人工增雨對霧霾空氣環境質量影響研究

趙 月 曲道宏 崔修來 王 煥

（1、營口市人工影響天氣辦公室辦公室，遼寧 營口115001 2、營口市城鄉建設與公用事業中心，遼寧 營口115001 3、營口市氣象局，遼寧 營口115001）

PM2.5 是霧霾天氣的元兇，空氣中PM2.5 超標會對人體的呼吸系統和心血管系統造成不可逆轉的損害，為了減少極端霧霾天氣對經濟生產及日常生活造成的損失，大多數城市通常會采取飛機或火箭彈人工增雨作業的方式來改善城市的空氣環境質量。人工增雨，顧名思義，通常指的是人為施加條件來使云滴迅速凝結最后形成降雨的過程。人工影響天氣是人們借助現代科技手段，對局部大氣能夠施加一定的影響，從而能夠最大程度避免不利天氣對生產生活造成的經濟損失。目前人工影響天氣作業主要集中在增雨以及降雹兩個方面，我國的水資源并不充足，人工增雨作業不僅能夠滿足農業發展的用水需求，而且也能夠減少空氣中的有害物質。因此如何選擇最為合適的天氣條件，提高人工增雨作業的成功率，便成為未來學術研究的一個熱點。

1 霧霾形成的原因及危害

1.1 霧霾形成的原因。霧霾形成既有氣象因素的原因，也有人為因素的影響。就氣象因素而言，氣象因素不僅包括濕度、溫度，而且還包括風速、風向等等。平面擴散最主要的影響因素是風速，在風速較小的時候，污染物的擴散速度也會放緩。由于受到土地、經濟等因素的影響，現代建筑建造的越來越高，樓與樓之間的間距也越來越小，這使得從郊區或城市外流經城市的氣流被阻塞，從而將穿堂風變為了靜風，懸浮在空氣中的顆粒物也就無法擴散。顆粒物聚集，當氣候條件符合時，就很容易形成霧霾天氣。逆溫層也是霧霾天氣形成的一個氣候因素，逆溫層就好似是覆蓋在城市上空的鍋蓋，是高空中的氣溫高于低海拔地區氣溫的現象，這使得低海拔大氣中的垂直運動受到了限制。懸浮在空氣中的顆粒因此也很難向高空漂浮，最終在低空和地面附近形成了薄霧。就人為因素而言，改革開放使我國近代工業得到了長足的發展，工廠的數量逐漸增多，工廠向空氣中排放技術處理不達標的黑煙，這是霧霾天氣形成的一個重要因素。汽車尾氣排放也是霧霾日益嚴重的一個原因，經濟的發展使私家車數量增多，私家車排放的尾氣中包含化石燃料、硫化物等等，這些污染物排放到空氣中后為霧霾形成提供了原料。

1.2 霧霾的危害。如果單純從表面上來看，霧似乎不會對人體產生什么危害，但是實際上其中包含了很多對人體有害的物質，比如酸、堿等等。霾對人體的危害更大，因為霾中的顆粒物直徑是比較小的，因此很容易通過呼吸系統進入支氣管，甚至是肺部。相關研究發現，當霧霾天氣嚴重時，肺癌的發病率也會隨之提高。除此之外，這些有害的物質還會進入血液進而參與人體的新陳代謝。霧霾會使城市出現光化學煙霧事件，在1952 年英國倫敦曾經出現過一場光化學煙霧事件，最終導致了大約有10000 多人喪生。光化學煙霧是一種淡藍色的氣體，其具有很強的毒性，人在接觸到這種氣體時會出現比較強烈的反映，通常會造成人視力減退、呼吸困難。

2 人工增雨作業的流程

2.1 作業天氣預報。在中央氣象臺業務內網上可以及時的查詢短期集合預報產品，例如強度、移動的路徑等等。各省根據氣象臺的預報來確定降水的量級、影響時段、范圍，在結合云帶演變時序圖預估適宜人工增雨作業的時間。

2.2 云場模擬預報。人工增雨作業指揮人員通過專業的軟件對潛力區云體加以分析，觀察過冷水所在的溫度層，如果海拔高度符合增雨的條件，那么就具有一定的增雨潛力。

2.3 監測作業設計。通過上述的分析，制定出詳細的作業預案，預案中應當考慮作業的地域、作業的最佳時間、作業的工具等多方面的因素。在考慮多種因素后，對已有的預案加以完善，并對人工增雨作業進行實時的監督。

2.4 跟蹤指揮作業。在完成作業設計之后，作業人員就會前往作業的地點，做相應的準備工作。為了確保人工增雨作業的準確性以及有效性，作業人員要及時與指揮人員聯系，避免出現失誤。

