人工影响天气在巴彦淖尔市气象防灾减灾中的应用研究

收稿日期：2023-12-10

基金项目：内蒙古自治区气象局引导性创新基金项目（nmqxydcx202221）。

作者简介：刘继东（1969—），男，内蒙古乌拉特前旗人，副研级高级工程师，主要从事人工影响天气及灾害性天气预警研究。

摘 要：为了减少恶劣天气带来的危害，在气象防灾减灾中应用人工影响天气技术很有必要，能够起到预防和控制恶劣天气的作用，最大限度地减少经济损失，保障人民生命财产安全。基于此，概述了人工影响天气，探讨了巴彦淖尔市气象防灾减灾中人工影响天气的应用，并分析了人工影响天气工作的现状，提出了人工影响天气在气象防灾减灾中应用的优化措施。

关键词：气象防灾减灾；人工影响天气；人工增雨；人工防雹；管理体系

中图分类号：P48 文献标识码：B文章编号：2095–3305（2024）03–0-03

全球气候变化不断加剧，气象防灾减灾已成为社会各界关注的焦点之一。作为内蒙古自治区的一个重要城市，巴彦淖尔市面临着气象灾害频发的风险，如冰雹、干旱、风沙等问题。在这种情况下，人工影响天气的技术应用被视为可能改善气象条件、减轻灾害影响的有效途径。人工影响天气技术包括防雹、云雨增减、人工降雨等方法。目前，巴彦淖尔市7个旗县全部开展人影作业，其中，4个旗县承担增雨任务，6个旗县承担防雹任务；全市建设固定作业点87个，全部完成标准化改造；1架增雨飞机、84门防雹高炮、3部防雹火箭、6部增雨火箭、3部增雨烟炉全天候开展人影作业。“十三五”期间，全市高炮防雹累计作业1 148点次，消耗炮弹33 769发，保护面积24 832.1 km2，减少经济损失达9.8亿元。作为一个自然环境相对脆弱的地区，巴彦淖尔市通过人工手段干预天气，旨在提高气象灾害的防御能力，减轻自然灾害对当地经济、生态和社会的负面影响。

1 人工影响天气概述

人工影响天气是一种利用科技手段对大气的物理过程进行人工干预，以达到减轻或避免气象灾害的一种技术。在现代气象科学中，人工影响天气技术已经逐渐成为防灾减灾的一种重要手段。对于巴彦淖尔市这样气象灾害频发地区而言，人工影响天气技术的应用对提高气象防灾减灾能力具有十分重要的意义。

人工影响天气技术主要包括防雹、云雨增减、人工降雨等方法。该技术通过改变云的微物理结构，影响云中水滴和冰晶的生成与消散，从而改变云的降水特性。人工增雨则通过在云层中引入人工的冷凝核，促使云中水汽凝结形成雨滴。天气影响技术则试图通过改变局部气象条件，达到影响天气的目的。在巴彦淖尔市这个常年受到冰雹、干旱和风沙侵袭的地区，人工影响天气技术可以被应用于增加降水、消减降雹、减缓沙尘暴等方面[1]。此外，该技术还可用于应对极端天气事件，如干旱、水旱灾害等，可在一定程度上减轻自然灾害对当地社会、经济和生态系统的不利影响。

虽然人工影响天气技术在防灾减灾方面的潜力巨大，但也面临着一系列技术挑战和伦理考量。技术挑战包括对大气物理过程认知的不足、技术成本高昂、操作难度等问题。人工影响天气的操作可能对生态环境和生物多样性产生潜在影响，因此，在推广应用时需要谨慎考虑伦理和生态风险。

2 巴彦淖尔市气象防灾减灾中人工影响天气的应用

2.1 人工增雨

巴彦淖尔市常年受到干旱和风沙侵袭，人工增雨技术成为一种有力的手段，旨在通过干预云层的微物理结构，促使降水的形成，从而增加水资源供给，减轻干旱的影响[2]。人工增雨的基本原理是通过在云层中引入人工的冷凝核或冷凝剂，使云中的水汽凝结形成雨滴，从而促使降水发生。在实际应用中，常用的冷凝核包括碘化银、碘化钾等物质，通过飞机、火箭等平台将这些物质释放至云层。人工增雨技术在一定程度上能够增加降水量，为巴彦淖尔市提供更多的水资源。通过有选择性地在云中投放冷凝核，可以引发云中水滴的凝结，从而形成降水，对缓解干旱、改善当地水资源短缺状况具有积极的意义。

2.2 人工防雹

由于巴彦淖尔市的年均降雹日约15 d、成灾日约

7 d，为了减轻和防控冰雹灾害，做好人工防雹工作至关重要。具体要点如下：

（1）在市局已有新一代天气雷达（C波段）的基础上，在五原县增设一部X波段亘波雷达，该雷达最佳探测范围为75 km，涵盖五原、临河、杭后、磴口、中旗和的部分地区，并建立试验区，实现了大雷达监测小雷达精细观测的指挥作业体系，再配合电控高炮进行人影作业指挥。

