我国人工影响天气工作进展及主要技术研究

摘 要：人工影响天气是通过向云中播撒催化剂的方法，使某些局地天气过程朝着有利于人类的方向转化的一项科学技术。文章较为详细的阐述了我国人工影响天气的发展情况，人工影响天气主要的技术手段以及人工影响天气急需完善解决的几个问题。

关键词：人工影响；天气发展概况；技术问题

人工影响天气的研究始于20世纪40年代，在70年代达到了巅峰。目前，中国、美国、俄罗斯、以色列、南非、泰国、印度、印度尼西亚、墨西哥、阿根廷、澳大利亚、日本、阿联酋和古巴等国继续开展着人工影响天气工作的研究。

1 我国人工影响天气发展情况概述

经过近几十年的发展，我国人工影响天气作业规模已居世界第一。目前，全国已有30多个省、区、市开展了人工影响天气作业，人工增雨作业面积已达到300万平方公里，人工防雹作业面积也已达44万平方公里。随着新技术的广泛应用，人工影响天气已在抗旱防雹、火灾防护、生态环境保护、重大社会活动保障等众多领域大显身手。

我国人工影响天气之所以能够快速发展，取决于管理工作不断改进和加强。1994年，国务院批准设立了以中国气象局为牵头单位，并由15个成员机构组成的“全国人工影响天气协调会议制度”。各级政府部门也不断强化对人工影响天气工作的组织领导，逐步形成了由各级政府负总责、相关气象主管部门对口管理的管理模式。在经费投入上，也形成了以地方财政投入为主的经费管理机制。自2007年以来，国家-省-地-县的四级业务管理体制已全面形成。

2 人工影响天气主要技术

2.1 人工增雨技术

自然界中有些降水云，自然降水效率不高，可通过人工影响的方式，提高其降水效率。主要方法是在整个降水过程中的某些环节，在特定范围内施放相应的催化剂，促使降水云层以及降水按照设想的情况快速发展，达到增雨的目的。

2.1.1 层状冷云人工增雨

该技术是指在温度低于0℃的过冷云中，通过播撒液氮、碘化银等催化剂，使云层内部冰晶的含量增加，从而达到引发降水或使降水强度增大的目的。

层状冷云人工增雨条件为：云和降水过程处于发展或持续阶段，云层较厚，有持续上升气流，云底较低，有过冷水，同时冰晶浓度较低。作业人员利用数值模式，分析雷达、卫星、探空仪观测到的云、降水宏观特征和云微物理特征，确定催化剂施放位置和施放时机。

在系统性滑升形成的层状云中，上升速度相对较小，施放催化剂的位置较高，目的是冰晶形成后，能较大限度的利用云层自身的增长条件。由于水汽凝华增长速度与温度有关，因此要选择云中过冷水区施放催化剂。我国研制的碘化银焰剂在较高温度下成核率高，可以在-6℃以下条件下使用。

层状云催化剂播撒方式包括飞机播云作业、地面高炮发射含催化剂的炮弹入云作业、地面火箭发射含催化剂的火箭弹入云作业、地面燃烧炉燃烧含催化剂的焰条作业等。

2.1.2 暖云人工增雨

该技术是指向云中播撒食盐、氯化钙等吸湿性颗粒，促进云中水滴碰并增长，从而达到诱发暖云降水或增大降水强度的目的。

我国在20世纪60年代曾使用盐粉催化对流云，提出了大颗粒、大剂量的催化方法。近年来，我国也开始了吸湿性粒子的观测、吸湿性焰剂的研究和外场催化试验。吸湿性催化剂一般利用飞机在云底附近播撒，也可在高山上接近云底的位置，用地面燃烧炉进行播撒。

