內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市氣象局 張俊成
人工影響天氣顧名思義就是指借助人工手段,對局部天氣進(jìn)行影響,進(jìn)而達(dá)到滿足區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植需求,減少災(zāi)害發(fā)生的效果。隨著近年來農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害發(fā)生頻率的不斷增加,農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)過程中,受到的旱災(zāi)、霜凍、冰雹影響愈發(fā)嚴(yán)重,給農(nóng)業(yè)種植帶來了極大損失。因此,加強(qiáng)對于人工影響天氣相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和研究是十分有必要的。
赤峰市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東南部,屬于中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候,春季干旱多大風(fēng),夏季短促炎熱,多雨水,秋季短促,氣溫下降較快,而且霜凍降臨早,冬季漫長寒冷,整體氣候環(huán)境情況對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植而言,相對較為惡劣。全年平均氣溫在0~7℃左右,極端天氣最低氣溫可低至零下27℃,7月最熱,平均氣溫在20~24℃之間。5~9月日照時(shí)間可長達(dá)12h以上[1]。
人工增雨主要是指區(qū)域環(huán)境較為干旱的情況下,不利于農(nóng)作物生長發(fā)育,可通過人工影響天氣的方式進(jìn)行干預(yù),利用自然降水原理和人工降雨操作,結(jié)合不同云層的特點(diǎn)和情況,借助飛機(jī)等設(shè)施向其中噴灑降雨催化劑,如干冰、鹽粉等,促使云滴迅速凝結(jié)碰撞,形成雨滴,下降到地面,以此在保障低成本投入的情況下,確保農(nóng)作物能夠正常生長。
赤峰地區(qū)本身春季干旱情況較為嚴(yán)重,相比之下四月下旬左右降水量相對較為集中,因此大田農(nóng)作物播種時(shí)期多集中在此階段,但與此同時(shí),赤峰地區(qū)年際降水量變化情況較為明顯,大部分年份這一時(shí)期的降水量小于10mm,干旱情況明顯,對當(dāng)?shù)卮翰ビ绊憞?yán)重.因此,需要通過人工增雨的方式緩解農(nóng)業(yè)種植過程中的干旱問題。
常見的人工增雨技術(shù)措施主要包括以下幾種。
第一,冷云催化。當(dāng)冷云溫度低于0℃時(shí),影響降雨的主要因素為冰晶濃度,在冰晶濃度達(dá)到1個(gè)/升或者更高量級的情況下,其降水效率會有明顯提升。因此,在實(shí)際進(jìn)行人工增雨的過程中,針對冰晶濃度較低的自然云,可通過在過冷卻位置噴灑成冰催化劑,增加冰晶濃度,能夠有效提高降水效率。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),冷云催化人工影響天氣措施,能夠增加10%~20%左右的降水量。對于冷云催化而言,主要催化條件為冷云溫度,對于自然云而言,通常云頂溫度最低,因此在預(yù)計(jì)云中自然冰晶濃度時(shí),通常以云頂溫度為參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,當(dāng)云頂溫度下降到一定程度時(shí),通常云內(nèi)已經(jīng)形成大量冰晶,若此時(shí)施加催化劑,其降水效果實(shí)際并不顯著。若云頂溫度過高,如碘化銀等催化劑的成冰能力會有所下降,增雨效果也并不好,因此,應(yīng)合理進(jìn)行云頂溫度的檢測以及內(nèi)部冰晶濃度的估算,以此最大程度上保障催化降雨效果,經(jīng)試驗(yàn)檢測分析可知,云頂溫度在零下10~25℃時(shí),人工降水效果最為顯著。
第二,暖云催化。溫度在0℃以上的暖云,其降水原理為云滴碰撞形成雨滴降落,經(jīng)過試驗(yàn)研究和計(jì)算發(fā)現(xiàn),云滴越大,碰撞增長越快,當(dāng)云滴的半徑達(dá)到0.04mm時(shí),碰撞后能夠迅速形成雨滴,因此,在進(jìn)行人工增雨時(shí),可在大云滴濃度較小的自然云中播撒半徑超過0.04m的水滴,以此實(shí)現(xiàn)降雨,但直接播撒水滴需要消耗的水量較大,成本較高,可通過在其中播撒吸濕性物質(zhì)顆粒或者溶液滴的方式進(jìn)行處理,此方式僅需要用到原有水量的1/10即可達(dá)到降水目的。
