人工影响天气科学作业现状

人工影响天气科学作业现状

陈芳

（宜宾市气象局）

摘要：当前，全球范围内的人工影响天气技术已取得显著进展.人工影响天气科学作业广泛应用于农业生产、水资源管理、生态环境保护及重大活动保障等多个领域。我国在人工增雨（雪）、防雹等方面已建立较为完善的科学作业体系，然而，面对复杂的气候系统和不确定性的影响效果，人工影响天气科学作业仍面临诸多挑战。基于此，本文探究了人工影响天气科学作业现状。文章首先阐述了人工影响天气科学作业的理论基础。然后，文章详细分析了人工影响天气科学作业的技术与方法，包括云种子化技术、冰雹抑制技术、雾霾消散技术及其他新兴技术等。最后，文章探讨了人工影响天气科学作业的争议与挑战。以期为人工影响天气科学作业的可持续发展提供参考和借鉴。

关键词：人工影响天气；科学作业；发展趋势

引言

人工影响天气科学作业是人类利用现代科学技术手段，主动适应气候变化，合理利用空中水资源的重要实践。自20世纪以来，全球范围内的科研人员不断探索和完善人工影响天气科学作业的方法和技术。我国作为世界上开展人工影响天气科学作业较早且规模较大的国家之一，已经在云水资源开发、农业抗旱减灾、森林防火、大型活动气象保障等方面取得了重要成果。当前，随着社会经济的发展、全球气候变化以及对人工影响天气科学作业研究的深入，如准快速确识别可作业目标云系、优化催化剂使用策略、评估作业效果及其环境影响等问题仍亟待深入研究与解决。因此，全面了解人工影响天气科学作业的现状与发展动态，不仅有助于推动相关技术进步，也有利于我们在气候变化背景下更好地利用和保护自然资源，实现社会经济可持续发展。

1.人工影响天气科学作业理论基础

1.1 云物理学

云物理学是研究大气中云形成、发展和演变规律以及其与降水关系的学科。云内部包含了水汽凝结、冰晶生长等多种微物理过程，如过冷水滴、冰晶、雪晶等粒子之间的碰撞合并，这些过程决定了降水的发生与否及其强度。在适宜条件下，通过向云体播撒催化剂（如碘化银或干冰），可以加速或增强这些自然过程，从而实现对天气的干预。

1.2 人工影响天气科学作业主要技术

（1）人工增雨/雪。利用飞机、火箭、高炮或地面设备将催化剂送入云层合适部位，使云内小水滴迅速增大成为大水滴而坠落为降水。（2）防雹作业。同样采用空中或地面手段，向可能产生冰雹的积雨云播撒防雹剂，以改变云内冰晶的生长环境，促使冰雹转化为雨水降落，减少冰雹灾害。（3）消雾、消霾。通过加热、吹散或者播撒吸湿性物质等方式降低空气中悬浮颗粒物浓度或提高湿度饱和度，以达到消散雾气和减轻雾霾的目的。

1.3 人工影响天气科学作业时机

实施人工影响天气科学作业时，必须选择合适的气象条件和时间窗口。作业时机的选择则基于精确的气象监测数据、雷达探测信息及模型预报结果，确保人工影响天气科学作业能够有效并符合安全环保要求。对于人工增雨，通常需要有足够厚且过冷层存在的云系，同时存在上升气流利于水滴增长；在防雹作业中，要准确识别出即将生成冰雹的强对流云，并在其形成冰雹前进行催化处理；消雾作业需等待适当的风力和温度条件，以便雾气得以快速扩散或被吸附材料吸收。

2. 人工影响天气科学作业的技术与方法

2.1 云种子化技术

云种子化是人工影响天气科学作业中最常见且广泛应用的技术，它通过在云中播撒特定的物质（通常称为催化剂或“云种”），如碘化银、干冰（固态二氧化碳）、盐粉等，来改变云内微物理过程以促进降水形成。具体方法包括，地面发生器：在合适气象条件下，利用火箭或高炮将含有催化剂的炮弹发射至云层中。飞机播撒：使用专用的人工增雨飞机，在目标云系上空直接喷洒催化剂，这种方式适用于大面积和不同层次的云层作业。

