鹽邊縣人工影響天氣的貢獻

邊建偉 邊涵 李林

摘要從鹽邊氣候特點、開展人工影響天氣的必要性、強對流云的生命史、影響降水云消散的因素、人工防雹和增雨的原理、鹽邊降水的貢獻與防雹的對應關系幾方面，探討鹽邊人工影響天氣的貢獻，科學解釋人工防雹和增雨工作，為人影工作順利開展營造良好環境。

關鍵詞冰雹災害；成因；作業原理；作業貢獻

中圖分類號S161文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）21-07139-04

鹽邊縣地處橫斷山脈南部，境內山嶺縱橫，河谷幽深，相對高差大。由于所處地理位置和復雜的地形條件，致使鹽邊在同緯度地區形成獨特的以南亞熱帶為基帶的立體氣候，具有典型的南亞熱帶季風氣候特點。冬暖夏涼，干雨季分明，光熱資源充足，太陽輻射強，蒸發量大，無霜期長，氣溫日較差大而年較差小，多夜雨和雷陣雨，氣象災害種類多而頻繁，小氣候復雜多樣，立體氣候顯著。人工影響天氣是指為了避免或減輕氣象災害，在適當的天氣條件下，采用高炮、火箭等作業裝備實施人工干預，實現增加雨（雪）、預防冰雹的活動。筆者長期從事人工影響天氣工作，深切感受了干旱、冰雹災害對鹽邊縣經濟特別是農業生產的危害。在此，筆者結合工作實踐，對人工影響天氣的理論加以應用研究，以期為鹽邊人工影響天氣工作發揮提供理論指導。

1開展人工影響天氣的重要性

1.1氣候獨特，冰雹災害多鹽邊縣地處橫斷山脈南部，境內山脈及河流縱橫交錯，地形復雜，小氣候復雜多樣。優良的小氣候環境，為因地制宜發展特色農業創造了條件[1]。與此同時，沿孟加拉灣北上的西南暖濕氣流，受青藏高原地形影響在橫斷山脈南部形成氣旋式輻合抬升作用，造成該區域冰雹災害顯著偏多。據資料和調查統計，1992～2013年全縣共出現較大冰雹災害78次，平均每年3.7次，最多的2000年出現12次。冰雹多出現在對流較強的3～10月，其余月份出現較少。最早出現在2月，最晚出現在11月底。一天中，以午后到傍晚出現的頻率最大，其他時間很少出現。2005年8月14日06：00左右，在共和鄉林海片區降了冰雹，凌晨降冰雹非常罕見。1997～2013年鹽邊縣共發生冰雹災害事例16次，2002、2006、2013年均出現2次較嚴重的冰雹災害。每次冰雹、暴雨、大風使全縣農作物均受到不同程度的損害，造成一定的經濟損失。如2012年8月14日暴風雨、冰雹，造成溫泉、格薩拉、永興、和愛等鄉（鎮）受災，經濟損失500.54萬元；2013年8月1～2日，共和鄉、漁門鎮和永興鎮境內遭受大風冰雹災害，經濟損失450.24萬元；2013年8月16日和愛、共和鄉、益民鄉和紅格鎮遭受大風冰雹災害，直接經濟損失918.55萬元。

1.2冰雹災害對烤煙等經濟作物的影響1998年以來，全縣農業結構進行調整。鹽邊獨特的氣候非常適宜種植烤煙，被煙草專家譽為“中國的津巴布韋”。鹽邊縣委、縣政府在2005年就將優質烤煙生產列入“十一五”規劃，列入“桑、菜、果、畜、魚、煙、茶”七大農業支柱產業發展。經過10多年的發展，烤煙、水果、蔬菜等已成為農民增收致富的重要手段，已逐步形成了農業支柱產業。近年來，由于政府的大力支持和收購政策較好，農民種植烤煙的積極性高，全縣烤煙種植面積穩中有增，到2012年鹽邊縣烤煙種植面積達3 但由于該縣特殊的地貌和地理條件，烤煙生產在很大程度上還取決于天氣因素?？緹?、熱帶水果等農作物的生長期在4～9月，正處在該縣冰雹多發的季節。由于烤煙是收獲葉片，與其他農作物相比，對冰雹的敏感性更強。冰雹來勢兇、歷時短，往往伴隨大風、短時強雷雨，對烤煙危害嚴重。

