人工影響天氣在巴彥淖爾市氣象防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用研究

收稿日期：2023-12-10

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象局引導(dǎo)性創(chuàng)新基金項(xiàng)目（nmqxydcx202221）。

作者簡(jiǎn)介：劉繼東（1969—），男，內(nèi)蒙古烏拉特前旗人，副研級(jí)高級(jí)工程師，主要從事人工影響天氣及災(zāi)害性天氣預(yù)警研究。

摘 要：為了減少惡劣天氣帶來(lái)的危害，在氣象防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用人工影響天氣技術(shù)很有必要，能夠起到預(yù)防和控制惡劣天氣的作用，最大限度地減少經(jīng)濟(jì)損失，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全?；诖?，概述了人工影響天氣，探討了巴彥淖爾市氣象防災(zāi)減災(zāi)中人工影響天氣的應(yīng)用，并分析了人工影響天氣工作的現(xiàn)狀，提出了人工影響天氣在氣象防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：氣象防災(zāi)減災(zāi)；人工影響天氣；人工增雨；人工防雹；管理體系

中圖分類號(hào)：P48 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）03–0-03

全球氣候變化不斷加劇，氣象防災(zāi)減災(zāi)已成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)之一。作為內(nèi)蒙古自治區(qū)的一個(gè)重要城市，巴彥淖爾市面臨著氣象災(zāi)害頻發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，如冰雹、干旱、風(fēng)沙等問(wèn)題。在這種情況下，人工影響天氣的技術(shù)應(yīng)用被視為可能改善氣象條件、減輕災(zāi)害影響的有效途徑。人工影響天氣技術(shù)包括防雹、云雨增減、人工降雨等方法。目前，巴彥淖爾市7個(gè)旗縣全部開(kāi)展人影作業(yè)，其中，4個(gè)旗縣承擔(dān)增雨任務(wù)，6個(gè)旗縣承擔(dān)防雹任務(wù)；全市建設(shè)固定作業(yè)點(diǎn)87個(gè)，全部完成標(biāo)準(zhǔn)化改造；1架增雨飛機(jī)、84門防雹高炮、3部防雹火箭、6部增雨火箭、3部增雨煙爐全天候開(kāi)展人影作業(yè)?！笆濉逼陂g，全市高炮防雹累計(jì)作業(yè)1 148點(diǎn)次，消耗炮彈33 769發(fā)，保護(hù)面積24 832.1 km2，減少經(jīng)濟(jì)損失達(dá)9.8億元。作為一個(gè)自然環(huán)境相對(duì)脆弱的地區(qū)，巴彥淖爾市通過(guò)人工手段干預(yù)天氣，旨在提高氣象災(zāi)害的防御能力，減輕自然災(zāi)害對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)的負(fù)面影響。

1 人工影響天氣概述

人工影響天氣是一種利用科技手段對(duì)大氣的物理過(guò)程進(jìn)行人工干預(yù)，以達(dá)到減輕或避免氣象災(zāi)害的一種技術(shù)。在現(xiàn)代氣象科學(xué)中，人工影響天氣技術(shù)已經(jīng)逐漸成為防災(zāi)減災(zāi)的一種重要手段。對(duì)于巴彥淖爾市這樣氣象災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)而言，人工影響天氣技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提高氣象防災(zāi)減災(zāi)能力具有十分重要的意義。

人工影響天氣技術(shù)主要包括防雹、云雨增減、人工降雨等方法。該技術(shù)通過(guò)改變?cè)频奈⑽锢斫Y(jié)構(gòu)，影響云中水滴和冰晶的生成與消散，從而改變?cè)频慕邓匦浴Ｈ斯ぴ鲇陝t通過(guò)在云層中引入人工的冷凝核，促使云中水汽凝結(jié)形成雨滴。天氣影響技術(shù)則試圖通過(guò)改變局部氣象條件，達(dá)到影響天氣的目的。在巴彥淖爾市這個(gè)常年受到冰雹、干旱和風(fēng)沙侵襲的地區(qū)，人工影響天氣技術(shù)可以被應(yīng)用于增加降水、消減降雹、減緩沙塵暴等方面[1]。此外，該技術(shù)還可用于應(yīng)對(duì)極端天氣事件，如干旱、水旱災(zāi)害等，可在一定程度上減輕自然災(zāi)害對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)的不利影響。

