人影作業技術在農業氣象防災減災中的運用

熊衛東，熊 瑤，熊士斌

（資陽市安岳縣氣象局，四川 資陽 642350）

天氣是一種宏觀性的變化，具有覆蓋面大的特點，要想依靠人力改變大范圍內的天氣情況，這是非常困難的，依靠目前的技術難以實現。不過，通過一些現代化技術的運用，可以在小范圍內針對某些特定的天氣實現人為干預，目前人們在這方面已經具備了一些成熟的技術。對于氣象部門而言，氣象工作不能僅關注基本的工作，還需要認識到氣象為農業服務的積極意義，從農業生產防災減災的角度切入，思考人影作業技術在農業氣象中的具體運用，通過人為手段防范并減少一些氣象災害，為農業生產提供安全的環境。

1 氣象災害對農業生產造成的影響

氣象災害，是指大氣對人類生產安全與財產安全所造成的直接或間接損害，自然災害的發生，往往會造成較大范圍的影響，導致的財產損失和人員傷亡往往也是較為嚴重的。從我國實際情況來講，氣象災害的類型主要有干旱、暴雨、雪災、低溫冷凍、熱帶氣旋等。這些不同類型的氣象災害，具有地理空間分布上的差異。干旱多發于西北、西南以及華南地區；暴雨多發于南方地區；臺風則多發于東南沿海及長江中下游地區。不同的氣象災害還會呈現出時間分布的差異，比如暴雨和臺風多發于夏季，其他季節的發生概率較低[1]。對于農業生產而言，氣象災害的發生會對人們造成很大的影響。比如，干旱會導致土地缺少水分，使農作物得不到足夠的水分，逐漸枯萎甚至死亡。再如，冰凍雨雪災害，過低的環境溫度會導致農作物被凍死，2008 年南方雪災就導致全國20 多個省份遭受不同程度的低溫、雨雪與冰凍災害，在50 多天的持續低溫與雨雪冰凍中，有1.78 億畝（1 畝≈0.067hm2）農作物受災，其中2 536 萬畝（1 畝≈0.067hm2）直接絕收。由此可見，氣象災害會對農業生產造成嚴重影響。在氣象災害面前，人類的力量非常渺小，因為氣象災害范圍大、持續時間長，人力很難對氣象災害實現干預。同時，對于一些氣象災害，人力也尚無有效的干預手段。總的來說，氣象災害對農業生產的影響較為嚴重，但是人力的作用又很有限，因此就需要加強對這方面的研究工作，不斷研發新的人工影響氣象作業技術，提高人為干預氣象的能力和水平[2]。

2 人影作業技術在農業氣象防災減災中的積極作用

氣象災害是農業生產的大敵，其不僅直接給農業生產帶來影響，還會產生一些間接影響，如氣象條件變化引起的病蟲害問題等。農業生產和氣象條件存在密不可分的關系，良好的氣象條件，可以保障農作物的茁壯成長；而不良的氣象條件，會引起減產減收的問題。因此，通過人影作業技術對氣象災害進行防范和干預，具有多方面的積極作用。

1）給農業生產創造良好的氣象條件。在農業生產中，對氣象條件有一定的需求，尤其是在農作物生長的一些關鍵時期，如果氣象條件無法達標，就會造成減產減收的問題。因此，在農作物生長的關鍵時期，通過人影作業技術對外部的氣象條件進行人為干預，可以給農作物生產創造有利條件[3]。

2）減少不良氣象。除了要給農業生產創造有利的氣象條件，還要對一些不良氣象進行干預。比如，遇到暴雨和持續陰雨天氣時，可以通過人工消雨來對其進行預防和處理。

3）保證農民經濟收入。人影作業技術的運用，可以保障農作物的生長。從宏觀層面來講，人影作業技術是對農業生產活動的保護，提高了農民的經濟收入水平，這對于農業經濟發展與農村經濟振興而言，具有非常顯著的作用[4]。

3 人影作業技術在農業氣象防災減災中的具體運用

從目前的人影作業技術來講，主要有人工消雨和人工降水這兩個方面。人工消雨和人工降水起到的作用不同，前者是減少農作物種植區的降水量，后者是增加農作物種植區的降水量。雖然作用不同，但是所采取的方法基本一致，區別在于，人工消雨是通過人工降水的方法讓降水提前發生，在雨水到達農作物種植區之前就提前降落。常用的技術包括碘化銀煙爐作業、高炮與火箭作業，以及飛機催化作業三種技術，下面就針對這三種作業技術的應用分別進行分析。

3.1 碘化銀煙爐作業技術

碘化銀煙爐作業是人影作業技術中的一種新技術，具有成本低、不受空域限制等優點，近年來的使用頻率逐漸增高。其是通過燃燒形成上升氣流，依靠上升氣流將碘化銀顆粒攜帶到云層之中，催化冷云形成冰晶，從而增加降雨或降雪的可能性，在達到合適的條件之后，就能夠形成降水，緩解干旱問題，或者是讓雨水提前降落，避免后續區域的降水問題。在該技術的運用中，需要關注到以下技術要點。