1.3干雨季分明，人工增雨對農業生產和生態環境作用大根據鹽邊縣雨季開始期及年降水量統計（表1）發現，鹽邊縣干雨季分明，降水時空分布不均勻。雨季開始期多年平均為6月中旬初，最早的在5月中旬～5月下旬，最晚的在6月下旬～7月初；雨季結束期多年平均為10月下旬中期，最早的在9月下旬，最晚的在11月上旬。年雨量80%左右集中在6～9月，10月～次年5月降水僅占20%左右，干季中有的月份沒有降水。在每年4～5月大春玉米、水稻、烤煙播種和烤煙移栽、成活的關鍵期，正是全年溫度最高、最干旱的季節，缺水問題非常突出；加之適宜種植烤煙的地區主要分布在二半山區，其水利設施薄弱，在干旱的年份蓄水更加不足；隨著農業產業結構調整，用水量較傳統農業大大增加；農民生活方式的改變，生活用水需求增大。上述幾個因素的迭加結果，造成農業缺水問題非常突出。在干季護林防火任務更是非常艱巨。近年來各地空氣污染事件多有發生，對人民群眾健康影響大。在自然降水很少或空氣污染事件發生時，及時開展人工增雨工作，對有效緩解旱情和空氣污染貢獻巨大。

2人工影響天氣原理

人工影響天氣就是運用云和降水物理學原理，在適當的天氣條件下，選擇適當的時機，通過使用飛機、火箭、高炮等運輸工具，向降水云中適當的部位播撒催化劑實施人工干預，使天氣過程發生符合人類愿望達到增加降水、減少冰雹等目的[2]。人工影響天氣是人工降水、人工防雹、人工消云、人工消霧、人工防霜、人工削弱風暴（臺風）和人工抑制雷電的總稱。

2.1人工防雹產生冰雹的主要條件是云中要有上下強烈運動的氣流，且蘊涵大量水分，只有這樣云中小的冰雹胚胎才有發展成冰雹的足夠水分供應，才有機會捕捉云中水分使自身不斷增大。人工防雹就是運用氣象雷達或有經驗的觀測目視識別出冰雹云，采用高射炮或火箭及時將碘化銀炮彈發射到可能產生冰雹的強對流云中爆炸，催化劑播撒在云中使雹云中的過冷小水冰晶化，由此產生大量人工雹胚。這些人工雹胚就與自然形成的雹胚爭奪云中的水分，使雹胚受到遏制，吃不飽、長不大，云中的冰雹胚胎不能發展成冰雹或使小冰粒在變成大冰粒之前就降落到地面成為降水。同時，炮彈爆炸產生的沖擊波也能影響上升氣流，造成尚未形成大雹的小雹迅速以軟雹或雨的形式降落，從而化雹為雨，在一定程度上增加了降雨量[3]。

42卷21期邊建偉等鹽邊縣人工影響天氣的貢獻2.2人工降雨人工降雨就是運用云和降水物理學原理，通過向云中撒播催化劑（鹽粉、干冰或碘化銀等），使云滴或冰晶增大到一定程度降落到地面形成降水。其原理是通過撒播催化劑，影響云的微物理過程，使在一定條件下本來不能自然降水的云受激發而產生降水，也可使本來能自然降水的云增加降水量。撒播催化劑的方法有飛機在云中撒播、高射炮或火箭將碘化銀炮彈射入云中爆炸和地面燃燒碘化銀焰劑等。碘化銀只要受熱后就會在空氣中形成極多極細（只有頭發直徑的百分之一到千分之一）的碘化銀粒子，這些微粒隨氣流運動進入云中，在冷云中產生幾萬億到上百億個冰晶。一般自然降水的產生，不僅需要一定的宏觀天氣條件，還需要滿足云中的微物理條件，如0 ℃以上的暖云中要有大水滴、0 ℃以下的冷云中要有冰晶，沒有這個條件，天氣形勢再好，云層條件再好也不會下雨。然而，在自然的情況下這種微物理條件有時就不具備，有時雖然具備但又不夠充分。此時，如果人工向云中播撒人干冰核，使云中產生凝結或凝華的冰水轉化過程，再借助水滴的自然碰并過程，就能使降雨產生或使雨量加大。催化劑在云中所起的作用，使本來不會產生的降水得以產生，已經產生的降水強度增大。

3強對流云團的生命史

強對流云團是開展人工影響天氣的主要天氣尺度和中尺度天氣系統，冰雹云是發展很旺盛的強對流云團。強對流云團的生命史可分為3個階段。

3.1初生階段近地面由于太陽照射輻射增溫氣團開始上升，氣團上升到凝結高度開始凝結出液態水滴并放出凝結潛熱，大氣不穩定度增加，不穩定能量積蓄，造成環流加速，云頂繼續上升。