雖然人工影響天氣技術(shù)在防災(zāi)減災(zāi)方面的潛力巨大，但也面臨著一系列技術(shù)挑戰(zhàn)和倫理考量。技術(shù)挑戰(zhàn)包括對(duì)大氣物理過(guò)程認(rèn)知的不足、技術(shù)成本高昂、操作難度等問(wèn)題。人工影響天氣的操作可能對(duì)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性產(chǎn)生潛在影響，因此，在推廣應(yīng)用時(shí)需要謹(jǐn)慎考慮倫理和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

2 巴彥淖爾市氣象防災(zāi)減災(zāi)中人工影響天氣的應(yīng)用

2.1 人工增雨

巴彥淖爾市常年受到干旱和風(fēng)沙侵襲，人工增雨技術(shù)成為一種有力的手段，旨在通過(guò)干預(yù)云層的微物理結(jié)構(gòu)，促使降水的形成，從而增加水資源供給，減輕干旱的影響[2]。人工增雨的基本原理是通過(guò)在云層中引入人工的冷凝核或冷凝劑，使云中的水汽凝結(jié)形成雨滴，從而促使降水發(fā)生。在實(shí)際應(yīng)用中，常用的冷凝核包括碘化銀、碘化鉀等物質(zhì)，通過(guò)飛機(jī)、火箭等平臺(tái)將這些物質(zhì)釋放至云層。人工增雨技術(shù)在一定程度上能夠增加降水量，為巴彥淖爾市提供更多的水資源。通過(guò)有選擇性地在云中投放冷凝核，可以引發(fā)云中水滴的凝結(jié)，從而形成降水，對(duì)緩解干旱、改善當(dāng)?shù)厮Y源短缺狀況具有積極的意義。

2.2 人工防雹

由于巴彥淖爾市的年均降雹日約15 d、成災(zāi)日約

7 d，為了減輕和防控冰雹災(zāi)害，做好人工防雹工作至關(guān)重要。具體要點(diǎn)如下：

（1）在市局已有新一代天氣雷達(dá)（C波段）的基礎(chǔ)上，在五原縣增設(shè)一部X波段亙波雷達(dá)，該雷達(dá)最佳探測(cè)范圍為75 km，涵蓋五原、臨河、杭后、磴口、中旗和的部分地區(qū)，并建立試驗(yàn)區(qū)，實(shí)現(xiàn)了大雷達(dá)監(jiān)測(cè)小雷達(dá)精細(xì)觀測(cè)的指揮作業(yè)體系，再配合電控高炮進(jìn)行人影作業(yè)指揮。

（2）電控改造。此項(xiàng)目計(jì)劃在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)先對(duì)8門高炮進(jìn)行自動(dòng)化改造，改造將選用隨州大方精密機(jī)電工程有限公司的人影DF37高炮遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。根據(jù)雷達(dá)覆蓋范圍及作業(yè)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化改造程度，將在以下作業(yè)點(diǎn)中選取高炮自動(dòng)化改造試驗(yàn)點(diǎn)：新安鎮(zhèn)生洼地作業(yè)點(diǎn)、蘇獨(dú)侖鎮(zhèn)永和村作業(yè)點(diǎn)；烏加河鎮(zhèn)西沙窩作業(yè)點(diǎn)、烏加河鎮(zhèn)聯(lián)豐作業(yè)點(diǎn)、德嶺山鎮(zhèn)烏蘭作業(yè)點(diǎn)、牧羊海場(chǎng)部作業(yè)點(diǎn)；勝豐鎮(zhèn)新紅作業(yè)點(diǎn)、新公中鎮(zhèn)豐聯(lián)作業(yè)點(diǎn)；八一鄉(xiāng)星光作業(yè)點(diǎn)；蠻會(huì)鎮(zhèn)紅星作業(yè)點(diǎn)。

（3）信息網(wǎng)絡(luò)搭建。人影指揮體系網(wǎng)絡(luò)建設(shè)縱向由市、縣延伸至作業(yè)點(diǎn)，橫向包括雷達(dá)處理軟件、作業(yè)指揮平臺(tái)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程電控高炮系統(tǒng)等。市、縣將通過(guò)內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行信息網(wǎng)絡(luò)傳輸，各旗縣氣象局與作業(yè)點(diǎn)之間將搭建內(nèi)網(wǎng)轉(zhuǎn)公網(wǎng)云服務(wù)的方式進(jìn)行作業(yè)指令下達(dá)及電控高炮端作業(yè)信息的回傳，實(shí)現(xiàn)雙向信息傳輸。