第三,動力催化。在進(jìn)行冷云催化時(shí),會產(chǎn)生大量冰晶,同時(shí)也會釋放其中潛在的熱量,這些熱量會成為積云的宏觀動力,進(jìn)而增加降水。在播撒成冰催化劑之后,云中會形成大量冰晶,同時(shí)釋放熱量,提高云中局部溫度,使得云體內(nèi)外出現(xiàn)溫差,進(jìn)而增加整體浮力,使得積云上升、云體增大,同時(shí)也會增加云體內(nèi)水分總量,進(jìn)而強(qiáng)化降雨效果。即便動力催化與冷云催化所使用的催化劑相同,但二者的著眼點(diǎn)和催化原理不同,相比之下,想要達(dá)到良好的降雨效果,動力催化所需要的催化劑更多[2]。
人工增雪也是解決區(qū)域季節(jié)性干旱的重要措施,與人工增雨的原理相同,主要是通過高射炮、火箭、飛機(jī)等方式撒播催化劑,或者在地面布置Agl燃燒爐將催化劑送入云中,以此達(dá)到催化增雪效果。人工增雪由于本身難度較大,因此對于天氣條件要求更高,一方面,需要具備充足的水汽,要求冷云中包含充足的小水滴和小雪晶,通過噴灑催化劑,促使雪晶快速增長并克服浮力落到地面。另一方面,對云層的厚度、高度等也有一定要求,過厚、過高或者過低的云層都不利于人工降雪作業(yè)。冬季人工降雪不僅有助于改善土壤干旱問題,補(bǔ)充水量,而且還能夠有效抑制病蟲害發(fā)生,為次年農(nóng)作物的種植栽培提供良好的環(huán)境條件。
霜凍是農(nóng)業(yè)種植過程中的主要危害之一,對于農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量均有嚴(yán)重影響,對此在農(nóng)業(yè)種植的過程中加強(qiáng)對于防霜凍措施的重視和研究是十分有必要的。尤其對于赤峰市而言,其一年中寒冷天氣占比較高,而且溫差較大,不利于作物播種和生長發(fā)育。在幼苗培育和移栽期間,赤峰市存在持續(xù)低溫天氣,低溫冷害發(fā)生頻率在9%左右,極端低氣溫甚至可達(dá)到零下31.4℃,此外,在10月和11月,寒潮和冷空氣的出現(xiàn)頻率相對較高,并伴有大風(fēng),對于農(nóng)業(yè)種植影響十分嚴(yán)重,當(dāng)前常見的人工防霜措施主要為煙熏處理,根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際天氣情況,選擇適當(dāng)時(shí)間,在作物種植區(qū)域進(jìn)行燃燒煙熏,以此調(diào)節(jié)農(nóng)作物周圍環(huán)境溫度,降低霜凍影響。
冰雹天氣對于農(nóng)作物危害影響嚴(yán)重,而且常伴隨大風(fēng)、雷暴等不良現(xiàn)象,破壞性較強(qiáng),主要損壞植物莖葉和果實(shí),降低農(nóng)作物質(zhì)量和產(chǎn)量。經(jīng)過對赤峰市天氣情況的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),其冰雹天氣出現(xiàn)的概率相對較高,時(shí)間較長,長達(dá)25~36天左右,冰雹天氣多出現(xiàn)在夏季,其次是春季,在午后大氣對流較為明顯的階段最容易發(fā)生。因此,在實(shí)際進(jìn)行人工影響天氣作業(yè)的過程中,春、夏季人工防雹需要引起重視。
在實(shí)際進(jìn)行人工防雹作業(yè)的過程中,通過撒播催化劑、爆炸等人工方式影響云層,抑制云層中冰雹的形成和生長,以此避免冰雹降落。人工防雹的主要作業(yè)內(nèi)容包括冰雹預(yù)報(bào)、防雹措施以及效果檢驗(yàn)。
首先,在進(jìn)行防雹處理之前,需要做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作,識別冰雹云,明確冰雹可能發(fā)生的時(shí)間、強(qiáng)度。
其次,采取合理防雹措施。常見防雹方式包括以下兩種:其一,播撒成冰催化劑,以此在冰雹云中形成大量人工冰雹胚胎,在冰雹胚胎發(fā)育的過程中,會與自然胚胎爭奪水分,實(shí)現(xiàn)對于水分的有效分散處理,促使胚胎難以形成大冰雹,常見的播撒方式為火箭、高射炮和飛機(jī)等,此外,還可以在冰雹云的中下部播撒吸濕核,以此控制冰雹生長。其二,爆炸法,該技術(shù)措施主要是利用高射炮等工具,轟擊冰雹云,以此限制冰雹成長[3]。
最后,對防雹效果進(jìn)行檢驗(yàn),保障人工防雹處理的有效性,避免冰雹災(zāi)害的發(fā)生給農(nóng)業(yè)種植帶來巨大損失。