2.2 冰雹抑制技术

冰雹抑制主要针对强对流云发展过程中可能形成的冰雹。技术原理是向冰雹胚层播撒大量的人工冰核（同样可以使用碘化银等催化剂），促使云内的水滴提前转化成数量众多的小冰晶，这样可减少大冰雹的形成几率，转而生成更多的小冰雹或雨水降落到地面。此外，还可以采用动力干预法，通过改变云层中的动力学过程，破坏冰雹形成的条件。例如，可以通过向云层中注入制冷剂，降低云层的温度，从而抑制冰雹的形成。或者通过引发云层中的上升气流，使云层中的冰晶或水滴被带离冰雹形成的区域，从而减少冰雹的数量和大小。

2.3 雾霾消散技术

通过地面设备或者飞机在雾层中播撒吸湿性粒子（如氯化钙、硝酸铵等），这些粒子可以作为凝结核促使小水滴聚合并增大直径，当水滴增大到一定程度后因重力作用而降落到地面，从而达到雾的消散目的。利用大型地面加热器、燃烧可燃物（在特定条件下）等方式提高局部空气温度，减少相对湿度，促进空气混合和垂直扩散，进而有助于雾气蒸发。此外，可以采取源头控制与减排措施，虽然不属于直接的人工消雾技术，但通过加强工业污染排放管控、推广清洁能源等源头治理措施，从长期和整体上改善空气质量，是最根本的雾霾消散“技术”。

2.4 其他新兴技术

随着科技的发展，一些新兴技术和方法正逐渐崭露头角，如激光云种化，利用高能激光照射到大气中的水汽，形成大量微小的水滴或冰晶核，以促进降水或抑制冰雹生成。未来该技术有可能发展为精准调控局部气候的新手段；电磁场与等离子体技术，有研究表明，特定频率的电磁波可能影响云内粒子的电荷分布，从而改变其凝聚、碰撞的过程，有助于调节降水。利用等离子体发生器产生冷等离子体，可能会促使空气中的气体分子活化并促进成云致雨过程。此外，纳米材料与生物催化技术、无人机与微型卫星应用等技术方法也在不断发展。

3.人工影响天气科学作业的争议与挑战

3.1 环境风险与生态影响

人工影响天气作业可能对环境和生态系统产生一系列风险和影响。例如，过量的人工增雨可能导致洪水、山体滑坡等自然灾害的发生；人工消雾可能会改变大气中的化学成分，对空气质量产生影响；而人工防雹作业则可能对冰雹云的动力学结构产生影响，进而影响周边地区的天气。因此，在人工影响天气作业前，需要进行充分的环境影响评估，确保作业不会对环境造成不可逆的损害。

3.2 法律、伦理与政策问题

人工影响天气涉及复杂的法律、伦理和政策问题。在法律层面，不同国家和地区对于人工影响天气的立法存在差异，缺乏统一的国际法规。在伦理方面，人工影响天气可能引发对于人类干预自然的正当性和限度的讨论。而在政策层面，人工影响天气的实施需要政府部门的支持和监管，以确保其符合国家的利益和社会公众的需求。

3.3 公众接受度与沟通障碍

公众对于人工影响天气的接受度也是一个重要的挑战。由于人工影响天气涉及对自然现象的干预，公众可能会对其产生疑虑和担忧。此外，公众对于人工影响天气的科学原理、技术方法和潜在风险等方面的认知不足，也可能导致沟通障碍。因此，加强公众科普宣传和教育引导，提高公众对人工影响天气的认知度和理解度，是克服这一挑战的关键。

结语

综上诉述，人工影响天气科学作业正处在不断发展和深化应用的阶段。不仅承载了人们对于抗击自然灾害、优化气候资源的希望，也反映了人类对自然的干预能力。未来，随着科学技术的不断发展和完善，以及对这一领域影响的更深入研究，人工影响天气技术有望在确保环境和生态安全的前提下，为社会的可持续发展做出更大的贡献。

参考文献

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[4]赵钢;周长征;姜永征;刘庆民.人工影响天气在气象防灾减灾中的作用及发展建议[J].现代农业科技,2010(14)

作者简介：陈芳（1993.08）女，汉族，四川省宜宾市南溪区人，本科学历，工程师，从事研究方向或职业：大气物理与大气环境。