)害，是指大氣對(duì)人類生產(chǎn)安全與財(cái)產(chǎn)安全所造成的直接或間接損害，自然災(zāi)害的發(fā)生，往往會(huì)造成較大范圍的影響，導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡往往也是較為嚴(yán)重的。從我國(guó)實(shí)際情況來講，氣象災(zāi)害的類型主要有干旱、暴雨、雪災(zāi)、低溫冷凍、熱帶氣旋等。這些不同類型的氣象災(zāi)害，具有地理空間分布上的差異。干旱多發(fā)于西北、西南以及華南地區(qū)；暴雨多發(fā)于南方地區(qū)；臺(tái)風(fēng)則多發(fā)于東南沿海及長(zhǎng)江中下游地區(qū)。不同的氣象災(zāi)害還會(huì)呈現(xiàn)出時(shí)間分布的差異，比如暴雨和臺(tái)風(fēng)多發(fā)于夏季，其他季節(jié)的發(fā)生概率較低[1]。對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言，氣象災(zāi)害的發(fā)生會(huì)對(duì)人們?cè)斐珊艽蟮挠绊憽１热?，干旱?huì)導(dǎo)致土地缺少水分，使農(nóng)作物得不到足夠的水分，逐漸枯萎甚至死亡。再如，冰凍雨雪災(zāi)害，過低的環(huán)境溫度會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物被凍死，2008 年南方雪災(zāi)就導(dǎo)致全國(guó)20 多個(gè)省份遭受不同程度的低溫、雨雪與冰凍災(zāi)害，在50 多天的持續(xù)低溫與雨雪冰凍中，有1.78 億畝（1 畝≈0.067hm2）農(nóng)作物受災(zāi)，其中2 536 萬畝（1 畝≈0.067hm2）直接絕收。由此可見，氣象災(zāi)害會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。在氣象災(zāi)害面前，人類的力量非常渺小，因?yàn)闅庀鬄?zāi)害范圍大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，人力很難對(duì)氣象災(zāi)害實(shí)現(xiàn)干預(yù)。同時(shí)，對(duì)于一些氣象災(zāi)害，人力也尚無有效的干預(yù)手段?？偟膩碚f，氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響較為嚴(yán)重，但是人力的作用又很有限，因此就需要加強(qiáng)對(duì)這方面的研究工作，不斷研發(fā)新的人工影響氣象作業(yè)技術(shù)，提高人為干預(yù)氣象的能力和水平[2]。

2 人影作業(yè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)中的積極作用

氣象災(zāi)害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大敵，其不僅直接給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來影響，還會(huì)產(chǎn)生一些間接影響，如氣象條件變化引起的病蟲害問題等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和氣象條件存在密不可分的關(guān)系，良好的氣象條件，可以保障農(nóng)作物的茁壯成長(zhǎng)；而不良的氣象條件，會(huì)引起減產(chǎn)減收的問題。因此，通過人影作業(yè)技術(shù)對(duì)氣象災(zāi)害進(jìn)行防范和干預(yù)，具有多方面的積極作用。

1）給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造良好的氣象條件。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)氣象條件有一定的需求，尤其是在農(nóng)作物生長(zhǎng)的一些關(guān)鍵時(shí)期，如果氣象條件無法達(dá)標(biāo)，就會(huì)造成減產(chǎn)減收的問題。因此，在農(nóng)作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，通過人影作業(yè)技術(shù)對(duì)外部的氣象條件進(jìn)行人為干預(yù)，可以給農(nóng)作物生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件[3]。

2）減少不良?xì)庀?。除了要給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造有利的氣象條件，還要對(duì)一些不良?xì)庀筮M(jìn)行干預(yù)。比如，遇到暴雨和持續(xù)陰雨天氣時(shí)，可以通過人工消雨來對(duì)其進(jìn)行預(yù)防和處理。

3）保證農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入。人影作業(yè)技術(shù)的運(yùn)用，可以保障農(nóng)作物的生長(zhǎng)。從宏觀層面來講，人影作業(yè)技術(shù)是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的保護(hù)，提高了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入水平，這對(duì)于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)振興而言，具有非常顯著的作用[4]。

