人工增雨对雾霾空气环境质量影响研究

赵 月 曲道宏 崔修来 王 焕

（1、营口市人工影响天气办公室办公室，辽宁 营口115001 2、营口市城乡建设与公用事业中心，辽宁 营口115001 3、营口市气象局，辽宁 营口115001）

PM2.5 是雾霾天气的元凶，空气中PM2.5 超标会对人体的呼吸系统和心血管系统造成不可逆转的损害，为了减少极端雾霾天气对经济生产及日常生活造成的损失，大多数城市通常会采取飞机或火箭弹人工增雨作业的方式来改善城市的空气环境质量。人工增雨，顾名思义，通常指的是人为施加条件来使云滴迅速凝结最后形成降雨的过程。人工影响天气是人们借助现代科技手段，对局部大气能够施加一定的影响，从而能够最大程度避免不利天气对生产生活造成的经济损失。目前人工影响天气作业主要集中在增雨以及降雹两个方面，我国的水资源并不充足，人工增雨作业不仅能够满足农业发展的用水需求，而且也能够减少空气中的有害物质。因此如何选择最为合适的天气条件，提高人工增雨作业的成功率，便成为未来学术研究的一个热点。

1 雾霾形成的原因及危害

1.1 雾霾形成的原因。雾霾形成既有气象因素的原因，也有人为因素的影响。就气象因素而言，气象因素不仅包括湿度、温度，而且还包括风速、风向等等。平面扩散最主要的影响因素是风速，在风速较小的时候，污染物的扩散速度也会放缓。由于受到土地、经济等因素的影响，现代建筑建造的越来越高，楼与楼之间的间距也越来越小，这使得从郊区或城市外流经城市的气流被阻塞，从而将穿堂风变为了静风，悬浮在空气中的颗粒物也就无法扩散。颗粒物聚集，当气候条件符合时，就很容易形成雾霾天气。逆温层也是雾霾天气形成的一个气候因素，逆温层就好似是覆盖在城市上空的锅盖，是高空中的气温高于低海拔地区气温的现象，这使得低海拔大气中的垂直运动受到了限制。悬浮在空气中的颗粒因此也很难向高空漂浮，最终在低空和地面附近形成了薄雾。就人为因素而言，改革开放使我国近代工业得到了长足的发展，工厂的数量逐渐增多，工厂向空气中排放技术处理不达标的黑烟，这是雾霾天气形成的一个重要因素。汽车尾气排放也是雾霾日益严重的一个原因，经济的发展使私家车数量增多，私家车排放的尾气中包含化石燃料、硫化物等等，这些污染物排放到空气中后为雾霾形成提供了原料。

1.2 雾霾的危害。如果单纯从表面上来看，雾似乎不会对人体产生什么危害，但是实际上其中包含了很多对人体有害的物质，比如酸、碱等等。霾对人体的危害更大，因为霾中的颗粒物直径是比较小的，因此很容易通过呼吸系统进入支气管，甚至是肺部。相关研究发现，当雾霾天气严重时，肺癌的发病率也会随之提高。除此之外，这些有害的物质还会进入血液进而参与人体的新陈代谢。雾霾会使城市出现光化学烟雾事件，在1952 年英国伦敦曾经出现过一场光化学烟雾事件，最终导致了大约有10000 多人丧生。光化学烟雾是一种淡蓝色的气体，其具有很强的毒性，人在接触到这种气体时会出现比较强烈的反映，通常会造成人视力减退、呼吸困难。

2 人工增雨作业的流程

2.1 作业天气预报。在中央气象台业务内网上可以及时的查询短期集合预报产品，例如强度、移动的路径等等。各省根据气象台的预报来确定降水的量级、影响时段、范围，在结合云带演变时序图预估适宜人工增雨作业的时间。

2.2 云场模拟预报。人工增雨作业指挥人员通过专业的软件对潜力区云体加以分析，观察过冷水所在的温度层，如果海拔高度符合增雨的条件，那么就具有一定的增雨潜力。

2.3 监测作业设计。通过上述的分析，制定出详细的作业预案，预案中应当考虑作业的地域、作业的最佳时间、作业的工具等多方面的因素。在考虑多种因素后，对已有的预案加以完善，并对人工增雨作业进行实时的监督。

2.4 跟踪指挥作业。在完成作业设计之后，作业人员就会前往作业的地点，做相应的准备工作。为了确保人工增雨作业的准确性以及有效性，作业人员要及时与指挥人员联系，避免出现失误。