（2）电控改造。此项目计划在试验区内先对8门高炮进行自动化改造，改造将选用随州大方精密机电工程有限公司的人影DF37高炮远程控制系统。根据雷达覆盖范围及作业点标准化改造程度，将在以下作业点中选取高炮自动化改造试验点：新安镇生洼地作业点、苏独仑镇永和村作业点；乌加河镇西沙窝作业点、乌加河镇联丰作业点、德岭山镇乌兰作业点、牧羊海场部作业点；胜丰镇新红作业点、新公中镇丰联作业点；八一乡星光作业点；蛮会镇红星作业点。

（3）信息网络搭建。人影指挥体系网络建设纵向由市、县延伸至作业点，横向包括雷达处理软件、作业指挥平台、信息网络系统、远程电控高炮系统等。市、县将通过内网进行信息网络传输，各旗县气象局与作业点之间将搭建内网转公网云服务的方式进行作业指令下达及电控高炮端作业信息的回传，实现双向信息传输。

（4）作业流程设计。五原县气象局作为雷达处理系统的信息分发处理中心，第一时间将雷达基数据传输至巴彦淖尔市气象局人影指挥中心、乌拉特前旗气象局、临河区气象局、杭锦后旗气象局、磴口县气象局、乌拉特中旗气象局，通过雷达处理软件对基数据进行处理显示，并完成监测资料、指标分析、指导产品、指令信息和作业信息等数据的处理、管理、存储和发布。各旗县气象局通过专网和信息网络系统将指令信息发送至电控高炮系统进行作业，作业完成后将仰角、方位角、发射炮弹数量等作业信息传输至指挥中心[4]。

2.3 人工增雪

巴彦淖尔市地区冬季降雪稀少，而冰雪覆盖对保护土壤、缓解水资源压力等具有重要意义。因此，人工增雪技术成为一项潜在的应用，通过在适当条件下促使云中的水汽结晶形成雪，达到增加雪量的目的。人工增雪的基本原理是在云层中引入冷凝核，使云中的水汽在其周围结晶形成雪花，最终实现增雪的目的。通常使用的冷凝核包括各种亲水性的物质，如碘化银、硫酸铵等。这些物质可通过飞机、火箭等平台投放至云层，促使云中水汽凝结成雪。人工增雪技术的应用效果主要体现在冬季增加雪量、提高积雪深度，从而在一定程度上改善水资源存储情况、增强冰雪覆盖的保温效应，有助于缓解冬季土壤干燥、改善生态环境，同时为春季融雪提供水源，对水资源的平衡具有积极的影响[5]。

2.4 人工消雾

巴彦淖尔市由于地形、气象条件等因素，大雾天气较为常见，尤其是在冬季。这种大雾天气容易导致交通不便、能见度降低，增加事故发生的风险。因此，人工消雾技术的应用已成为提高交通安全、减少大雾对城市正常生活秩序的影响的一项重要措施。人工消雾的基本原理是通过引入消雾剂，改变大气中水滴的大小和分布，使其更易于沉降，从而减少雾气的浓度和缩短持续时间。常见的消雾剂包括聚合物、表面活性剂等，这些物质可以通过空中喷洒、地面释放等方式投放至大气。人工消雾技术的应用效果主要体现在提高大雾天气的能见度，减少交通事故的发生，提高城市的运行效率。通过人工消雾，可以在一定程度上缓解大雾对交通运输、航空运行等方面的不利影响，提高城市的气象防灾减灾能力。

3 人工影响天气工作的现状

3.1 人工影响天气管理体系不健全

首先，在实施人工影响天气操作时，对气象条件的实时监测和准确的预测是至关重要的，可以确保操作的时效性和准确性。但巴彦淖尔市在人工影响天气方面的监测和预警机制不够完善，监测设备和数据传输等方面的不足导致在实施人工影响天气时的信息滞后，影响了作业的效果[6]。

其次，人工影响天气是一项涉及多领域、多专业的综合性工作，需要有明确的规范和标准来指导实施[7]。巴彦淖尔市缺乏相关的规范和标准，操作流程不统一和操作程序标准化缺乏，导致在人工影响天气工作中存在操作的不一致性。

再次，人工影响天气工作需要多个部门的协同合作，包括气象部门、环保部门、交通运输部门等，但实际上存在管理体系协同性不足的问题，不同部门之间信息共享不畅，合作机制不够灵活，影响人工影响天气技术的综合应用效果。

最后，人工影响天气工作的实施需要公众的理解和支持，而当前缺乏有效的公众参与和沟通机制。公众不了解人工影响天气的操作目的、方法及可能的影响，缺乏有效的信息沟通和教育，导致公众对这一科学技术的误解和不信任。