（4）作業(yè)流程設(shè)計(jì)。五原縣氣象局作為雷達(dá)處理系統(tǒng)的信息分發(fā)處理中心，第一時(shí)間將雷達(dá)基數(shù)據(jù)傳輸至巴彥淖爾市氣象局人影指揮中心、烏拉特前旗氣象局、臨河區(qū)氣象局、杭錦后旗氣象局、磴口縣氣象局、烏拉特中旗氣象局，通過(guò)雷達(dá)處理軟件對(duì)基數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示，并完成監(jiān)測(cè)資料、指標(biāo)分析、指導(dǎo)產(chǎn)品、指令信息和作業(yè)信息等數(shù)據(jù)的處理、管理、存儲(chǔ)和發(fā)布。各旗縣氣象局通過(guò)專網(wǎng)和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將指令信息發(fā)送至電控高炮系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)完成后將仰角、方位角、發(fā)射炮彈數(shù)量等作業(yè)信息傳輸至指揮中心[4]。

2.3 人工增雪

巴彥淖爾市地區(qū)冬季降雪稀少，而冰雪覆蓋對(duì)保護(hù)土壤、緩解水資源壓力等具有重要意義。因此，人工增雪技術(shù)成為一項(xiàng)潛在的應(yīng)用，通過(guò)在適當(dāng)條件下促使云中的水汽結(jié)晶形成雪，達(dá)到增加雪量的目的。人工增雪的基本原理是在云層中引入冷凝核，使云中的水汽在其周圍結(jié)晶形成雪花，最終實(shí)現(xiàn)增雪的目的。通常使用的冷凝核包括各種親水性的物質(zhì)，如碘化銀、硫酸銨等。這些物質(zhì)可通過(guò)飛機(jī)、火箭等平臺(tái)投放至云層，促使云中水汽凝結(jié)成雪。人工增雪技術(shù)的應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在冬季增加雪量、提高積雪深度，從而在一定程度上改善水資源存儲(chǔ)情況、增強(qiáng)冰雪覆蓋的保溫效應(yīng)，有助于緩解冬季土壤干燥、改善生態(tài)環(huán)境，同時(shí)為春季融雪提供水源，對(duì)水資源的平衡具有積極的影響[5]。

2.4 人工消霧

巴彥淖爾市由于地形、氣象條件等因素，大霧天氣較為常見(jiàn)，尤其是在冬季。這種大霧天氣容易導(dǎo)致交通不便、能見(jiàn)度降低，增加事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。因此，人工消霧技術(shù)的應(yīng)用已成為提高交通安全、減少大霧對(duì)城市正常生活秩序的影響的一項(xiàng)重要措施。人工消霧的基本原理是通過(guò)引入消霧劑，改變大氣中水滴的大小和分布，使其更易于沉降，從而減少霧氣的濃度和縮短持續(xù)時(shí)間。常見(jiàn)的消霧劑包括聚合物、表面活性劑等，這些物質(zhì)可以通過(guò)空中噴灑、地面釋放等方式投放至大氣。人工消霧技術(shù)的應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在提高大霧天氣的能見(jiàn)度，減少交通事故的發(fā)生，提高城市的運(yùn)行效率。通過(guò)人工消霧，可以在一定程度上緩解大霧對(duì)交通運(yùn)輸、航空運(yùn)行等方面的不利影響，提高城市的氣象防災(zāi)減災(zāi)能力。

3 人工影響天氣工作的現(xiàn)狀

3.1 人工影響天氣管理體系不健全

首先，在實(shí)施人工影響天氣操作時(shí)，對(duì)氣象條件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)是至關(guān)重要的，可以確保操作的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。但巴彥淖爾市在人工影響天氣方面的監(jiān)測(cè)和預(yù)警機(jī)制不夠完善，監(jiān)測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娴牟蛔銓?dǎo)致在實(shí)施人工影響天氣時(shí)的信息滯后，影響了作業(yè)的效果[6]。

其次，人工影響天氣是一項(xiàng)涉及多領(lǐng)域、多專業(yè)的綜合性工作，需要有明確的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)實(shí)施[7]。巴彥淖爾市缺乏相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，操作流程不統(tǒng)一和操作程序標(biāo)準(zhǔn)化缺乏，導(dǎo)致在人工影響天氣工作中存在操作的不一致性。