2.5 作业效果检验。通过对作业影响区以及非作业对比区的分析，来检验人工增雨作业的效果。

3 人工增雨作业对空气环境质量的影响

在没有降水的时期，对相关实验数据进行观察，发现7、8 月份的PM2.5 浓度最低，而冬季的浓度则是最高的。表明去掉降水对空气环境质量的影响，风向的变化使污染源减少，这时候的大气也比较干净。当冬季到来时，由于天气寒冷，北方用煤取暖致使污染物增多，加剧了空气环境质量的恶化。秋冬季降水能够有效清除大气中的污染物，减少雾霾天气的出现。我国降水主要集中在夏季，秋冬季降水较少，为了净化大气质量，避免大范围雾霾的出现，人工增雨技术便成为首要的选择。

从20 世纪50 年代开始，美国、俄罗斯等国的科学家经过长时间的理论研究以及科学实验，对本地云雨的特点有了全面的认识，随着人工影响天气技术的发展，证实了人影工作能够增加降雨。人工增雨和人工消雾都是比较常见的减少雾霾的人工作业方式，人工增雨被我国气象部门广泛的应用，产生了较好的清除雾霾的效果。

在人工增雨作业之后的一段时间内，PM2.5 的数量明显减少，这说明人工增雨作业确实能够在一段时间内改善大气环境，这种改善并不是瞬时性的。大量的实验数据表明，人工增雨是减少雾霾天气出现的有效手段，在人工增雨作业中，风和雨是必不可少的因素。降雨要尽可能的大一些，最好能够达到5mm 以上。除此之外，有效的风速也是必不可少的，最好能够达到5m/s 以上，因为大风能够使空气流动增加，降低污染物的快速扩散。人工增雨作业对空气污染物的指数也有具体的要求，尽量选择在轻度污染以上的时候，这时候的效果是最明显的，在空气指数优良的时候，人工增雨虽然也能够净化空气中的污染物，但是效果并不显著。通过对不同的降雨量加以分析研究，能够明显的看出，降雨量越大的时候空气质量也会得到更好的改善。总之，只有在天气条件符合增雨作业的要求时，才能减少大气中PM2.5 的含量，使空气质量得到优化。

4 提高人工增雨作业的成功率，切实提高大气质量

为了确保人工增雨作业能够对大气质量产生积极的影响，首先应当充分意识到人工增雨作业的重要性，全面的了解人工增雨作业的基本原理、技术特征、专业要求，从而提高人工增雨作业的成功率。与此同时，国家气象部门还应当对人工增雨作业所需的天气条件加以研究，只有在合适的天气条件实施人工增雨作业，才能够产生事半功倍的效果。如果天气条件不适宜进行人工增雨作业，那么不仅无法产生预期的效果，而且会造成资源的浪费，对于空气质量改善也没有任何帮助。除此之外，人工增雨作业的相关人员还应当在人工增雨作业后及时收集相关数据资料，并对数据做出科学的分析，观察人工增雨作业的天气要求、技术特征等诸多方面，从而使今后的人工增雨作业能够切实缓解空气环境质量不佳的情况。我国的人工增雨作业技术与欧美国家相比，起步是比较晚的，在资料积累、重视程度等方面也存在着一定的差距，因此为了促进人工增雨技术的发展，我们应当积极的与其他国家进行专业技术层面的交流，及时了解人工增雨技术的最新进展，对我国现有的人工增雨技术进行不断的创新，为人工增雨作业人员提供专业的培训，从而保证其能够在大气污染治理层面发挥应有的作用。

雾霾能够引发呼吸系统的疾病，如果人长时间处于雾霾天气之下，会使患各种癌症的几率会大幅度的增加。雾霾天气出现时，紫外线是较弱的，而紫外线的作用是杀菌，紫外线减弱很大程度上会加大传染病发生的可能。不仅如此，雾霾天气也会对交通产生十分不利的影响，雾霾天气下能见度降低，不仅影响人们的出行，而且还会使车祸事故频发，造成一定的财产损失。因此，如何减少雾霾天气出现的次数，便成为每个国家都应当考虑的的一件事情，如果放任大气环境进一步恶化，不仅会对国民经济造成一定的危害，而且会对人们的身体健康带来损伤，最终必然会付出相应的代价。因此全社会必须意识到雾霾治理的重要性，在实现经济繁荣发展的同时确保生态的可持续发展。人工增雨作业能够在降水较少时增加一定区域内的降水量，减少空气中PM2.5 的含量，对于雾霾治理来说是不可或缺的。当然，实现空气环境质量的显著提升并不是短时间内就实现的事情，这需要全社会统一起来，在人工增雨、人工消雾等技术手段的支持下，确保空气环境质量有显著的改变。