在實(shí)際進(jìn)行人工影響天氣作業(yè)的過程中,需要使用到火箭、高射炮、飛機(jī)以及人工彈藥等工具,因此存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)隱患,為保障人工影響天氣作業(yè)質(zhì)量效果以及安全性,確保工作的順利開展和推進(jìn),需要加強(qiáng)對作業(yè)安全性的管理和控制。對此,應(yīng)結(jié)合實(shí)際工作流程和需求,建立完善的安全體系。
首先,結(jié)合實(shí)際工作流程和內(nèi)容,建立相應(yīng)責(zé)任體系,確保政府、公安以及氣象等相關(guān)部門明確自身責(zé)任,并承擔(dān)自身工作職責(zé),保障工作內(nèi)容得到有效落實(shí),避免出現(xiàn)玩忽職守的情況,為人工影響天氣作業(yè)埋藏安全隱患。同時(shí)制定安全管理監(jiān)督條例和應(yīng)急預(yù)案,全面實(shí)現(xiàn)安全管控。
其次,構(gòu)建溝通交流體系,加強(qiáng)各部門之間的溝通交流和協(xié)調(diào)合作,構(gòu)建安全管理協(xié)作機(jī)制,保障有效、準(zhǔn)確地傳達(dá)各項(xiàng)工作內(nèi)容,確保相關(guān)管理制度得到貫徹落實(shí)。
再次,加強(qiáng)對于人工影響天氣相關(guān)裝備、彈藥以及作業(yè)過程的管理和監(jiān)控,建立裝備物資動態(tài)管理系統(tǒng)以及人工影響天氣作業(yè)監(jiān)控指揮系統(tǒng),強(qiáng)化安全管理控制。
最后,加強(qiáng)對于相關(guān)工作人員的培訓(xùn)和管理,提升參與人員的安全意識和責(zé)任意識,確保人工影響天氣能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供良好的支持和保障。
基于上述對人工影響天氣作業(yè)的分析以及應(yīng)用方法的研究,可知不同人工影響天氣措施針對不同的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害,對于天氣條件也有著不同要求,因此,為保障人工影響天氣在農(nóng)業(yè)種植中應(yīng)用的有效性,需要加強(qiáng)對于區(qū)域天氣情況的監(jiān)督,以此為后續(xù)影響方法、作業(yè)時(shí)機(jī)的確定提供可靠支持和參考。在實(shí)際進(jìn)行天氣監(jiān)督的過程中,需要注意以下要點(diǎn)內(nèi)容。
第一,提前對區(qū)域天氣情況進(jìn)行考察分析,并與專家展開交流,進(jìn)一步明確區(qū)域降水量、降水范圍以及持續(xù)時(shí)間,并在此基礎(chǔ)上,制定區(qū)域農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)專題,將其上報(bào)至政府以及農(nóng)業(yè)管理相關(guān)部門。第二,提前下發(fā)人工影響天氣潛勢預(yù)報(bào)以及相關(guān)通知,并積極與當(dāng)?shù)貧夂虿块T進(jìn)行溝通交流,聯(lián)合展開人工增雨、防雹等相應(yīng)人工影響天氣作業(yè)。第三,借助電視、廣播、微博、微信以及短信等公共平臺和媒介發(fā)布災(zāi)害預(yù)警信息和天氣預(yù)報(bào),確保當(dāng)?shù)啬軌蜃龊孟鄳?yīng)防災(zāi)減災(zāi)準(zhǔn)備工作。第四,在適當(dāng)時(shí)機(jī)展開人工影響天氣作業(yè),嚴(yán)格按照專題計(jì)劃落實(shí)作業(yè),保障防災(zāi)減災(zāi)效果,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植提供良好保障。
為保障人工影響天氣作業(yè)的順利推進(jìn)和有效落實(shí),在實(shí)際開展作業(yè)前應(yīng)做好前期準(zhǔn)備工作。一方面,相關(guān)管理執(zhí)行部門,應(yīng)提前將人工影響天氣作業(yè)相關(guān)信息進(jìn)行公告,并針對作業(yè)人員展開前期培訓(xùn),了解人工影響天氣作業(yè)流程以及操作要點(diǎn)等,并辦理人身安全保險(xiǎn),同時(shí)加強(qiáng)對相關(guān)裝備的檢修、保養(yǎng)和維護(hù)管理,確保裝備狀態(tài)正常,保障作業(yè)安全。另一方面,相關(guān)部門還需要做好后勤保障工作、經(jīng)費(fèi)預(yù)算管理、彈藥采購以及安全檢查等,確保管理制度得到有效落實(shí)。除此之外,還應(yīng)根據(jù)實(shí)際作業(yè)需求,合理對作業(yè)站點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,包括位置以及配置等多個(gè)方面,持續(xù)優(yōu)化作業(yè)結(jié)構(gòu)、方法等,提升作業(yè)能效,在保障作業(yè)效果的同時(shí),降低成本投入,全面確保人工影響天氣作業(yè)效果和能力[4]。
