基于智慧管理平臺的人工干預天氣對農業防災減災的作用研究

魯 威

（肅北蒙古族自治縣氣象局，甘肅 酒泉 736300）

農業生產受氣象條件影響極大，尤其是在惡劣的氣象災害下，農作物產量會大幅下滑，甚至出現顆粒無收的情況，對農業和經濟發展乃至社會秩序造成巨大影響。

1 人工影響天氣概述

人工影響天氣是指通過人工手段對天氣現象產生影響并朝著預定方向轉化，如人工增雨、人工防雹、人工消云、人工消霧、人工削弱臺風、人工抑制雷電、人工防霜凍等，根本目的在于改變天氣，本質目的是防御災害。自古以來，氣象災害都是影響人類生產、生活乃至生存的重要因素，而人工影響天氣可以起到防災減災效果，一般是利用云的微物理過程來實現，如播撒成冰催化劑能夠將云中大量未凍結的水滴轉化為冰晶并釋放潛熱，成本低、效益可觀[1]。隨著科學技術的進步，人工影響天氣在諸多行業都有所應用，尤其是在農業防災減災方面，對農業穩定發展起到了重要作用。

2 人工影響天氣智慧管理平臺

在信息技術的支持下，人工影響天氣服務系統和對應的服務模塊逐漸完善。例如，雷達作業組網作業條件分析、決策、實施智慧、效果評估、信息管理模塊等，都被深度整合，能夠根據人工影響天氣業務特點和防災減災要求，充分借助雷達協同組網觀測技術手段，采用神經網絡模糊邏輯，結合多元氣象資料進行通化分析，構建一個信息資源高度集約化、規模可伸縮、便捷管理的智慧管理平臺，為相應的人工影響天氣業務開展提供高度智能化的業務管理體系。該系統以雷達、衛星、自動站、常規資料、風廓線等提供的資料為基礎，以雷達組網分析為核心，以動力場數據、水汽場數據、衛星產品、雨情資料、云系模式數值產品等多元氣象資料為輔助，綜合分析得到作業條件潛力區分析產品，為決策服務平臺提供技術支持。決策服務平臺的組成和運行情況如圖1所示，包括產品監測、決策服務、作業通知、信息反饋等部分，是有效利用人工影響天氣的關鍵所在。落實作業指揮，做好效果評估，加強信息管理，能充分保障人工影響天氣作業的有序、高效開展，充分發揮其防災減災作用。

圖1 決策服務平臺組成及運行情況

3 人工影響天氣在農業防災減災中的重要作用

在農業防災減災中，對氣象災害進行預防和減弱是極其重要的部分，農業氣象災害一直都是影響農業發展的關鍵。“旱災”“澇災”等影響農業的發展，甚至會造成嚴重的經濟破壞和巨大災害，其中，冷害、霜凍、干旱、洪澇、干熱風、冰雹等農業氣象災害對農業生產的影響巨大，輕則農產品產量和質量下滑，重則糧食顆粒無收。人工影響天氣能夠促使天氣向預定方向轉化，實現對農業氣象災害的預防和減弱。目前，人工影響天氣在農業防災減災中的作用主要體現在以下方面。

3.1 人工抗旱

自古以來，旱災是對農業影響最明顯的自然氣象災害之一。人工抗旱能夠通過增雨的方式預防或減輕旱災，保障農業生產正常以及農作物優質高產，還能在一定程度上提高水庫灌溉能力，促進農業穩定發展。當前，最常用的人工增雨方式為碘化銀降雨，即利用高炮把碘化銀炮彈發射至高空云團的零度層以上，碘化銀炮彈在上升過程中受熱后會形成大量碘化銀粒子，并隨氣流進入云層，在冷云中生成大量冰晶。冰晶通過零度層下降，隨后融化并形成雨滴，實現人工增雨。碘化銀降雨的優勢在于設備簡單、成本低廉且效果良好，具有普遍適用性，能夠在預防和抵抗旱災方面起到重要作用[2]。此外，還有不少正在研發或已經研發的人工增雨新技術，如激光降雨，利用高能量脈沖波將氮氣分子、氧氣分子離子化，在空氣中形成天然的凝結核，讓水蒸氣凝結成水珠。不管是常規的碘化銀降雨技術，還是激光降雨等新技術，在應用時都要以合適的條件為前提，即需要一定的宏觀天氣條件以及云中的微物理條件，主要是0 ℃以上的暖云中要有大水滴，同時，0 ℃以下的冷云中要有冰晶。通常，只有低云族中的雨層云、層積云或中云族中的高層云才較為合適，云系厚度通常也要達到2 km，而且云里有上升氣流，過冷水含量達標。在人工增雨時，利用全球定位系統（Global Positioning System，GPS）精確定位作業點、編制代碼，并上報省級主管部門及空域管制部門批準。

