人工影響天氣作業在氣象防災減災中的作用分析

劉沫彤

赤峰市氣象局，內蒙古赤峰 024000

氣象災害會對人類社會和經濟造成巨大的影響，如暴雨洪水、干旱、臺風和颶風等，這些災害不僅會導致人員傷亡和財產損失，還會破壞農業、能源和交通等基礎設施，嚴重威脅社會穩定和經濟發展。為了減少災害風險和保護人們的生命財產安全，人工影響天氣作業作為一種防災減災手段被廣泛應用。人工影響天氣作業包括云霧減災、防雹、降雨增雪和抗旱等措施。通過人工干預氣象過程，可以調節降水分布、減弱風力和降低災害風險。人工影響天氣作業的研究和實踐經驗表明，通過合理的技術和方法，可以在一定程度上改變天氣形勢，減輕災害的影響。因此，深入研究人工影響天氣作業的機制、效果評估和可持續發展策略，為進一步提高防災減災能力提供科學依據和決策支持具有重要意義。

1 人工影響天氣作業在氣象防災減災中的作用

1.1 預防洪澇災害

洪澇災害是由極端降水引發的自然災害，會給人類生命財產和社會經濟帶來嚴重損失。人工影響天氣作業通過調控降水過程，可以有效預防和減輕洪澇災害的發生與影響。通過調整降水時空分布，避免降水過程集中和暴雨發生。通過云種植、云間種植、降雨增強、降雨減弱等技術，可以合理引導和調節降水過程，使降雨分布更加均勻，降低暴雨的發生頻率和降水強度，降低洪澇災害的風險。通過人工影響天氣作業，可以提前對降水過程進行干預和調整，防止降雨量超過地表承載能力，通過改變云體內的水含量和云粒子大小，調節降水的強度和時間，避免過量降水導致的洪水災害[1]。此外，人工影響天氣作業還可以調控降水對地表徑流的影響，減緩洪水形成和發展的速度。通過減少降雨對地表的沖擊力和徑流量，可以延緩洪水的泛濫過程，為人們爭取更多的逃生和救援時間，減輕洪澇災害的損失。

1.2 干預風暴和臺風

風暴和臺風是強風和暴雨相結合的極端天氣現象，常伴隨洪澇、風害、海嘯等災害，對人類生命財產和社會穩定造成巨大威脅，人工影響天氣作業通過減弱風暴和臺風的威力和降雨量，可以有效控制其危害。人工影響天氣作業可以通過云間種植、云體激活和降雨減弱等技術，可以減緩風暴和臺風的發展和增強過程，通過干預云體的動力結構和濕度分布，可以削弱風暴和臺風的風力和降雨強度，降低其對人類和建筑物的破壞性。人工影響天氣作業還可以調整風暴和臺風的路徑，使其避開人口密集地區和重要基礎設施，通過引導和干預大氣環流，可以改變風暴和臺風的移動方向和速度，減輕其對人類安全的威脅[2]。此外，人工影響天氣作業還可以通過增加對流層中水汽含量和云量的調控，減緩降雨的下降速度，減少降雨強度和降雨量，從而減輕洪澇等降水引發的災害。需要強調的是，人工影響天氣作業在控制風暴和臺風中需要科學謹慎，避免不可預知的負面影響。準確的氣象監測和預報，以及科學的決策和應急響應措施是保證干預效果的重要保障。

1.3 減輕冰雹危害

冰雹是一種固態降水，直徑＞5 mm的冰粒以高速墜落，對農作物、建筑物和人類活動造成嚴重破壞，人工影響天氣作業通過干預云體和降水過程，可以減少冰雹的形成和降落，減輕其對人類生命財產的危害。人工影響天氣作業主要通過改變云層內的溫度和濕度條件，降低冰雹粒子的形成和生長速率，以減輕冰雹的形成。具體操作可能包括：(1)云體激活。通過特定的技術，如使用干冰或其他催化劑，增加云層的活躍度，促進云中水汽的凝結。(2)冰核增加。向云體中釋放含有冰核的物質，這些冰核可以作為水汽凝結的核，促進雨滴的形成，從而抑制冰雹粒子的生長。(3)凝結核數量增加。通過向云體中噴灑含有凝結核的物質，增加云中的凝結核數量，促進水汽向雨滴的轉化，通過調控降雨顆粒的大小和密度，可以使冰雹經過融化過程，從而減輕其對農作物和建筑物的破壞[3]。人工影響天氣作業還可以通過調整云體和降水的空間分布，使冰雹集中在較少人口密集地區，減少其對人類安全和財產的威脅，通過引導云體發展和控制降水位置，減輕冰雹在特定地區的影響。