再次，人工影響天氣工作需要多個(gè)部門的協(xié)同合作，包括氣象部門、環(huán)保部門、交通運(yùn)輸部門等，但實(shí)際上存在管理體系協(xié)同性不足的問(wèn)題，不同部門之間信息共享不暢，合作機(jī)制不夠靈活，影響人工影響天氣技術(shù)的綜合應(yīng)用效果。

最后，人工影響天氣工作的實(shí)施需要公眾的理解和支持，而當(dāng)前缺乏有效的公眾參與和溝通機(jī)制。公眾不了解人工影響天氣的操作目的、方法及可能的影響，缺乏有效的信息溝通和教育，導(dǎo)致公眾對(duì)這一科學(xué)技術(shù)的誤解和不信任。

3.2 實(shí)施技術(shù)成熟度不夠

但在人工影響天氣技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中存在實(shí)施技術(shù)成熟度不夠的問(wèn)題，涉及技術(shù)的可操作性、穩(wěn)定性及對(duì)復(fù)雜氣象系統(tǒng)的準(zhǔn)確理解。在實(shí)際操作中，人工影響天氣技術(shù)的可操作性受到限制，包括投放消霧劑、增雨劑或增雪劑的技術(shù)難度、操作設(shè)備的性能穩(wěn)定性等問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，操作人員需要具備高度的專業(yè)技能，而缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和培訓(xùn)可能導(dǎo)致操作不當(dāng)，影響技術(shù)的實(shí)施效果。人工影響天氣的實(shí)施需要相關(guān)人員深刻認(rèn)識(shí)復(fù)雜氣象系統(tǒng)，包括對(duì)云層結(jié)構(gòu)、水汽分布、溫度梯度等方面的理解。而巴彥淖爾市的氣象觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測(cè)手段存在一些不足，導(dǎo)致對(duì)當(dāng)?shù)貧庀笙到y(tǒng)認(rèn)知的不足，影響人工影響天氣技術(shù)的操作準(zhǔn)確性[8]。

3.3 工作人員的素質(zhì)有待提高

人工影響天氣涉及氣象學(xué)、大氣科學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)，而當(dāng)前部分操作人員缺乏對(duì)氣象系統(tǒng)、云層結(jié)構(gòu)、水汽分布等基礎(chǔ)概念的深入理解，導(dǎo)致操作不科學(xué)、不準(zhǔn)確。實(shí)施人工影響天氣技術(shù)需要操作人員具備高度的操作技能，涉及飛行操作、設(shè)備調(diào)控、作業(yè)位置、作業(yè)時(shí)機(jī)、作業(yè)量等方面。但實(shí)際上人工影響天氣的操作人員的操作技能水平不足，導(dǎo)致在技術(shù)實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)操作不當(dāng)、設(shè)備失控等問(wèn)題，影響技術(shù)的效果和安全性。人工影響天氣的操作過(guò)程中，可能面臨氣象條件的突變、設(shè)備故障等突發(fā)狀況，操作人員需要具備足夠的應(yīng)變能力，迅速做出正確的決策以應(yīng)對(duì)問(wèn)題。但當(dāng)前部分工作人員煩人應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況能力不足，導(dǎo)致操作的延誤或不當(dāng)處理。此外，人工影響天氣工作中，安全性是至關(guān)重要的考量因素，但一些操作人員安全意識(shí)和規(guī)范意識(shí)不強(qiáng)，導(dǎo)致在技術(shù)實(shí)施中出現(xiàn)安全隱患，影響到工作人員人身安全。

4 人工影響天氣在氣象防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用的優(yōu)化措施

4.1 完善人工影響天氣管理體系

首先，建立健全的監(jiān)測(cè)和預(yù)警機(jī)制。通過(guò)引入高精度的氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備，建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，確保對(duì)氣象條件的及時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)，建立預(yù)警機(jī)制，快速響應(yīng)突發(fā)氣象事件，增強(qiáng)實(shí)施人工影響天氣的時(shí)效性。其次，制定相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，明確人工影響天氣的操作流程、操作標(biāo)準(zhǔn)以及技術(shù)參數(shù)，規(guī)范操作人員的行為，增強(qiáng)技術(shù)的操作可靠性和穩(wěn)定性[9]。最后，加強(qiáng)各部門之間的信息共享和合作機(jī)制，增強(qiáng)管理體系的協(xié)同性。人工影響天氣技術(shù)涉及多個(gè)部門的協(xié)同合作，包括氣象部門、環(huán)保部門、交通運(yùn)輸部門等，需要確保各部門之間暢通的信息傳遞和高效的合作模式。