2.2 人工防雹

每年因为冰雹灾害，我国有数千万亩农田受灾，造成了巨大的经济损失。而人工防雹是减轻雹灾损失的最为有效的手段之一。

一般采用以下几种方式进行人工防雹：（1）在发展旺盛的积雨云中，存在雹胚形成区，向其中播入人工冰核，通过凝华、碰冻、增长过程，很快形成毫米尺度的人工雹胚，并同自然雹胚争夺云中的过冷水，达到抑制较大冰雹形成的目的。（2）在雹胚形成区播撒吸湿性催化剂，形成较大云滴，通过有效碰并增长随后产生冻结，充分减少液态水的含量，延迟自然冰雹生长，降低其轨迹。（3）在云内同时引发动力干扰，包括发动下沉气流使积雨云提前解体或破坏冰雹增长区的动态平衡场，使未及增大的冰雹提前降落或激发多个小单体的云早期发展，使产生对流运动的不稳定能量先期释放，不会累积，减小多单体的强度，减少雹灾损失。（4）人工大量播撒冰核直接进入雹胚形成区或冰雹增长区，使云中过冷水直接冻结完全冰晶化，不形成霰，不致产生冰雹，原有的雹胚和冰雹不能增长。

随着科技创新不断加强，成果转化不断深入，我国在积雨云识别技术、云中微物理过程、冰雹形成机理及天气特征、催化技术发展等方面取得了一系列研究成果，使人工防雹总体水平有了大幅提升。

2.3 人工消雾

冬春季是我国雾的多发季节。南方多为暖雾，过冷雾相对较少，而北方多为过冷雾。雾的出现，不但容易诱发多种疾病，对于人们的出行，也造成很大不便。

针对暖雾和冷雾，人工消雾的原理和方法有明显不同。人工消除暖雾一般采用的方法有以下几种：（1）加热法，利用燃烧等手段加热含雾空气，使雾滴蒸发来消除大雾。（2）吸湿剂法，向空气中播入盐粉、氯化钙等吸湿作用强而又不危害环境的颗粒，通过这些颗粒较强的吸水作用降低相对湿度，促进雾滴蒸发消失，同时，这些颗粒物吸水增大到一定程度后，会在下落过程中碰并结合一部分雾滴，使能见度逐步转好。（3）混合扰动法，该方法是通过直升机的悬停作用或慢飞，将雾区上空干燥的空气卷入雾中，使雾滴蒸发，同样也会使能见度逐步转好。

人工消除冷雾，主要是向雾中播撒碘化银等人工冰核或是液氮、干冰、液态二氧化碳等制冷剂，使过冷雾中形成一定量的冰晶，冰晶形成后，雾滴会蒸发，并在冰晶表面凝华，同时冰晶在下落过程中还会碰冻一部分雾滴，使过冷雾逐步消失，能见度改善。

3 急需完善解决的问题

3.1 相关技术问题

雷达、卫星、飞机等探测手段的应用应进一步加强，要研究开发不同类云降水监测技术，完善云降水和催化过程实施的实时监测识别系统；对于不同降水云层的催化方法、催化时机、催化工具等技术指标需不断完善；要研发更加高效的催化剂，优化改进催化设备，完善作业催化系统。

3.2 经费投入机制

目前，国家级的科研投入经费较少，主要投入方式仍是以地方财政投入为主，这种经费投入机制对我国人工影响天气的技术发展有较为严重的制约作用。今后应重点发挥国家级科研机构和科研人员的科技主导作用，在经费投入、装备使用等方面予以重点支持。

3.3 客观的效益评估

当前人工影响天气领域的关键技术难点之一便是效果评估。对人工影响天气效果如何定量分析的问题是亟待解决和不可回避的。当前我国的效果评估，在方法、物理证据及科学基础性等各方面都有待提高。研制物理检验、统计检验和数值模拟预测相结合的效果检验评估方法和经济效益评估方法应是今后攻关的主要任务。

4 结束语

人工影响天气还是一门发展中的科学，一些关键技术还需进一步研究。随着我国科技实力的增强，越来越多的高科技探测装备技术应用到人工影响天气作业中，必然会推动人工影响天气科技水平进步，使我国人工影响天气事业更快更好地发展。

参考文献

[1]楼小凤，王广河，张邢.人工增雨催化作业技术[J].气象知识，2012（2）：14-15.

作者简介：刘斌（1985-），男，籍贯：河北秦皇岛，学历：本科，职务：助理工程师，研究方向：气象水文保障。