為保障災(zāi)害預(yù)防效果,人工影響天氣作業(yè)時(shí)機(jī)的控制是十分重要的。對此,應(yīng)加強(qiáng)對于當(dāng)?shù)靥鞖庖约岸唐谔鞖獾谋O(jiān)控和預(yù)測,以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全以及農(nóng)業(yè)種植需求為核心,合理利用自然云汽資源,積極主動展開人工影響天氣作業(yè),合理制定作業(yè)計(jì)劃。對于干旱情況較為嚴(yán)重的春季和秋季,空氣相對更為干燥,因此也是重點(diǎn)防火階段,需要與相關(guān)部門進(jìn)行協(xié)同交流,展開人工增雨工作,以此保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。對于寒潮、冷空氣高發(fā)季節(jié),如10月、11月、4月、12月和3月,應(yīng)建立天氣預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng),多部門展開協(xié)同預(yù)防工作,合理采取相應(yīng)人工影響天氣措施,如對流季節(jié)的防雹措施等。除此之外,還應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物種植情況,根據(jù)作物生長發(fā)育需求,合理制定作業(yè)部署方案,在防災(zāi)免災(zāi)的同時(shí),輔助農(nóng)業(yè)種植發(fā)展。由于天氣情況本身變化無常,為強(qiáng)化人工影響天氣作業(yè)效果,還應(yīng)進(jìn)一步提高反應(yīng)速度和作業(yè)速度,在出現(xiàn)突發(fā)情況時(shí),需要把握好處理時(shí)機(jī),最大程度上避免自然氣候?yàn)?zāi)害給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植帶來的不良影響。
人工影響天氣作業(yè)涉及的內(nèi)容、物料以及部門相對較多,為保障作業(yè)順利推進(jìn),需要加強(qiáng)對于人工影響天氣作業(yè)當(dāng)中彈藥管理的重視。
第一,為各個(gè)作業(yè)站配備專業(yè)防爆箱和智慧平臺,定期進(jìn)行檢查,嚴(yán)格規(guī)劃、審批作業(yè)空域。第二,加強(qiáng)彈藥質(zhì)量管理,確保彈藥質(zhì)量,嚴(yán)禁不達(dá)標(biāo)彈藥進(jìn)入倉庫,做好入庫檢查工作,并定期對庫內(nèi)彈藥質(zhì)量、性能以及使用期限進(jìn)行檢查,妥善處置過期或者故障彈藥。第三,結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H氣候特點(diǎn)以及人工影響作業(yè)需求,制定彈藥采購計(jì)劃,展開預(yù)算編制,避免人工影響天氣作業(yè)受到影響。第四,構(gòu)建彈藥管理系統(tǒng),嚴(yán)格控制彈藥出入庫管理,明確每顆彈藥的狀態(tài)和用途。第五,加強(qiáng)對于相關(guān)工作人員資質(zhì)、能力的檢驗(yàn),確保其持證上崗,具備實(shí)踐操作能力。第六,加強(qiáng)對于不同天氣情況的監(jiān)控和分析,并結(jié)合實(shí)際災(zāi)害情況,如云層頂端的溫度、云層內(nèi)部冰晶濃度、雪晶濃度等,以此合理選擇人工影響天氣的方法,確保人工影響天氣作業(yè)的針對性以及有效性[5]。
綜上所述,赤峰市本身氣候情況較差,存在干旱、雨水集中等不良情況,對于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植產(chǎn)生了極大影響,在此情況下,為降低自然氣候?yàn)?zāi)害對農(nóng)業(yè)種植的影響,需要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況、天氣變化特點(diǎn),合理采用人工影響天氣的方式,如人工增雨、增雪,防雹、防霜措施,結(jié)合實(shí)際需求,選擇合理的催化劑。此外,為保障人工影響天氣作業(yè)效果,同時(shí)還需要構(gòu)建作業(yè)安全管理體系,加強(qiáng)對于天氣情況的監(jiān)控和預(yù)測分析,并以此為依據(jù)明確作業(yè)時(shí)間,加強(qiáng)對于彈藥等方面的管理重視,充分滿足人工影響天氣作業(yè)要求,保障作業(yè)效果。