人工防雹在河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

□ 何靜新

（巴彥淖爾市氣象局，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是亞洲最大的一首制自流引水灌區(qū)，同時(shí)也是我國(guó)三個(gè)特大型灌區(qū)之一。灌區(qū)位于黃河中上游內(nèi)蒙古段北岸的沖擊平原，東西長(zhǎng)250千米，南北寬50千米，北抵陰山山脈的狼山、烏拉山，南至黃河，東與包頭市為鄰，西與烏蘭布和沙漠相接［1］。河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的水土光熱條件良好，土地面積有1784萬(wàn)畝，其中引黃灌溉1100萬(wàn)畝，種植歷史悠久，是中國(guó)和內(nèi)蒙古自治區(qū)的重要商品糧油基地。受地形與氣候的影響，河套灌區(qū)夏季冰雹災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)重大損失。人工防雹是河套灌區(qū)抵御冰雹災(zāi)害的重要手段，在農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)和保障糧食生產(chǎn)等方面中發(fā)揮著重要作用。

一、河套灌區(qū)冰雹天氣特征

河套灌區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市，地形地貌多種多樣，深處內(nèi)陸，位于大陸性氣候與季風(fēng)氣候的交界區(qū)。該地區(qū)四季分明，晝夜溫差大，年降水量在127～225毫米之間，6月至8月集中了近七成的降水，而全年蒸發(fā)量在1991～3305毫米，降水量少蒸發(fā)量大，雨熱同期，干旱、霜凍、洪澇、冰雹等氣象災(zāi)害頻發(fā)。但同時(shí)，經(jīng)過(guò)中國(guó)氣象局專(zhuān)家評(píng)估，河套灌區(qū)光、熱、水、土資源配置優(yōu)勢(shì)突出，優(yōu)越的自然資源配置使得該地區(qū)成為黃金農(nóng)業(yè)種植帶。

河套灌區(qū)北為陰山山脈，海拔為2000米左右，南為黃河，黃河沿岸為沖積平原，海拔在1000米左右，地勢(shì)起伏很大。地形坡度的存在導(dǎo)致大氣水平熱力分布不均勻，沿山地區(qū)往往存在較強(qiáng)的水平溫度梯度，從而導(dǎo)致初始對(duì)流云系的產(chǎn)生。河套灌區(qū)又受西風(fēng)帶的影響，在合適的天氣系統(tǒng)影響下，對(duì)流云自西向東移動(dòng)，極易給河套灌區(qū)帶來(lái)冰雹天氣。

本文將河套灌區(qū)某日出現(xiàn)多地或多次降雹均定義為一個(gè)冰雹日。根據(jù)2001～2020年降雹實(shí)況資料統(tǒng)計(jì)，河套灌區(qū)近20年共有218個(gè)冰雹日，年平均降雹日數(shù)在11天左右，且年際變化很大，最多21日，最少3日；冰雹常主要發(fā)生于夏季，占比為82.6%，春季和秋季偶有發(fā)生；從月際變化來(lái)看，主要發(fā)生于5月至9月，其間又以6、7月為多；一日之中，受午后熱對(duì)流影響，冰雹常發(fā)生于午后至傍晚時(shí)段，此時(shí)也是開(kāi)展人工防雹的主要時(shí)間。