1.4 增加干旱地區的降水

干旱是指某地區因長期無雨或少雨，導致河流、湖泊水量減少，以及土壤、地下水含水層中水分虧缺的自然現象，會給農業生產、水資源供應和生態環境造成嚴重影響。人工影響天氣作業可以通過云間種植、云體激活和增雨等技術，刺激云體發展增加降水量，為干旱地區提供所需的水源，減輕旱災對農業生產和生活用水的影響。云間種植是通過向云中噴灑云凝結劑或云種子，改變云滴的物理和化學特性，促使云滴結晶成降水粒子，從而增加降水量，云間種植的關鍵是選擇合適的云、噴灑適量的云凝結劑和種植技術。研究表明，云間種植可以在一定程度上增加干旱地區的降水量。例如：中國西北地區是世界上干旱程度最高的地區。在該地區，通過云間種植技術，2019—2021年，共實施了多次云間種植作業。結果顯示，云間種植使得降水量較無處理情況下增加了15%以上，其中某些地區的增雨效果甚至超過30%。這些額外的降水量對農業灌溉、水資源補給和生態恢復具有重要意義。此外，研究發現，云間種植能夠引導降水向目標區域移動，使得干旱地區得到更為均勻的降水分布，延長降雨持續時間。通過調整降水顆粒的大小和密度，可以使降水更容易滲入土壤，減少水分流失和蒸發，保證可持續水源供應，有利于土壤水分的補給和植物的生長[4]。

1.5 提高防雷抗災能力

雷電會對人類生活和農作物產量造成嚴重影響，通過人工影響天氣技術，可以干預云系的電荷分布和水汽條件，可以有效降低雷電的發生頻率和強度，減輕其對社會經濟和農業的危害。例如：通過云間種植技術改變云層中的電荷分布，減少云間放電的可能性，從而降低雷電發生的概率。通過建立健全的防雷防雹監測與預警系統，可以及時掌握雷電和冰雹的發生情況，并提前采取相應的防護措施，減少人員傷亡和財產損失。在實際應用中，人工影響天氣作業需要綜合運用多種技術，如云物理過程模擬、雷達監測和氣象預報等，不斷提升防雷能力，確保其在氣象防災減災中的作用最大化。

2 人工影響天氣作業在氣象防災減災中的具體措施

2.1 提高氣象監測能力

準確、實時的氣象監測是人工影響天氣作業的基礎，可以為決策者提供準確的氣象信息，為干預措施的制定和實施提供科學依據。

第一，現代氣象觀測設備和傳感器的精度和靈敏度不斷提高，可以實現對大氣溫度、濕度、壓力、風向風速等氣象要素的高精度監測。同時，引入新型傳感器和遙感技術，如衛星遙感、雷達探測等，可以實現對更廣范圍和更細致尺度的氣象觀測，提高監測的空間和時間分辨率。

第二，建立氣象觀測數據共享平臺，促進不同地區、部門和國家之間的數據共享和交流，可以獲得更全面、準確的氣象信息，通過數據共享及時了解氣象變化，準確預報天氣災害，為人工影響天氣作業提供及時的基礎數據。

第三，結合先進的氣象模型和算法，增強氣象預報系統的準確性和可靠性，提高天氣事件的預報時效，加強對極端天氣事件的監測和預警，及時發布預警信息，提醒公眾和決策者采取相應的防災減災措施。

第四，應用人工智能、大數據和物聯網等技術，構建智能化的氣象監測和預警系統，實現對氣象數據的自動采集、分析和處理，通過智能化系統，提高氣象數據的處理效率和準確性，為人工影響天氣作業提供更可靠的數據支持。

第五，提高氣象人員的專業水平和技能，加強對氣象監測技術的培訓和學習，推動氣象人員之間的交流和合作。建立國際合作機制，促進不同國家之間的氣象技術交流和共同發展，共同應對氣象災害挑戰。

2.2 提高天氣預報精準性

通過增加氣象觀測站點，尤其是在偏遠和人口稀少的地區增加觀測設施，可以提高氣象數據的空間分辨率和拓寬覆蓋范圍，可以更好地捕捉天氣系統的演變和變化趨勢，提高預報的準確性。氣象模型是天氣預報的核心工具，通過數值模擬大氣的物理過程預測未來天氣，調整模型的參數化方案、網格分辨率和邊界條件，優化模型的物理過程和數值算法，可以提高模型的準確性和預報能力。將多種數據源，如衛星遙感、雷達觀測、地面觀測和氣象探空等數據融合起來，可以綜合利用各種數據的優勢，增強預報的準確性，應用數據同化技術優化融合觀測數據與模型，提高模型的初始條件，進一步優化預報結果。通過深入分析和統計歷史數據，了解不同天氣系統的特征和規律，進一步完善模型和算法，進行預報驗證，與實際觀測數據進行對比，評估預報的準確性和偏差，及時修正和改進預報方法。天氣系統跨越國界，國際合作和信息共享對增強天氣預報精準性至關重要，通過共享數據、經驗和技術，各國可以相互學習和借鑒，保證天氣預報的準確性和可靠性，共同應對氣象災害的挑戰[5-6]。