1）合理選擇碘化銀煙爐的布設位置。云層本身具有移動性，同時碘化銀煙爐燃燒產生的上升氣流需要有效進入云層時才能起到作用。因此，在碘化銀煙爐位置的選擇方面，一般需要布設在山脈的迎風坡，這樣可以依靠外部風力，更好地讓上升氣流進入云層。同時，還需要對大氣云層的具體移動線路進行預測，根據其移動線路再進一步確定要在山脈迎風坡的什么位置設置碘化銀煙爐。

2）合理選擇設備。作業位置的選擇，只是開展碘化銀煙爐作業技術的第一步，在確定作業點位之后，還需要對具體的設備進行選擇。從目前的實際情況來講，ZY-2A 型遠程遙控地面焰條撒播系統，是一個可以考慮的設備。該設備能實現焰條預置，并且通過手機采集相關的數據，然后對其進行控制，實現遠程檢測、點火以及煙霧自動撒播，操作起來更加方便。

3）注重催化劑的溫度和數量控制。碘化銀煙爐的作業原理：依靠碘化銀顆粒對云層的冷云催化作用實現降水。碘化銀顆粒的溫度以及進入云層的數量，和最終的降水效果存在直接的關聯。在冷云催化過程中，當云頂溫度處于-4℃～10℃之間時，催化效果更好，這個溫度范圍也被稱為“催化溫度窗”。在數量方面，云層受到催化產生冰晶，冰晶濃度處于1 個/L ～100 個/L 的量級時，降水的效率較高。因此，需要提前做好估算，初步確定催化劑的用量，然后在現場作業操作中依據實際的情況，適當調整。

3.2 高炮與火箭作業技術

高炮與火箭作業也是一種人影作業技術，其中高炮作業技術具有很多年的使用歷史。但近年來，火箭作業技術的使用頻次逐漸增多，有取代高炮作業技術的趨勢。

高炮作業技術主要是使用三七式高炮，這類高炮源于部隊退役裝備捐贈，且高炮的炮彈價格并不貴。高炮作業技術就是將相關催化劑附加在炮彈之中，然后將炮彈直接打向云層，并在云層中引爆。借助彈丸的爆炸沖擊波，可以對云層產生很大的沖擊效果，同時，加上碘化銀催化劑的催化作用，對于防范冰雹具有明顯的效果。高炮作業技術的操作較為復雜，安全要求高，再加上其自身的重量很大，因此一次作業往往需要多人協同配合。雖然近年來高炮作業技術經歷了自動化改造，簡化了操作，提升了安全性，但是其重量大、不便移動等缺點并未得到實質性的改善。

火箭作業技術在人影作業技術中的發展較為迅速，而且形成了專業的火箭人影作業系統。在人工影響天氣的作業中，火箭人影作業系統的催化劑效率很高，在適宜條件下，1g 碘化銀可以催化產生1.8×1 015 個粒子，具有非常顯著的增雨效果。同時，火箭人影作業系統的自動化程度較高，操作簡單，最少2 人就能完成操作，而且可以實現車載，方便移動，能在不同地區實現運用。火箭人影作業系統也有缺點，那就是火箭彈的穩定性不夠高，因為火箭作業技術所使用的火箭屬于無控火箭，飛行軌道會受到風力影響，這就要求在進行具體作業的過程中，要提前確定風速、風向，然后計算火箭發射的方位和角度。另外，火箭作業技術是單一播撒催化劑，雖然催化效率高，但是存在一定的滯后性。

3.3 飛機催化與無人機作業技術

除了在地面進行人影作業，還可以在空中展開作業，這就需要使用到飛行載具，也就是飛機。同時，近年來隨著無人機技術的快速發展，無人機作業技術也在逐步成型，并且得到了成功實踐。

飛機催化作業技術就是通過飛機來實施催化作業，根據云層的不同條件和人影作業需求，配置暖云催化劑及撒播裝置，或者是配置冷云催化劑及撒播裝置。此外，還可以掛載碘化銀燃燒爐或者是飛機焰彈系統，在空中進行人影作業。不僅如此，還可以在飛機上裝載探測儀器，對云層的微觀結構進行觀察，并且動態追蹤催化作業之后云層的宏觀與微觀變化，實時觀察人影作業效果。飛機催化作業技術有一定的條件限制，一般適合被運用在低云族中的層積云和雨層云，以及中云族的高層云。在少云或是晴朗環境下，就不能運用飛機催化作業技術。

除了飛機催化作業技術，近年來無人機技術快速發展，人影作業技術開始運用無人機技術，依托無人機搭載撒播系統，使其直接飛入云層中進行催化劑撒播作業。目前，有針對氣象作業開發的專業無人機，最大載重可達50kg，飛行時間能夠達到125min ～250min，且具備自動返航功能。無人機作業技術通過遠程遙控裝置，能實現有效的操作，非常簡單方便，而且安全，成本低廉，值得大力發展該技術，并在農業氣象防災減災中廣泛推廣。

4 結束語

在農業氣象防災減災的過程中，需要對各種人影作業技術形成有效的認識，了解其基本的技術原理和使用方法，結合當地農業生產和氣象工作的實際情況，對人影作業技術進行合理運用，以為農業生產防災減災提供保障。