人工干預氣象因素對天氣的影響

程墨+吳宇童

摘要：隨著人們對氣象因素的逐步了解，對其進行人工干預的愿望越來越強烈，人們迫切地需要了解大自然的氣象規律，從中尋找針對氣象條件的管理手段，使得氣象因素更好的服務于人們的日常生活，消除惡劣的氣象因素帶來的影響。本文通過對國內外人工干預氣象因素的發展現狀進行分析，從中得出人工干預氣象的發展方向，以期提高人工干預氣象因素的技術水平。

關鍵詞：人工；干預；氣象

中圖分類號： P48 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.23.060

1人工干預氣象因素的興起與發展

通過人工干預來改變氣象因素最早起源于美國。其在20世紀40年代左右開始致力于人工介入氣象因素。目前人工干預氣象因素的技術已經從最初的人工降雨逐步拓展到人工防治消除各種災害天氣。同時，人工干預氣象因素已經拓展到了戰略地位，美國正著手研究人工改變戰場的天氣因素，課題一旦研制成功，標志著干預氣象因素進入到了戰爭領域。而我國也開始意識到這一技術的應用前景廣闊，并于建國初期開始投入大量的人力物力開發人工干預氣象因素這項技術，并使之應用于農業、交通業、國防等多個領域。新疆地區是較早應用這一技術的區域，該地區降水量少，且溫差大，常深受干旱與冰雹的雙重侵擾，苦不堪言。自從開展了人工干預氣象的技術應用后，取得了顯著的成果，其中天氣雷達人工防雹系統的多項參數達到了世界先進水平，其二維時變雹云模式更是達到了世界最高的水平。通過這些成果對于新疆的農業、經濟發展都起到了很好的促進作用。

2人工干預氣象因素的操作方式

2.1人工降雨

人工降雨是人工干預氣象因素的最先開展的研究課題，其原理大致為當云層中的水滴或冰質粒條件不足以產生降水時，通過人工助力使得云層中的水汽供應充足，滿足降水條件。目前針對這一問題普遍采用空中播撒催化劑的辦法使得來催化云層的云體分布，從而產生降水或使降水增大。人工增雨可分兩種情況來分別認知，一種是針對云層溫度較低，即水分別以液態、固態、汽態共存時增雨的技術處理。另一種是針對云層溫度較高，缺乏凝結條件下人工增雨的處理辦法。

2.1.1云層溫度較低時人工增雨的原理 通過向冷云中播撒干冰或碘化銀使得云層中穩定的三態共存水蒸凝來增加云層中的冰晶，達到飽和后與冷水滴結合，以重力作用下運行至暖區形成降水。利用這一過程不僅可以增加降水，還可以減少降水量，過量播撒催化劑也可以阻止蒸凝，減少降水。利用催化劑的辦法進行人工增雨是有條件的，當云頂溫度介于-10℃～-24℃時方可奏效。

2.1.2云層溫度較高時由于云層內缺少鹽核而驗證以形成降雨 人工增雨的關鍵是增加云層內的鹽核濃度，我國曾在上海等地嘗試投放食鹽來改變暖云層中的鹽核濃度，但結果證明這種方式改變氣象因素的同時也不利于環境保護，經濟效益不顯著，因此，被另外一種更加環保經濟的介質尿素和硝酸銨所取代。

雖然試驗證明可以通過改變降雨條件來進行人工干預，但針對不同的地理條件，不同的作業環境所采用的催化劑量目前尚缺乏科學的標準，因此在今后的課題開發中有待進一步探究。

2.2人工防雹

人工干預氣象因素不僅體現在改變降雨條件方面，同時也從另一個角度來進行災害天氣的防治。例如，人工防雹技術近年來發展迅速，并出現了多種的防雹方案，總的來說，原理大致從抑制冰雹的不同形成條件來實現防雹的目的。人們從冰雹產生的過程中得到啟示，分別從以下幾個方面來抑制冰雹：

一是在雹胚形成區，制造大量人工雹胚，促進其競爭，限制雹胚增長。

二是改變冰雹的生長環境。使雹胚的生長因過冷水含量低、經歷時間少而受抑制。

三是動力效應，包括誘發下沉氣流以破壞雹云的自然發展過程，促進大量小的對流云形成，以釋放對流不穩定能量。

我國在這方面進行了大量的試驗測試，其中效果顯著的有陜西、河南、遼寧等多地進行了防雹試驗，結果證明，以碘化銀為凝華核抑制冰雹的形成，使冰雹轉化為降水，從而成功地降低了氣候災害。人工防雹的另一個思路是通過減少冰雹形成過程中必需的水源，從而阻止了冰雹的形成。對此國外有關試驗將食鹽播撒入云層中，破壞了冰雹形成的水源條件，降低了冰雹產生的概率。我國對此也進行了大膽的嘗試，利用爆炸產生的沖擊波來使云層中的粒子紛紛降落，使冰雹的形成不具備條件，進而實現了防雹效果。

2.3人工驅霾

針對目前出現的霧霾現象，氣象部門進行了艱苦卓絕的試驗，雖然進展緩慢，但仍顯示了政府對于人工干預氣象因素改善環境的決心。北京大學物理學院教授毛節泰針對人工防霾的兩種主要方案提出通過人工增雨來治霾取得的效果有限，因此霧霾的消除取決于風，而不是降雨，單純地增加降雨并不能從根本上治霾，更何況人工增雨需要一定的自然條件，不能時時進行。但目前研制的除霾無人機經過試飛取得了顯著的效果，接下來就是通過降低成本來進一步推廣該做法。

3結語

綜上所述，人工干預氣象因素得到了突飛猛進的發展，雖然目前在人工干預氣象因素的研究中還缺乏許多有力的數據支持，人們對于云層的了解還不夠全面，但相信經過人們的不斷研究，必將破解大自然的種種謎團。

參考文獻

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作者簡介：程墨，本科學歷，助理工程師，研究方向：天氣預警。