4.2 加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)

首先，建立專業(yè)人才培訓(xùn)機(jī)制，為操作人員提供系統(tǒng)化、全面的培訓(xùn)，包括氣象學(xué)、大氣科學(xué)、操作技能等方面的知識(shí)。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)與人工影響天氣技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用需求相契合，確保操作人員具備足夠的專業(yè)知識(shí)和技能。其次，為提高操作人員的實(shí)際操作水平，應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，通過(guò)模擬操作、實(shí)地演練等方式，使操作人員熟練掌握技術(shù)操作過(guò)程，提高其應(yīng)對(duì)復(fù)雜氣象環(huán)境和突發(fā)狀況的能力[10]。再次，加強(qiáng)對(duì)氣象專業(yè)人才的培養(yǎng)和引進(jìn)工作，確保在人工影響天氣技術(shù)研究和實(shí)施中能夠擁有更多的專業(yè)人才支持。與高校、科研機(jī)構(gòu)合作，建立人才培養(yǎng)渠道，為氣象防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域輸送更多高素質(zhì)的專業(yè)人才。最后，鼓勵(lì)開(kāi)展相關(guān)領(lǐng)域的科研工作，激發(fā)人才的創(chuàng)新潛力。設(shè)立專項(xiàng)資金支持科研項(xiàng)目，鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)和個(gè)人進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)人工影響天氣技術(shù)在氣象防災(zāi)減災(zāi)中的不斷發(fā)展。

4.3 推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新升級(jí)

首先，增加資金和資源支持研發(fā)工作，設(shè)立專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，支持科研機(jī)構(gòu)、高校和企業(yè)在人工影響天氣技術(shù)方面的研究和開(kāi)發(fā)，推動(dòng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新[11]。其次，借鑒和吸收國(guó)際先進(jìn)的氣象科技和人工影響天氣技術(shù)成果，拓展國(guó)際合作與交流。加強(qiáng)國(guó)際合作，可以獲取更多的先進(jìn)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和資源，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新的升級(jí)。再次，結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，提高人工影響天氣技術(shù)的智能化水平。利用大數(shù)據(jù)分析，深入理解氣象系統(tǒng)的復(fù)雜性，通過(guò)人工智能算法提高技術(shù)的預(yù)測(cè)和操作精度，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的人工影響。最后，不斷改進(jìn)人工影響天氣的操作技術(shù)和設(shè)備，提高其穩(wěn)定性和可靠性[12]。采用先進(jìn)的操作設(shè)備、引入新型的增雨劑和消霧劑等技術(shù)手段，以適應(yīng)不同氣象條件下的操作需求，增強(qiáng)技術(shù)的適用性和可行性。

5 結(jié)束語(yǔ)

氣象防災(zāi)減災(zāi)中大力開(kāi)展人工影響天氣工作，借助前沿技術(shù)手段，能夠針對(duì)區(qū)域氣象災(zāi)害有效防控，起到預(yù)防和減輕災(zāi)害的作用，對(duì)保障區(qū)域生產(chǎn)生活穩(wěn)定具有重要意義。因此，相關(guān)部門應(yīng)通過(guò)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新升級(jí)，不斷提高人工影響天氣技術(shù)的水平，使其更好地適應(yīng)巴彥淖爾市氣象防災(zāi)減災(zāi)的實(shí)際需求，促進(jìn)城市的安全和發(fā)展及農(nóng)牧業(yè)增產(chǎn)增收。

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[9] 徐建飛，王華，李佳奇.人工影響天氣在防災(zāi)減災(zāi)中的作用及發(fā)展思考[J].新農(nóng)業(yè)，2022（13）：89-90.

[10] 尹蕭羽.人工影響天氣在農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)中的作用及對(duì)策分析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2022，12（6）：134-136.

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[12] 李月英，張健，國(guó)文哲，等.衡水市氣象防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急管理體系建設(shè)狀況初步分析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2022，12（5）：24-26.