基于云降水物理的人工影响天气技术探究

贺洪军　何洋　张宪冬　王东　贺鑫

【摘 要】人工影响天气技术中最重要的理论依据来源便是云降水物理，而其也是云降水物理非常重要的一个实践应用方向，两者之间的关系密不可分。现今我国对于人工影响天气的研究与实践投入都在世界上名列前茅，可见人工影响天气技术在我国天气研究领域所受到的重视程度。鉴此，本文将基于云降水物理对人工影响天气技术进行探究，希望能够对我国人工影响天气技术起到一定程度的促进作用。

【关键词】云降水物理；人工影响天气；技术探究

在最近的几十年中，人工影响天气技术得到了我国科学技术研究领域的广泛关注，而云降水物理作为人工影响天气技术的最主要理论来源，自然也备受重视。现今，云降水物理以及相关的人工影响天气技术的实际应用明显增加，与此同时理论研究日益完善，这使得人工影响天气手段得到了更加广泛的扩充以及进一步的完善。但是，相关的研究和实验并不能就此结束，而应该再接再厉，让基于云降水物理的人工影响天气技术更上一层楼。

1 云降水的不同发展阶段

降水可以分为几种：降雨、冰雹、浓雾等，同时在降水过程中所伴随的其他相关天气现象也会对降水的后果产生一定的影响。不同类型的云层以及其相关性质则成为了影响降水的直接原因，因此，针对不同云层进行研究并对数据进行整理归纳，以得到云层与各类降水情况的直接关系显得尤为必要。

1.1 积云

积云一般的形成时间都是在白天，而其形成速度一般来说也极为迅速，在几分钟之内就可以扩展至几公里的纵向距离。而在积云扩展到相当的成都之后，一般会出现异变的情况，从而出现砧状的云层结构，与此同时，下沉气流也会随之建立，其一般存在于积云的附近以及顶部，并且较为稳定。对于积云来说，气流的影响是极为重要的。比如说，当气流合适的时候，积云中的旋风水滴往往会随之横向或纵向运动，从而使得积云发展较为迅速。而当积云完全形成之后，如果对流流场不合适，气流对于悬浮液滴的作用较强，则往往会导致积云裂解。这种裂解最直接的后果便是在当地形成一场阵型降水。

1.2 层状云

层状云与积云很好区分，因为两者的基本形态有着很大的区别，前者厚而面积小，吼着其较薄，因而看起来显得透明，但覆盖面积极大，往往是占据天空较大的水平面积甚至是正片天空。层状云也可以进行分类，基本上分为四种：卷层云、卷云、高层云和雨层云。而其中的卷层云出现的时候往往预兆着未来不久的时间内将会出现降水。

1.3 积层混合云

积层混合云之所以称之为混合云，主要是由于其包含的云层种类并不单一，往往是由层状云中夹杂着对流云而形成的。层状云往往可以促进积云的形成与发展，不仅如此，层状云对于对流云也有着极其重要的作用。对流云的存在往往可以产生较高强度的降水，而且这类降水的持续时间也普遍较长。层状云一般可以为流云的持续存在提供较为饱和的环境[1]。不仅如此，层状云的发展也可以提供较大面积的上升气流，这使得积层混合云的降水短时间强度减弱，但持续时间延长。可以说，层状云极好的联系了积云和流云，使得云降水向良性发展。

2 基于云降水物理的人工影响天气技术

现在世界各国都在对云降水物理进行着全方位的研究，而我国的相关研究则于20世纪80年代才开始起步。但是本世纪初，我国的干旱少雨情况日益严峻，河水断流、草原林原荒漠化严重的实例屡见不鲜。同时，由于降水而带来的冰雹、雷暴等自然灾害对于我国各地的农业、工业等领域也有着较为严重的危害。这使得我国的对于云降水物理的研究更为重视，研究进度也在飞速提升。

2.1 人工防雹

现在我国天气预报部门对于地区冰雹的预报工作往往是依靠雷达进行的，因为雷达可以通过反射回来的电磁波对于冰雹的形状、密度、范围以及个体大小有着较为精确的判断，从而及时对冰雹灾害进行预警，使得地区的受灾损失降到最低。一般来说，能够产生冰雹的云层有四种：强单体雹云、弱单体雹云、传播雹云和多单体雹云[2]，基本上都是积云或者是积层混合云。从云层的命名上我们可以看出，不同雹云所产生的冰雹特点是截然不同的。而且，往往在云层中停留的时间越久，冰雹降落时所产生的破坏性也就越大。因此，在人工防雹时，往往是采用高炮轰击的方法——即用高射炮来轰击将会产生冰雹或者是正在产生冰雹的云层。高炮在轰击的时候，由于爆炸往往会使云层附近的气流产生较强波动，爆炸产生的冲击波也会将云层中已经形成的较大冰晶轰碎，以达到防雹的目的。除此之外，人工防雹也会采用催化剂技术，即使用合适的催化剂来影响云层内固态冰晶的形成，以达到防爆的目的。

2.2 人工降雨

干旱问题已经成为我国很多地区发展的一个绊脚石，荒原面积扩大，无论是林业、农业还是畜牧业都受到了严重的打击。而人工增雨则可以适当的缓解这些问题带来的危害。人工降雨必须要遵循一定的模式，首先就是要对云层的降水潜力进行评估。我们都知道，人工降雨的完成也是需要一定的成本的，如果进行了人工降雨的相关措施但是并不能达到预期的效果，也就得不偿失了。因此，在人工降雨之前工作人员必须对目标云层进行分析，以确定实施人工降雨后降水量能否达到缓解干旱的目的。云层中，能够不仅仅要注意固态冰晶与液态水之间的转化，也要注意水蒸气与液态水之间的转化，合理的进行评估是保障人工降雨成功的关键。其次，就是进行人工降雨的正式工作。人工降雨的方式有很多种，而现在比较常用的便是催化剂降雨和升温增雨。通过之前对于云层的介绍，我们可以看出，降雨潜力较大的便是积云和积层混合云，当云层的储水量达到人工降雨的标准之后，相关部门便可以采用相关方式进行降雨工作。催化剂的种类有很多，但是它们的作用机理基本上都是相同的，即使暖云中的水滴或者是冷云中的冰晶相互凝结，重量增加，从而使得云层无法承载，形成降雨。在实施完人工降雨的措施之后，就要对人工降雨的效果进行评估了。在不同的地区与不同的降水环境下，所需要采取的人工降水方式往往是不同的，因此我们必须对各种情况人工降雨的效果以及所采取的催化剂进行归纳整理与分析，只有这样才能尽可能的提高未来人工降雨的成功概率。

3 结语

我们可以看出，人工影响天气技术，无论是人工防雹还是人工增雨，对我我国都具有着极为重要的意义。因此，我们应该积极利用云降水物理学来指导人工影响天气技术，为我国的天气控制提供有利的条件。在将会出现冰雹的地区进行人工防雹措施，以减少恶劣天气带来的经济损失；在干旱少雨地区采用人工降雨技术以维持当地生态环境的稳定。我国的云降水物理研究起步较晚，因此我们更应该加强对该方面的研究，为我国的人工影响天气技术创造更好的实施条件。

【参考文献】

[1]何晖，高茜，刘香娥，周嵬，贾星灿.积层混合云结构特征及降水机理的个例模拟研究[J].大气科学，Chinese Journal of Atmospheric Sciences， 2015-02.

[2]尹金方，王东海，许焕斌，翟国庆，姜晓玲.冰核对云物理属性和降水影响的研究[J].地球科学进展，Advances in Earth Science，2015-03.

[责任编辑：王楠]