二、人工防雹的原理和方法

作為固態(tài)的降水粒子的一種，冰雹直徑一般大于5毫米，形狀多種多樣，越大的冰雹導(dǎo)致的破壞性越大。冰雹一般產(chǎn)生于對(duì)流云系，云中有較為強(qiáng)盛的上升氣流，云中的水汽隨著這些氣流不斷上升，隨著高度的增加溫度逐漸下降，降至一定程度后水汽就會(huì)凝結(jié)為小水滴。在小水滴繼續(xù)上升的過(guò)程中，如果云中的溫度低于零攝氏度，小水滴就可能會(huì)凝結(jié)為小冰粒。此時(shí)，小冰粒會(huì)吸附周?chē)∷味L(zhǎng)大，當(dāng)云中的上升氣流無(wú)法托住小冰粒時(shí)，小冰粒就會(huì)下落。下降過(guò)程中溫度逐漸升高，小冰粒開(kāi)始融化，此時(shí)如果再次遇到強(qiáng)盛的上升氣流，小冰?？赡軙?huì)繼續(xù)上升重復(fù)上一過(guò)程，直到下落到地面成為冰雹。由此可見(jiàn)，云中有強(qiáng)烈的上升氣流（通常速度大于15米/秒）和充足的過(guò)冷卻水分是冰雹產(chǎn)生的主要條件，只有這樣，云中的小冰雹胚胎才能在強(qiáng)烈上升氣流作用下不斷捕捉云中的水分，使自身不斷增大，不斷地發(fā)展成為冰雹而降落到地面。人工防雹就是從減少冰雹水汽供應(yīng)出發(fā)，使得小冰雹無(wú)法成長(zhǎng)為大冰雹，從而減輕或者避免冰雹災(zāi)害。

人工防雹的原理目前有兩種：一種是基于“利益競(jìng)爭(zhēng)”原理，一般稱(chēng)作“播撒防雹”，引晶“爭(zhēng)食”過(guò)冷水，以達(dá)到消雹的作用，就是向云中播撒催化劑，形成足夠多的人工冰核，與原本云中的天然雹胚競(jìng)爭(zhēng)過(guò)冷水，從而使得小冰雹無(wú)法長(zhǎng)大［2］；另一種是通過(guò)炮擊雹云改變冰雹云的自然生長(zhǎng)過(guò)程，稱(chēng)作“爆炸防雹”。河套灌區(qū)的人工防雹工作，就是使用高炮與火箭作為作業(yè)裝備，發(fā)射含有碘化銀的防雹炮彈，使得“播撒防雹”與“爆炸防雹”共同作用，起到人工防雹的效果。

三、河套灌區(qū)人工防雹工作現(xiàn)狀

（一）人工防雹作業(yè)規(guī)模

河套灌區(qū)開(kāi)展人工防雹工作較早，起始于20世紀(jì)50年代末。巴彥淖爾市的杭錦后旗沙海鄉(xiāng)梅林灣建立的人工消雹試驗(yàn)站，是我國(guó)最早開(kāi)展人工消雹試驗(yàn)的地點(diǎn)之一。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，河套灌區(qū)所在的各個(gè)旗縣區(qū)均開(kāi)展防雹作業(yè)，目前共建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化防雹作業(yè)點(diǎn)86個(gè)，其中包含83門(mén)防雹高炮、3部防雹火箭，每年作業(yè)季（5～9月）全天候開(kāi)展防雹作業(yè)。“十三五”期間累計(jì)地區(qū)作業(yè)1100余點(diǎn)次，共發(fā)射防雹炮彈3.4萬(wàn)余發(fā)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，得到了各級(jí)政府與社會(huì)公眾的認(rèn)可。

（二）人工防雹業(yè)務(wù)流程

人工影響天氣是各地氣象部門(mén)的常規(guī)業(yè)務(wù)，人工防雹作為人工影響天氣的重要組成部分，在氣象業(yè)務(wù)中也有所體現(xiàn)。河套灌區(qū)的人工防雹業(yè)務(wù)工作由所在地氣象部門(mén)負(fù)責(zé)，依據(jù)人工影響天氣三年行動(dòng)計(jì)劃的的相關(guān)要求，建立了“潛勢(shì)預(yù)報(bào)——監(jiān)測(cè)預(yù)警——作業(yè)指揮——信息上報(bào)——效果評(píng)估”全鏈條業(yè)務(wù)流程。各級(jí)氣象部門(mén)分工不同，其中，市級(jí)負(fù)責(zé)冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)與監(jiān)測(cè)預(yù)警，并發(fā)布相關(guān)業(yè)務(wù)指導(dǎo)產(chǎn)品，旗縣級(jí)同時(shí)進(jìn)行冰雹監(jiān)測(cè)預(yù)警，開(kāi)展作業(yè)跟蹤指揮，向空管部門(mén)申請(qǐng)空域并發(fā)布作業(yè)指令，作業(yè)結(jié)束后負(fù)責(zé)上報(bào)作業(yè)信息，市縣兩級(jí)均開(kāi)展各自轄區(qū)的作業(yè)效果評(píng)估。