3 人影作業(yè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)中的具體運(yùn)用

從目前的人影作業(yè)技術(shù)來講，主要有人工消雨和人工降水這兩個(gè)方面。人工消雨和人工降水起到的作用不同，前者是減少農(nóng)作物種植區(qū)的降水量，后者是增加農(nóng)作物種植區(qū)的降水量。雖然作用不同，但是所采取的方法基本一致，區(qū)別在于，人工消雨是通過人工降水的方法讓降水提前發(fā)生，在雨水到達(dá)農(nóng)作物種植區(qū)之前就提前降落。常用的技術(shù)包括碘化銀煙爐作業(yè)、高炮與火箭作業(yè)，以及飛機(jī)催化作業(yè)三種技術(shù)，下面就針對(duì)這三種作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用分別進(jìn)行分析。

3.1 碘化銀煙爐作業(yè)技術(shù)

碘化銀煙爐作業(yè)是人影作業(yè)技術(shù)中的一種新技術(shù)，具有成本低、不受空域限制等優(yōu)點(diǎn)，近年來的使用頻率逐漸增高。其是通過燃燒形成上升氣流，依靠上升氣流將碘化銀顆粒攜帶到云層之中，催化冷云形成冰晶，從而增加降雨或降雪的可能性，在達(dá)到合適的條件之后，就能夠形成降水，緩解干旱問題，或者是讓雨水提前降落，避免后續(xù)區(qū)域的降水問題。在該技術(shù)的運(yùn)用中，需要關(guān)注到以下技術(shù)要點(diǎn)。

1）合理選擇碘化銀煙爐的布設(shè)位置。云層本身具有移動(dòng)性，同時(shí)碘化銀煙爐燃燒產(chǎn)生的上升氣流需要有效進(jìn)入云層時(shí)才能起到作用。因此，在碘化銀煙爐位置的選擇方面，一般需要布設(shè)在山脈的迎風(fēng)坡，這樣可以依靠外部風(fēng)力，更好地讓上升氣流進(jìn)入云層。同時(shí)，還需要對(duì)大氣云層的具體移動(dòng)線路進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)其移動(dòng)線路再進(jìn)一步確定要在山脈迎風(fēng)坡的什么位置設(shè)置碘化銀煙爐。

2）合理選擇設(shè)備。作業(yè)位置的選擇，只是開展碘化銀煙爐作業(yè)技術(shù)的第一步，在確定作業(yè)點(diǎn)位之后，還需要對(duì)具體的設(shè)備進(jìn)行選擇。從目前的實(shí)際情況來講，ZY-2A 型遠(yuǎn)程遙控地面焰條撒播系統(tǒng)，是一個(gè)可以考慮的設(shè)備。該設(shè)備能實(shí)現(xiàn)焰條預(yù)置，并且通過手機(jī)采集相關(guān)的數(shù)據(jù)，然后對(duì)其進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)、點(diǎn)火以及煙霧自動(dòng)撒播，操作起來更加方便。

3）注重催化劑的溫度和數(shù)量控制。碘化銀煙爐的作業(yè)原理：依靠碘化銀顆粒對(duì)云層的冷云催化作用實(shí)現(xiàn)降水。碘化銀顆粒的溫度以及進(jìn)入云層的數(shù)量，和最終的降水效果存在直接的關(guān)聯(lián)。在冷云催化過程中，當(dāng)云頂溫度處于-4℃～10℃之間時(shí)，催化效果更好，這個(gè)溫度范圍也被稱為“催化溫度窗”。在數(shù)量方面，云層受到催化產(chǎn)生冰晶，冰晶濃度處于1 個(gè)/L ～100 個(gè)/L 的量級(jí)時(shí)，降水的效率較高。因此，需要提前做好估算，初步確定催化劑的用量，然后在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)操作中依據(jù)實(shí)際的情況，適當(dāng)調(diào)整。

3.2 高炮與火箭作業(yè)技術(shù)

高炮與火箭作業(yè)也是一種人影作業(yè)技術(shù)，其中高炮作業(yè)技術(shù)具有很多年的使用歷史。但近年來，火箭作業(yè)技術(shù)的使用頻次逐漸增多，有取代高炮作業(yè)技術(shù)的趨勢(shì)。

