用科技“呼风唤雨”

■天 天/整理

由于科学知识有限，古人认为复杂的天气变化由“神仙”控制，因此，遇到干旱天气常举行祈雨仪式。如今，人类掌握了足够丰富的气象学知识，不仅可以及时预报天气，还能采用人工手段影响天气。

人工影响天气是指在一定的有利时机和条件下，通过人工催化等技术手段，对局部区域内大气中的物理过程施加影响，使其发生某种变化，从而达到减轻或避免气象灾害的一种措施。主要分为人工增雨、人工消云减雨、人工防雹、人工消雾等。

人工增雨

炎热的夏天里，要是能下一场雨总能凉快很多，但在某些极端天气下，有的地方会长时间不下雨，怎么办？这时便需要人工增雨了。

人工增雨是生活中最常见的人工影响天气的类型，它是在有利于降水的天气条件下，采取人工干预的方法，在自然降雨之外再增加部分降雨的一种科学手段。其原理是根据空中云的高度、厚度、浓度、范围等，向云体播撒致冷剂（如干冰、丙烷等）、结晶剂（如碘化银、碘化铅、硫化亚铁等）、吸湿剂（如食盐、尿素、氯化钙）和水雾，以弥补云中凝结核的不足，加速雨滴的生长，从而达到增加降水的目的。

人工增雨主要有两种方式：一是飞机播撒冷却剂或催化剂，二是向云层开炮或发射火箭。

提问：有时候天气很干旱，为何没有进行人工增雨？

回答：人工增雨并非“凭空造雨”，而是当天空中有适合开展作业的云团时，气象部门通过各种手段把降雨云团留住，让它多下一些雨。

向云层发射火箭

根据气象学原理，自然降水不仅需要一定的宏观天气条件，还需要满足云中的微物理条件，比如0℃以上的暖云中要有大水滴，0℃以下的冷云中要有冰晶，没有这些条件，天气形势、云层条件再好也不会下雨。

然而，这种微物理条件有时不具备，有时虽然具备但又不够充分。此时如果施加人工手段，就能使云层降雨或使雨量加大。

人工消云减雨

每次举行大型活动时，天气问题都成为热点话题，如何避免恶劣天气影响活动的开展？

人工消云减雨主要是在影响本地的降水云系的上风方进行一定规模的连续催化作业，设法改变自然云的降水状态或过程，抑制云和降水的发展，延缓、减弱降水过程，在局部区域改变降水的再分布。

人工消云减雨采用的方法主要包括提前降水、过量播撒和云内引发动力下沉，实际进行人工消云减雨作业时一般是上述技术方法的综合应用。

提问：人工消云减雨效果如何？实施过程安全吗？

回答：人工消云减雨以趋利避害为目的，对小范围且较弱的局地降水系统能起到一定效果，而对强降水过程、大范围深厚雨层云降水影响甚微。

在开展人工影响天气工作之前，相关人员会对作业的下垫面（人工影响的区域）进行全面调查。在确定火箭作业的区域和范围后，相关部门会通过广播、电视媒体等发布告示，说明作业起始时间、区域及设备类型，以便民众提前做好准备。

人工防雹

冰雹灾害是我国主要的气象灾害之一，具有形成和发展快、雹粒动能大等特点，往往给农业生产、建筑、电力、交通以及人民生命财产带来巨大损失。

作为冰雹防御的重要手段之一，人工防雹作业可以有效避免和减轻冰雹灾害，对防灾减灾有着积极作用。

人工防雹即采用人工方法对一个地区可能产生冰雹的云层施加影响，使云中冰雹胚胎无法发展成冰雹，或使小冰粒在变成冰雹前就降落到地面。

人工防雹的常见方法主要有两种。一是利用高射炮或火箭发射架向冰雹云中发射含有碘化银的炮弹，产生过量的人工冰核，通过“争食”云中的过冷水来防雹。二是让飞机直接飞入云中，在云中适合的部位播撒碘化银等催化剂，增加云中的冰晶，产生过量人工冰核。

提问：有人工防雹成功的例子吗？

回答：FAST 项目办公室主任张蜀新介绍，在贵州常见的冰雹、雷电、暴雨、凝冻等自然灾害中，“天眼”对冰雹最畏惧。

“天眼”的镜面反射面由4 000 多块小反射面组成，每块反射面的设计相当精巧，但其承重能力有限，一旦镜面受损，损失巨大。而“天眼”所在的位置恰恰处在黔南地区的冰雹带上。

鉴于此，贵州气象部门出台了《“天眼”冰雹灾害防御方案》，建立冰雹上下游联防机制；由省级人工影响天气部门主导，在全省范围内加大冰雹源地和冰雹路径上游区域防雹作业用弹量；成立技术小组，建立定期研究部署FAST冰雹联防工作机制和预警应急机制。

2019 年，贵州省485 个站次有35天开展了联防作业，使用人影弹上万发，火箭弹近百枚，最大限度地遏制了冰雹发展和雹灾形成，有效避免了“天眼”遭受冰雹袭击。

人工防雹操作现场

人工消雾

雾是接近地面的云，主要分为冷雾、暖雾和冰雾。针对不同类型的雾，人工消除的方法也有所不同。

消冷雾主要是向雾中播撒碘化银成冰剂或干冰、液氮、丙烷等制冷剂，由此产生大量冰晶，使其迅速增长沉降，降低雾的浓度。

消暖雾主要有三种方法：一是在雾中播撒氯化钙溶液和盐粉等吸湿剂，以形成沉降物，降低雾的浓度；二是向雾区喷射高温气体，以加热雾滴，使其蒸发；三是用螺旋桨搅动，使上下干、湿空气混合，消除雾气。

消冰雾原则上也使用加热法。

提问：人工消雾对环境有影响吗？

回答：人工消雾等影响天气的手段使用的催化剂主要是干冰、液氮、碘化银等，其中干冰和液氮汽化后变成二氧化碳和氮气，它们都是空气的组成部分，不会对环境产生任何影响。

常用的催化剂碘化银在人工影响天气作业中使用的量非常少，将其播撒到空气中后，碘化银微粒将作为人工冰核伴随降水沉降于地面。美国、俄罗斯等国家使用碘化银增雨的历史比较早，他们在长期进行人工影响天气的区域做过相关水样和土样测试分析，结果表明银离子含量远远达不到污染的程度，也不会破坏生态环境，人工影响天气作业是安全可靠的。