四、人工防雹對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

作為影響河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要?dú)庀鬄?zāi)害，冰雹幾乎伴隨農(nóng)作物從生長(zhǎng)到收獲的全過(guò)程。降雹可能砸壞作物花果與枝葉，冰雹堆積在農(nóng)作物根部還容易造成凍害。同時(shí)，降雹常伴隨著短時(shí)大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣，短時(shí)大風(fēng)可能造成農(nóng)作物倒伏、花果掉落，短時(shí)強(qiáng)降水可能導(dǎo)致農(nóng)田漬澇，冰雹、大風(fēng)和降水三者結(jié)合往往會(huì)造成農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收［3］。2020年7月9日至7月11日，巴彥淖爾市出現(xiàn)了非常嚴(yán)重風(fēng)雹災(zāi)情。期間，烏拉特前旗、五原縣、臨河區(qū)、杭錦后旗、烏拉特中旗受強(qiáng)降雨大風(fēng)冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣影響，造成5個(gè)旗縣26個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)115個(gè)村4.6萬(wàn)人人受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積34.5萬(wàn)畝，農(nóng)作物成災(zāi)面積10.5萬(wàn)畝，農(nóng)作物絕收面積270畝，因?yàn)?zāi)死亡羊只267只，直接經(jīng)濟(jì)損失近2.1億元。

五、河套灌區(qū)人工防雹存在問(wèn)題

經(jīng)過(guò)60余年的發(fā)展，河套灌區(qū)高炮防雹事業(yè)在各級(jí)政府、各相關(guān)部門(mén)以及社會(huì)各界的大力支持下，業(yè)務(wù)能力與科研水平有了明顯提高，服務(wù)效益顯著增強(qiáng)，在農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)方面發(fā)揮了積極作用。但是，面對(duì)氣象服務(wù)高質(zhì)量發(fā)展的新形勢(shì)與新要求，河套灌區(qū)人工防雹工作還有很大的提升空間。

（一）科學(xué)研究水平有待提高

河套灌區(qū)冰雹試驗(yàn)及研究雖然開(kāi)始時(shí)間較早，但對(duì)于深層次的科學(xué)研究涉及的還不夠多。西北人影工程是全國(guó)第二個(gè)區(qū)域人工影響天氣工程，2019年開(kāi)始在巴彥淖爾地區(qū)開(kāi)展了防雹技術(shù)研究試驗(yàn)，其中兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)就位于河套灌區(qū)［4］。但主要試驗(yàn)研究還多停留在冰雹天氣背景分型，以及影響天氣系統(tǒng)、冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)、冰雹云判別指標(biāo)等研究工作上，冰雹云的形成機(jī)理、冰雹譜分布、防雹效果檢驗(yàn)等方面還缺乏可靠的研究成果。另外，河套灌區(qū)雖然依托西北人影工程，布設(shè)了一些特種觀測(cè)設(shè)備，但整體觀測(cè)系統(tǒng)還不夠完善，不能支持精細(xì)化試驗(yàn)研究的開(kāi)展。同時(shí)，作為地市級(jí)的氣象部門(mén)，還存在高級(jí)專(zhuān)業(yè)人才和后備人才缺乏、經(jīng)費(fèi)投入不足等問(wèn)題。

（二）安全防控能力尚需提升

近些年，河套灌區(qū)的人工防雹工作的規(guī)范化程度顯著提高，安全防控能力也明顯增強(qiáng)。但從安全管理上來(lái)看，多部門(mén)聯(lián)合監(jiān)管的機(jī)制雖然基本建立，但管理職責(zé)分工仍有進(jìn)一步明確的空間。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息技術(shù)在人影安全管理中的應(yīng)用能力還需進(jìn)一步提高。同時(shí)，防雹作業(yè)裝備雖然正在進(jìn)行著更新與改造，但還是存在使用年限長(zhǎng)、安全性能下降的問(wèn)題，防雹裝備的自動(dòng)化和信息化程度也比較低。另外，進(jìn)行防雹作業(yè)的人員多為當(dāng)?shù)卮迕瘢挲g結(jié)構(gòu)偏大，學(xué)歷水平不高，人員流動(dòng)性也比較大，作業(yè)隊(duì)伍難以保持穩(wěn)定。