2.5 作業效果檢驗。通過對作業影響區以及非作業對比區的分析，來檢驗人工增雨作業的效果。

3 人工增雨作業對空氣環境質量的影響

在沒有降水的時期，對相關實驗數據進行觀察，發現7、8 月份的PM2.5 濃度最低，而冬季的濃度則是最高的。表明去掉降水對空氣環境質量的影響，風向的變化使污染源減少，這時候的大氣也比較干凈。當冬季到來時，由于天氣寒冷，北方用煤取暖致使污染物增多，加劇了空氣環境質量的惡化。秋冬季降水能夠有效清除大氣中的污染物，減少霧霾天氣的出現。我國降水主要集中在夏季，秋冬季降水較少，為了凈化大氣質量，避免大范圍霧霾的出現，人工增雨技術便成為首要的選擇。

從20 世紀50 年代開始，美國、俄羅斯等國的科學家經過長時間的理論研究以及科學實驗，對本地云雨的特點有了全面的認識，隨著人工影響天氣技術的發展，證實了人影工作能夠增加降雨。人工增雨和人工消霧都是比較常見的減少霧霾的人工作業方式，人工增雨被我國氣象部門廣泛的應用，產生了較好的清除霧霾的效果。

在人工增雨作業之后的一段時間內，PM2.5 的數量明顯減少，這說明人工增雨作業確實能夠在一段時間內改善大氣環境，這種改善并不是瞬時性的。大量的實驗數據表明，人工增雨是減少霧霾天氣出現的有效手段，在人工增雨作業中，風和雨是必不可少的因素。降雨要盡可能的大一些，最好能夠達到5mm 以上。除此之外，有效的風速也是必不可少的，最好能夠達到5m/s 以上，因為大風能夠使空氣流動增加，降低污染物的快速擴散。人工增雨作業對空氣污染物的指數也有具體的要求，盡量選擇在輕度污染以上的時候，這時候的效果是最明顯的，在空氣指數優良的時候，人工增雨雖然也能夠凈化空氣中的污染物，但是效果并不顯著。通過對不同的降雨量加以分析研究，能夠明顯的看出，降雨量越大的時候空氣質量也會得到更好的改善。總之，只有在天氣條件符合增雨作業的要求時，才能減少大氣中PM2.5 的含量，使空氣質量得到優化。

4 提高人工增雨作業的成功率，切實提高大氣質量

為了確保人工增雨作業能夠對大氣質量產生積極的影響，首先應當充分意識到人工增雨作業的重要性，全面的了解人工增雨作業的基本原理、技術特征、專業要求，從而提高人工增雨作業的成功率。與此同時，國家氣象部門還應當對人工增雨作業所需的天氣條件加以研究，只有在合適的天氣條件實施人工增雨作業，才能夠產生事半功倍的效果。如果天氣條件不適宜進行人工增雨作業，那么不僅無法產生預期的效果，而且會造成資源的浪費，對于空氣質量改善也沒有任何幫助。除此之外，人工增雨作業的相關人員還應當在人工增雨作業后及時收集相關數據資料，并對數據做出科學的分析，觀察人工增雨作業的天氣要求、技術特征等諸多方面，從而使今后的人工增雨作業能夠切實緩解空氣環境質量不佳的情況。我國的人工增雨作業技術與歐美國家相比，起步是比較晚的，在資料積累、重視程度等方面也存在著一定的差距，因此為了促進人工增雨技術的發展，我們應當積極的與其他國家進行專業技術層面的交流，及時了解人工增雨技術的最新進展，對我國現有的人工增雨技術進行不斷的創新，為人工增雨作業人員提供專業的培訓，從而保證其能夠在大氣污染治理層面發揮應有的作用。

霧霾能夠引發呼吸系統的疾病，如果人長時間處于霧霾天氣之下，會使患各種癌癥的幾率會大幅度的增加。霧霾天氣出現時，紫外線是較弱的，而紫外線的作用是殺菌，紫外線減弱很大程度上會加大傳染病發生的可能。不僅如此，霧霾天氣也會對交通產生十分不利的影響，霧霾天氣下能見度降低，不僅影響人們的出行，而且還會使車禍事故頻發，造成一定的財產損失。因此，如何減少霧霾天氣出現的次數，便成為每個國家都應當考慮的的一件事情，如果放任大氣環境進一步惡化，不僅會對國民經濟造成一定的危害，而且會對人們的身體健康帶來損傷，最終必然會付出相應的代價。因此全社會必須意識到霧霾治理的重要性，在實現經濟繁榮發展的同時確保生態的可持續發展。人工增雨作業能夠在降水較少時增加一定區域內的降水量，減少空氣中PM2.5 的含量，對于霧霾治理來說是不可或缺的。當然，實現空氣環境質量的顯著提升并不是短時間內就實現的事情，這需要全社會統一起來，在人工增雨、人工消霧等技術手段的支持下，確保空氣環境質量有顯著的改變。