3.2維持階段云是上升氣流托著千千萬萬個水凝物，當云發展到一定程度后，云中積累的液態水含量愈來愈多，水凝物和上升氣流間達到某種相對的平衡，云頂大致保持在某一高度，如高大的濃積云夏季中午前后常見。如果作一個垂直剖面，可見上升氣流在云底附近較小，隨高度增加達到一個極大值后（強對流云可達15～20 m/s）又隨高度減小到云頂接近零，呈拋物線分布。

3.3崩潰階段云強烈發展，云頂高度遠高于自然冰化高度（約在-20 ℃），云中開始產生冰晶，由于冰面飽和水汽壓小于水面飽和水汽壓，冰晶迅速增長下落，經過暖區溶化，造成一批初始大雨滴，下落到云下蒸發降溫，引發下沉氣流造成更多的雨滴下落形成陣雨。而冰晶在降落過程中若遇強烈的上升氣流，又向上運動，從而使冰晶表面凝結增長，經過幾次反復的上升、下降，就形成了冰雹。

人工增雨和防雹就是利用多普勒雷達追蹤強對流云團的發展和云崩潰時刻，降水和降雹的產生就是云崩潰消散過程的開始。多普勒雷達每6 min對云團進行一次立體掃描，在冰粒形成的初始階段，采用高射炮或火箭將碘化銀炮彈發射強對流云中，使對流云中的冰粒崩潰消散并轉化為降雨。碘化銀還有凝聚水分子的作用，從而產生更多的降水，達到了在防雹的同時又增加了降水的目的。

4人工影響天氣的貢獻

4.1鹽邊縣年降雨量分析根據鹽邊縣各鄉鎮年降雨量統計（圖1）可見，鹽邊縣近年降雨量呈現逐年減少的趨勢，特別是近10年以來，各鄉鎮年降雨量有6～8年少于年平均降雨量，干旱、少雨、降雹是制約圖1鹽邊縣各鄉（鎮）年降雨量統計鹽邊經濟發展的主要氣象災害，人工影響天氣需求迫切。

4.2鹽邊縣人影作業對降雨的貢獻鹽邊近年來開展人工防雹作業較多的鄉鎮有共和、溫泉、格薩拉、紅寶等鄉（鎮），開展較少的有新九、和愛，沒有開展的有紅格、益民、桐子林（縣城）。從表2～6可以看出，開展人工防雹作業較多的共和、溫泉、格薩拉、紅寶等鄉（鎮），碘化銀不僅能潰散冰粒，且能凝聚更多的水分子，使作業區產生更多的降水，具有人工增雨的作用，作業對降雨量都是正貢獻，這些地方的降雨量也是最多或較多的；而沒有或開展較少的鄉（鎮）紅格、益民、桐子林（縣城）、新九，雨量反而是最少或較少的。根據多年來全縣各鄉（鎮）年降雨量統計圖也發現，開展人工防雹作業較多的共和、溫泉、格薩拉、紅寶、國勝、箐河等北部地區，年平均降雨量均是最多或較多的；而沒有或開展較少的鄉（鎮）紅格、益民、桐子林、新九等南部地區，年平均降雨量是最少或較少的。

綜上所述可以判定，人工防雹作業不會造成一個地區降水減少，相反在一定程度上還可以增加降雨量。人工防雹作業對一個地區的降水是有正貢獻的。

每年5～6月是鹽邊水稻栽插、旱地作物播種、烤煙移栽的關鍵時期，也是干旱、冰雹的多發期。多年來，抓住有利天氣條件，及時開展人工影響天氣作業，緩解旱情，減輕雹災成為烤煙移栽、旱地作物播種、護林防火的重要工作，是鹽邊農作物生長的重要保障。適時開展人工影響天氣，對鹽邊經濟發展貢獻巨大。

6小結

（1）人工防雹作業是運用碘化銀潰散強對流云中的冰粒，從而降低冰雹對農作物的危害。

（2）碘化銀對水分子的凝聚作用，可以有效地增加云團中的水滴，起到增雨的作用。

（3）經過對比分析，人工影響天氣作業對降雨量是正貢獻。

（4）人工影響天氣作業對鹽邊經濟發展貢獻巨大。

參考文獻

[1] 胡歡陵，鄭宇亨，湯洪金.渡口農業氣候條件及區劃[Z].四川省渡口市氣象局，1978.（說明：渡口市1992年更名為攀枝花市）

[2] 鄧北勝.中國氣象局培訓中心基層臺站氣象業務系列培訓教材：人工影響天氣技術及管理[M].北京：氣象出版社，2011.

[3] 攀枝花市人工影響天氣辦公室.人工影響天氣工作手冊[K].攀枝花市人工影響天氣辦公室，2003.