3.2 实施技术成熟度不够

但在人工影响天气技术实际应用中存在实施技术成熟度不够的问题，涉及技术的可操作性、稳定性及对复杂气象系统的准确理解。在实际操作中，人工影响天气技术的可操作性受到限制，包括投放消雾剂、增雨剂或增雪剂的技术难度、操作设备的性能稳定性等问题。在实际应用中，操作人员需要具备高度的专业技能，而缺乏相关经验和培训可能导致操作不当，影响技术的实施效果。人工影响天气的实施需要相关人员深刻认识复杂气象系统，包括对云层结构、水汽分布、温度梯度等方面的理解。而巴彦淖尔市的气象观测网络和监测手段存在一些不足，导致对当地气象系统认知的不足，影响人工影响天气技术的操作准确性[8]。

3.3 工作人员的素质有待提高

人工影响天气涉及气象学、大气科学等专业领域的知识，而当前部分操作人员缺乏对气象系统、云层结构、水汽分布等基础概念的深入理解，导致操作不科学、不准确。实施人工影响天气技术需要操作人员具备高度的操作技能，涉及飞行操作、设备调控、作业位置、作业时机、作业量等方面。但实际上人工影响天气的操作人员的操作技能水平不足，导致在技术实施过程中出现操作不当、设备失控等问题，影响技术的效果和安全性。人工影响天气的操作过程中，可能面临气象条件的突变、设备故障等突发状况，操作人员需要具备足够的应变能力，迅速做出正确的决策以应对问题。但当前部分工作人员烦人应对突发状况能力不足，导致操作的延误或不当处理。此外，人工影响天气工作中，安全性是至关重要的考量因素，但一些操作人员安全意识和规范意识不强，导致在技术实施中出现安全隐患，影响到工作人员人身安全。

4 人工影响天气在气象防灾减灾中应用的优化措施

4.1 完善人工影响天气管理体系

首先，建立健全的监测和预警机制。通过引入高精度的气象监测设备，建立实时监测网络，确保对气象条件的及时监测。同时，建立预警机制，快速响应突发气象事件，增强实施人工影响天气的时效性。其次，制定相关规范和标准，明确人工影响天气的操作流程、操作标准以及技术参数，规范操作人员的行为，增强技术的操作可靠性和稳定性[9]。最后，加强各部门之间的信息共享和合作机制，增强管理体系的协同性。人工影响天气技术涉及多个部门的协同合作，包括气象部门、环保部门、交通运输部门等，需要确保各部门之间畅通的信息传递和高效的合作模式。

4.2 加强人才队伍建设

首先，建立专业人才培训机制，为操作人员提供系统化、全面的培训，包括气象学、大气科学、操作技能等方面的知识。培训内容应与人工影响天气技术的实际应用需求相契合，确保操作人员具备足够的专业知识和技能。其次，为提高操作人员的实际操作水平，应加强实践经验的积累，通过模拟操作、实地演练等方式，使操作人员熟练掌握技术操作过程，提高其应对复杂气象环境和突发状况的能力[10]。再次，加强对气象专业人才的培养和引进工作，确保在人工影响天气技术研究和实施中能够拥有更多的专业人才支持。与高校、科研机构合作，建立人才培养渠道，为气象防灾减灾领域输送更多高素质的专业人才。最后，鼓励开展相关领域的科研工作，激发人才的创新潜力。设立专项资金支持科研项目，鼓励团队和个人进行技术创新，推动人工影响天气技术在气象防灾减灾中的不断发展。

4.3 推动技术创新升级

首先，增加资金和资源支持研发工作，设立专项经费，支持科研机构、高校和企业在人工影响天气技术方面的研究和开发，推动技术的不断创新[11]。其次，借鉴和吸收国际先进的气象科技和人工影响天气技术成果，拓展国际合作与交流。加强国际合作，可以获取更多的先进技术、经验和资源，促进技术创新的升级。再次，结合大数据和人工智能技术，提高人工影响天气技术的智能化水平。利用大数据分析，深入理解气象系统的复杂性，通过人工智能算法提高技术的预测和操作精度，实现更加精准的人工影响。最后，不断改进人工影响天气的操作技术和设备，提高其稳定性和可靠性[12]。采用先进的操作设备、引入新型的增雨剂和消雾剂等技术手段，以适应不同气象条件下的操作需求，增强技术的适用性和可行性。

5 结束语

气象防灾减灾中大力开展人工影响天气工作，借助前沿技术手段，能够针对区域气象灾害有效防控，起到预防和减轻灾害的作用，对保障区域生产生活稳定具有重要意义。因此，相关部门应通过推动技术创新升级，不断提高人工影响天气技术的水平，使其更好地适应巴彦淖尔市气象防灾减灾的实际需求，促进城市的安全和发展及农牧业增产增收。

参考文献

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