六、河套灌區(qū)人工防雹發(fā)展建議

（一）完善安全管理機(jī)制

國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于推進(jìn)人工影響天氣工作高質(zhì)量發(fā)展的意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2020〕47號(hào)）明確提出要“落實(shí)地方政府屬地責(zé)任，明確相關(guān)部門(mén)職責(zé)，加快構(gòu)建政府主導(dǎo)、部門(mén)聯(lián)動(dòng)、軍地協(xié)同、齊抓共管的人工影響天氣工作格局”，這為河套灌區(qū)人工防雹高質(zhì)量發(fā)展提供了指引。要強(qiáng)化各級(jí)人民政府的主導(dǎo)作用，充分發(fā)揮人工影響天氣協(xié)調(diào)會(huì)議制度的作用，加強(qiáng)對(duì)人工防雹工作的總體統(tǒng)籌規(guī)劃和協(xié)調(diào)推進(jìn)；各級(jí)人工影響天氣指揮部要分別與下級(jí)人民政府簽訂人工影響天氣安全生產(chǎn)責(zé)任書(shū)，將人工影響天氣安全工作納入地方各級(jí)政府的安全生產(chǎn)督察范圍；要進(jìn)一步厘清公安、氣象、應(yīng)急管理等部門(mén)的職責(zé)分工，進(jìn)一步完善部門(mén)聯(lián)合監(jiān)管的機(jī)制；要不斷優(yōu)化人工防雹工作的政策環(huán)境，積極推動(dòng)人工影響天氣工作納入地方立法計(jì)劃中。

（二）強(qiáng)化業(yè)務(wù)服務(wù)能力

人工防雹業(yè)務(wù)能力直接關(guān)系到防雹作業(yè)的科學(xué)性與精準(zhǔn)性，直接影響人工防雹作業(yè)效果。因此，強(qiáng)化人工防雹業(yè)務(wù)能力建設(shè)對(duì)于發(fā)展人工防雹工作非常重要?；诤犹坠鄥^(qū)防雹工作實(shí)際情況，需要從以下方面強(qiáng)化業(yè)務(wù)能力建設(shè)：一是要開(kāi)展冰雹災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃，確定河套灌區(qū)的冰雹源地、移動(dòng)路徑和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，并以此為基礎(chǔ)優(yōu)化調(diào)整作業(yè)布局，合理布設(shè)作業(yè)裝備；二是要完善基于天氣背景與探空觀測(cè)的冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)技術(shù)，不斷優(yōu)化基于雷達(dá)的冰雹云早期識(shí)別技術(shù)，建立本地化的冰雹概念模型和防雹作業(yè)指標(biāo)體系；三是要將冰雹云預(yù)警作業(yè)指標(biāo)納入作業(yè)指揮系統(tǒng)，推動(dòng)作業(yè)指揮向智能化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)變?nèi)嫣岣呖茖W(xué)作業(yè)、精準(zhǔn)作業(yè)能力；五是要制定冰雹動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警的業(yè)務(wù)流程，建立人工防雹“預(yù)報(bào)——預(yù)警——指揮——聯(lián)防——作業(yè)——評(píng)估”業(yè)務(wù)全流程運(yùn)行制度；六是要開(kāi)展常態(tài)化區(qū)域聯(lián)防，建立上下游地區(qū)聯(lián)合監(jiān)測(cè)、聯(lián)合作業(yè)、聯(lián)合防御機(jī)制。