3.2 人工防雹

冰雹對農業生產的危害極為嚴重，能直接砸傷、砸死農作物，還會對農業生產設施設備造成破壞，嚴重影響農業生產，導致農業產量大幅降低。為了有效實現對冰雹的防災減災，一般可采用人工防雹的方式，利用高射炮、火箭發射或者爆炸的方式撒播催化劑，對可能產生冰雹的云層施加影響，阻止云中的冰雹胚胎形成雹粒，或者使小冰粒在變成大的冰雹之前就降落到地面[3]。冰雹生成需要云中有上下強烈運動的氣流且蘊含大量水分，小的冰雹胚胎才有發展成冰雹的足夠水分供應，才有機會增大成為冰雹。人工防雹的原理則是通過催化劑產生大量冰晶，迅速形成更多的水滴或冰粒，造成同冰雹胚胎競爭水分的優勢，抑制雹塊增長。

3.3 人工消云減雨

對農業生產而言，降雨是必不可少的，但并非雨水越多越好，而是要確保降雨量在合適范圍內，同時，降雨時間要適宜，否則同樣可能對農作物生長造成負面影響。人工消云減雨主要是在影響本地的降水云系上方進行一定規模的連續催化作業，設法改變自然云的降水狀態或過程，抑制云和降水的發展，延緩、減弱降水過程，在局部區域改變降水的再分布。人工減雨采用的方法主要包括提前降水、過量播撒和云內引發動力下沉。通常，人工消云減雨可采取飛機播撒碘化銀或硅藻土、地面向空中發射火箭或高炮的方式進行。

3.4 人工消霧

煙霧一般發生在冬春季節，大霧彌漫會對氣象監測系統的運行造成影響，影響人工生產作業，給農業生產造成一定影響。在有必要的情況下，應當通過人工影響天氣的方式進行人工消霧，將煙霧對農業生產造成的危害降至最低。最常見的人工消霧手段是利用碘化銀、丙烷等催化劑產生冰晶，消耗霧滴，以降雨的形式消霧。此外，還有動力法、加熱法等人工消霧方法正在研究，一旦推廣適用，就可能有效起到人工消霧的作用，并實現農業氣象防災減災目的。

4 人工影響天氣智慧管理平臺在農業防災減災中的作用

智慧管理平臺的優勢在于多端互聯、動態管理、信息共享、智慧服務等，能夠針對農業防災減災提供相應的專業服務，為農業防災減災效果的改善起到巨大助推作用。首先，智慧管理平臺將農業管理部門、氣象管理部門、省級管理部門、空域管制部門、農民等連接起來，實現各方的深度合作，為農業防災減災工作中的人工影響天氣作業提供了有力支持。其次，基于云計算、大數據、人工智能技術等，對海量數據進行分析處理，為相應的人工影響天氣作業決策提供可靠支持，有助于提高作業水平，提升防災減災效果[4]。

5 結語

人工影響天氣在現代農業生產中發揮著至關重要的作用，是實現農業防災減災的關鍵。氣象部門、空域管制部門等應當高度重視人工影響天氣作業，充分利用互聯網完善相應服務，通過科學、有效的作業對各種農業氣象災害進行預防和抵抗，保障農業的穩定生產。