2.3 提高氣候模擬和預測能力

氣候模擬和預測是通過數值模型和統計方法對氣候系統進行建模和預測，為氣象災害的預警和應對提供科學依據。氣候模型是對氣候系統的數學描述，準確地模擬和預測需要考慮大氣、海洋、陸地和冰雪等要素的相互作用，通過優化模型的物理參數化方案和過程描述，加強對氣候系統的準確模擬，從而提高氣候預測的可靠性。氣候模擬和預測需要大量的觀測數據作為輸入和驗證，因此提高觀測數據的質量和時空分辨率，以及模型的計算能力和數據處理能力對提高氣候預測的能力至關重要。加強觀測網絡的建設，包括氣象站、衛星遙感等技術，提高數據的精度和時效性，為氣候模擬和預測提供更準確的數據支持。借助高性能計算技術和并行計算方法，加快模型的運算速度，同時優化數據處理算法，提高數據的存儲和分析效率。通過與實際觀測數據進行對比，評估模型的準確性和誤差范圍，不斷改進模型和算法，提高氣候預測的可靠性和準確度。氣候系統具有全球性的特征，各國可以共享氣候數據、模型和技術，開展合作研究和交流，共同提高氣候模擬和預測的水平，為全球范圍內的氣象防災減災工作提供支持[7-8]。

2.4 建立健全災害監測與預警系統

建立健全的災害監測與預警系統的目標是及時、準確地監測和預警各類氣象災害，以便采取相應的防護和應急措施。這包括氣象觀測站、衛星遙感、氣象雷達、地下水位監測站等監測設施的布設，通過這些監測設施，可以實時監測降水、溫度、風速等氣象要素的變化，從而及時發現潛在的氣象災害。在監測到潛在的氣象災害后，需要通過災害預警系統及時向相關部門和公眾發布災害類型、可能影響的地區、預計發生的時間等預警信息，以便采取相應的防護和救援措施。建立災害信息數據庫，收集和整理歷史災害數據、觀測數據、模型預測數據等，形成完整的災害信息體系，利用先進的信息技術，實現信息的快速傳遞和共享，增強災害信息的時效性和準確性。通過不斷改進預警模型和算法，增強預警的準確性。同時，結合大數據分析和人工智能等技術，對大規模的觀測數據進行快速處理和分析，提供更精確的預警結果。建立完善的應急響應機制，包括預案制定、人員培訓和資源調配等，以便在災害發生時能夠迅速采取相應的應對措施。同時，加強災后恢復工作的組織和協調，包括災后評估、重建規劃和災民救助等，促進受災地區盡快恢復正常生產和生活秩序[9-10]。

2.5 提高應急響應和災后恢復能力

在災害發生后，及時、有效的應急響應和災后恢復工作可以最大限度地減輕災害造成的損失和影響。制定詳細的應急預案，明確各級部門和責任人的職責和任務。加強應急隊伍的建設和培訓，著力提升綜合應急管理水平。在災害發生前要做好相應的規劃和準備工作，包括建立災后恢復規劃、資源調配和資金安排等，在災后恢復工作中，要注重生態環境的恢復和生產設施的修復，以促進受災地區的快速恢復和發展。借助先進的技術，如遙感、人工智能等，提高災后評估和監測能力，為災后恢復工作提供科學依據。加強災害知識的普及，通過宣傳教育增強公眾的氣象災害防范意識和自我保護意識，推動公眾參與氣象防災減災工作，減少災害對人民生命財產的危害[11]。

3 結束語

作為一項重要的氣象防災減災措施，人工影響天氣作業在預防洪澇災害、緩解旱災風險、控制風暴和臺風、減輕冰雹危害、增加干旱地區降水以及提高防雷防雹能力等方面發揮著重要作用。通過提高氣象監測能力、增強天氣預報精準性、提高氣候模擬和預測能力、建立健全災害監測與預警系統等措施，可以進一步增強人工影響天氣作業的效果，有效減輕氣象災害的影響，保障群眾的生命財產安全。