（三）提升安全防控能力

安全是人工防雹工作的首要前提，強(qiáng)化安全管理、提升安全作業(yè)能力關(guān)系到人工防雹工作能否順利開(kāi)展。提高人工防雹安全防控能力，首先應(yīng)由當(dāng)?shù)卣疇款^，組織氣象、公安、應(yīng)急管理等部門(mén)進(jìn)行安全隱患排查，建立安全責(zé)任清單。其次，要強(qiáng)化地面安全作業(yè)能力，完善地面防雹作業(yè)點(diǎn)“兩庫(kù)兩室一平臺(tái)”的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，為作業(yè)點(diǎn)配備紅外報(bào)警、智能終端等安全防控裝置，建立“雙人雙鎖”、作業(yè)點(diǎn)巡查等工作制度。再次，作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)納入公安部門(mén)治安監(jiān)管的范圍，參考爆破人員的資格條件進(jìn)行嚴(yán)格的政治審查及人員備案，統(tǒng)籌解決作業(yè)人員工資、勞保、保險(xiǎn)等待遇問(wèn)題，保障作業(yè)隊(duì)伍的穩(wěn)定。同時(shí)，要推進(jìn)高炮等作業(yè)裝備的安全化與信息化改造，加強(qiáng)作業(yè)彈藥的全流程管理，提升人工防雹整體安全性能與防控能力。

（四）強(qiáng)化科研能力建設(shè)

西北人工影響天氣工程建設(shè)以來(lái)，河套灌區(qū)以此為平臺(tái)，開(kāi)展了多項(xiàng)人工防雹技術(shù)研究試驗(yàn)，在冰雹綜合觀測(cè)、冰雹云識(shí)別和作業(yè)指標(biāo)驗(yàn)證等方面取得了一定的成果。但還需要加強(qiáng)人工防雹應(yīng)用技術(shù)的研究，依據(jù)需求布設(shè)雙偏振天氣雷達(dá)、雨滴譜儀、微波輻射計(jì)、風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)等觀測(cè)設(shè)備，完善特種觀測(cè)設(shè)備站網(wǎng)建設(shè)。針對(duì)防雹工作中急需解決的突出問(wèn)題進(jìn)行科研攻關(guān)，加快成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。同時(shí)要積極組織或參加相關(guān)人影業(yè)務(wù)培訓(xùn)，主動(dòng)邀請(qǐng)專(zhuān)家學(xué)者行授課和現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，定期與高校、科研院所等開(kāi)展學(xué)術(shù)交流，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。

（五）發(fā)揮農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的作用

農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)是穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、減輕災(zāi)害損失的重要手段。要發(fā)揮農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)在抵御冰雹災(zāi)害中的作用，首先要扭轉(zhuǎn)對(duì)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)，重視農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的作用。各級(jí)政府可出臺(tái)相關(guān)政策文件，指定部門(mén)，設(shè)置專(zhuān)崗負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)工作，同時(shí)還要在財(cái)政資金上予以支持，提高農(nóng)戶(hù)信任度，為農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)發(fā)展提供優(yōu)良的環(huán)境。另外，通過(guò)報(bào)紙、電視、新媒體等多種方式，積極宣傳農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)相關(guān)的政策與知識(shí)，講解農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)理賠案例，動(dòng)員農(nóng)戶(hù)主動(dòng)參保，提高社會(huì)各界對(duì)于農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)［5］。

（六）提高社會(huì)公眾認(rèn)識(shí)

人工防雹作為人工影響天氣的一種類(lèi)別，其中涉及到很多專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的科學(xué)知識(shí)，社會(huì)公眾理解起來(lái)存在一定困難，因此需要通過(guò)科普的方式提高社會(huì)公眾的認(rèn)識(shí)，為人工防雹工作提供更好的社會(huì)環(huán)境［6］。一方面，要有針對(duì)性的對(duì)未成年人、農(nóng)民等重點(diǎn)人群進(jìn)行科普宣傳，可以與教育部門(mén)、社區(qū)、村委會(huì)等組織進(jìn)行合作，推進(jìn)氣象科普進(jìn)校園、進(jìn)社區(qū)、進(jìn)農(nóng)村；另一方面，要充分利用世界氣象日、防災(zāi)減災(zāi)日等特殊紀(jì)念日開(kāi)展科普宣傳活動(dòng)，使用微博、微信、美篇等群眾喜聞樂(lè)見(jiàn)的方式，創(chuàng)新科普內(nèi)容與形式，提高社會(huì)公眾的防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)。