高炮作業(yè)技術(shù)主要是使用三七式高炮，這類高炮源于部隊(duì)退役裝備捐贈(zèng)，且高炮的炮彈價(jià)格并不貴。高炮作業(yè)技術(shù)就是將相關(guān)催化劑附加在炮彈之中，然后將炮彈直接打向云層，并在云層中引爆。借助彈丸的爆炸沖擊波，可以對(duì)云層產(chǎn)生很大的沖擊效果，同時(shí)，加上碘化銀催化劑的催化作用，對(duì)于防范冰雹具有明顯的效果。高炮作業(yè)技術(shù)的操作較為復(fù)雜，安全要求高，再加上其自身的重量很大，因此一次作業(yè)往往需要多人協(xié)同配合。雖然近年來高炮作業(yè)技術(shù)經(jīng)歷了自動(dòng)化改造，簡(jiǎn)化了操作，提升了安全性，但是其重量大、不便移動(dòng)等缺點(diǎn)并未得到實(shí)質(zhì)性的改善。

火箭作業(yè)技術(shù)在人影作業(yè)技術(shù)中的發(fā)展較為迅速，而且形成了專業(yè)的火箭人影作業(yè)系統(tǒng)。在人工影響天氣的作業(yè)中，火箭人影作業(yè)系統(tǒng)的催化劑效率很高，在適宜條件下，1g 碘化銀可以催化產(chǎn)生1.8×1 015 個(gè)粒子，具有非常顯著的增雨效果。同時(shí)，火箭人影作業(yè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較高，操作簡(jiǎn)單，最少2 人就能完成操作，而且可以實(shí)現(xiàn)車載，方便移動(dòng)，能在不同地區(qū)實(shí)現(xiàn)運(yùn)用?；鸺擞白鳂I(yè)系統(tǒng)也有缺點(diǎn)，那就是火箭彈的穩(wěn)定性不夠高，因?yàn)榛鸺鳂I(yè)技術(shù)所使用的火箭屬于無控火箭，飛行軌道會(huì)受到風(fēng)力影響，這就要求在進(jìn)行具體作業(yè)的過程中，要提前確定風(fēng)速、風(fēng)向，然后計(jì)算火箭發(fā)射的方位和角度。另外，火箭作業(yè)技術(shù)是單一播撒催化劑，雖然催化效率高，但是存在一定的滯后性。

3.3 飛機(jī)催化與無人機(jī)作業(yè)技術(shù)

除了在地面進(jìn)行人影作業(yè)，還可以在空中展開作業(yè)，這就需要使用到飛行載具，也就是飛機(jī)。同時(shí)，近年來隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，無人機(jī)作業(yè)技術(shù)也在逐步成型，并且得到了成功實(shí)踐。

飛機(jī)催化作業(yè)技術(shù)就是通過飛機(jī)來實(shí)施催化作業(yè)，根據(jù)云層的不同條件和人影作業(yè)需求，配置暖云催化劑及撒播裝置，或者是配置冷云催化劑及撒播裝置。此外，還可以掛載碘化銀燃燒爐或者是飛機(jī)焰彈系統(tǒng)，在空中進(jìn)行人影作業(yè)。不僅如此，還可以在飛機(jī)上裝載探測(cè)儀器，對(duì)云層的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，并且動(dòng)態(tài)追蹤催化作業(yè)之后云層的宏觀與微觀變化，實(shí)時(shí)觀察人影作業(yè)效果。飛機(jī)催化作業(yè)技術(shù)有一定的條件限制，一般適合被運(yùn)用在低云族中的層積云和雨層云，以及中云族的高層云。在少云或是晴朗環(huán)境下，就不能運(yùn)用飛機(jī)催化作業(yè)技術(shù)。

除了飛機(jī)催化作業(yè)技術(shù)，近年來無人機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，人影作業(yè)技術(shù)開始運(yùn)用無人機(jī)技術(shù)，依托無人機(jī)搭載撒播系統(tǒng)，使其直接飛入云層中進(jìn)行催化劑撒播作業(yè)。目前，有針對(duì)氣象作業(yè)開發(fā)的專業(yè)無人機(jī)，最大載重可達(dá)50kg，飛行時(shí)間能夠達(dá)到125min ～250min，且具備自動(dòng)返航功能。無人機(jī)作業(yè)技術(shù)通過遠(yuǎn)程遙控裝置，能實(shí)現(xiàn)有效的操作，非常簡(jiǎn)單方便，而且安全，成本低廉，值得大力發(fā)展該技術(shù)，并在農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)中廣泛推廣。

4 結(jié)束語

在農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)的過程中，需要對(duì)各種人影作業(yè)技術(shù)形成有效的認(rèn)識(shí)，了解其基本的技術(shù)原理和使用方法，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和氣象工作的實(shí)際情況，對(duì)人影作業(yè)技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防災(zāi)減災(zāi)提供保障。