人工影響天氣在巴彥淖爾市氣象防災減災中的應用研究

收稿日期：2023-12-10

基金項目：內蒙古自治區氣象局引導性創新基金項目（nmqxydcx202221）。

作者簡介：劉繼東（1969—），男，內蒙古烏拉特前旗人，副研級高級工程師，主要從事人工影響天氣及災害性天氣預警研究。

摘 要：為了減少惡劣天氣帶來的危害，在氣象防災減災中應用人工影響天氣技術很有必要，能夠起到預防和控制惡劣天氣的作用，最大限度地減少經濟損失，保障人民生命財產安全。基于此，概述了人工影響天氣，探討了巴彥淖爾市氣象防災減災中人工影響天氣的應用，并分析了人工影響天氣工作的現狀，提出了人工影響天氣在氣象防災減災中應用的優化措施。

關鍵詞：氣象防災減災；人工影響天氣；人工增雨；人工防雹；管理體系

中圖分類號：P48 文獻標識碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0-03

全球氣候變化不斷加劇，氣象防災減災已成為社會各界關注的焦點之一。作為內蒙古自治區的一個重要城市，巴彥淖爾市面臨著氣象災害頻發的風險，如冰雹、干旱、風沙等問題。在這種情況下，人工影響天氣的技術應用被視為可能改善氣象條件、減輕災害影響的有效途徑。人工影響天氣技術包括防雹、云雨增減、人工降雨等方法。目前，巴彥淖爾市7個旗縣全部開展人影作業，其中，4個旗縣承擔增雨任務，6個旗縣承擔防雹任務；全市建設固定作業點87個，全部完成標準化改造；1架增雨飛機、84門防雹高炮、3部防雹火箭、6部增雨火箭、3部增雨煙爐全天候開展人影作業。“十三五”期間，全市高炮防雹累計作業1 148點次，消耗炮彈33 769發，保護面積24 832.1 km2，減少經濟損失達9.8億元。作為一個自然環境相對脆弱的地區，巴彥淖爾市通過人工手段干預天氣，旨在提高氣象災害的防御能力，減輕自然災害對當地經濟、生態和社會的負面影響。

1 人工影響天氣概述

人工影響天氣是一種利用科技手段對大氣的物理過程進行人工干預，以達到減輕或避免氣象災害的一種技術。在現代氣象科學中，人工影響天氣技術已經逐漸成為防災減災的一種重要手段。對于巴彥淖爾市這樣氣象災害頻發地區而言，人工影響天氣技術的應用對提高氣象防災減災能力具有十分重要的意義。

人工影響天氣技術主要包括防雹、云雨增減、人工降雨等方法。該技術通過改變云的微物理結構，影響云中水滴和冰晶的生成與消散，從而改變云的降水特性。人工增雨則通過在云層中引入人工的冷凝核，促使云中水汽凝結形成雨滴。天氣影響技術則試圖通過改變局部氣象條件，達到影響天氣的目的。在巴彥淖爾市這個常年受到冰雹、干旱和風沙侵襲的地區，人工影響天氣技術可以被應用于增加降水、消減降雹、減緩沙塵暴等方面[1]。此外，該技術還可用于應對極端天氣事件，如干旱、水旱災害等，可在一定程度上減輕自然災害對當地社會、經濟和生態系統的不利影響。

雖然人工影響天氣技術在防災減災方面的潛力巨大，但也面臨著一系列技術挑戰和倫理考量。技術挑戰包括對大氣物理過程認知的不足、技術成本高昂、操作難度等問題。人工影響天氣的操作可能對生態環境和生物多樣性產生潛在影響，因此，在推廣應用時需要謹慎考慮倫理和生態風險。

2 巴彥淖爾市氣象防災減災中人工影響天氣的應用

2.1 人工增雨

巴彥淖爾市常年受到干旱和風沙侵襲，人工增雨技術成為一種有力的手段，旨在通過干預云層的微物理結構，促使降水的形成，從而增加水資源供給，減輕干旱的影響[2]。人工增雨的基本原理是通過在云層中引入人工的冷凝核或冷凝劑，使云中的水汽凝結形成雨滴，從而促使降水發生。在實際應用中，常用的冷凝核包括碘化銀、碘化鉀等物質，通過飛機、火箭等平臺將這些物質釋放至云層。人工增雨技術在一定程度上能夠增加降水量，為巴彥淖爾市提供更多的水資源。通過有選擇性地在云中投放冷凝核，可以引發云中水滴的凝結，從而形成降水，對緩解干旱、改善當地水資源短缺狀況具有積極的意義。

2.2 人工防雹

由于巴彥淖爾市的年均降雹日約15 d、成災日約

7 d，為了減輕和防控冰雹災害，做好人工防雹工作至關重要。具體要點如下：

（1）在市局已有新一代天氣雷達（C波段）的基礎上，在五原縣增設一部X波段亙波雷達，該雷達最佳探測范圍為75 km，涵蓋五原、臨河、杭后、磴口、中旗和的部分地區，并建立試驗區，實現了大雷達監測小雷達精細觀測的指揮作業體系，再配合電控高炮進行人影作業指揮。

（2）電控改造。此項目計劃在試驗區內先對8門高炮進行自動化改造，改造將選用隨州大方精密機電工程有限公司的人影DF37高炮遠程控制系統。根據雷達覆蓋范圍及作業點標準化改造程度，將在以下作業點中選取高炮自動化改造試驗點：新安鎮生洼地作業點、蘇獨侖鎮永和村作業點；烏加河鎮西沙窩作業點、烏加河鎮聯豐作業點、德嶺山鎮烏蘭作業點、牧羊海場部作業點；勝豐鎮新紅作業點、新公中鎮豐聯作業點；八一鄉星光作業點；蠻會鎮紅星作業點。

（3）信息網絡搭建。人影指揮體系網絡建設縱向由市、縣延伸至作業點，橫向包括雷達處理軟件、作業指揮平臺、信息網絡系統、遠程電控高炮系統等。市、縣將通過內網進行信息網絡傳輸，各旗縣氣象局與作業點之間將搭建內網轉公網云服務的方式進行作業指令下達及電控高炮端作業信息的回傳，實現雙向信息傳輸。

（4）作業流程設計。五原縣氣象局作為雷達處理系統的信息分發處理中心，第一時間將雷達基數據傳輸至巴彥淖爾市氣象局人影指揮中心、烏拉特前旗氣象局、臨河區氣象局、杭錦后旗氣象局、磴口縣氣象局、烏拉特中旗氣象局，通過雷達處理軟件對基數據進行處理顯示，并完成監測資料、指標分析、指導產品、指令信息和作業信息等數據的處理、管理、存儲和發布。各旗縣氣象局通過專網和信息網絡系統將指令信息發送至電控高炮系統進行作業，作業完成后將仰角、方位角、發射炮彈數量等作業信息傳輸至指揮中心[4]。

2.3 人工增雪

巴彥淖爾市地區冬季降雪稀少，而冰雪覆蓋對保護土壤、緩解水資源壓力等具有重要意義。因此，人工增雪技術成為一項潛在的應用，通過在適當條件下促使云中的水汽結晶形成雪，達到增加雪量的目的。人工增雪的基本原理是在云層中引入冷凝核，使云中的水汽在其周圍結晶形成雪花，最終實現增雪的目的。通常使用的冷凝核包括各種親水性的物質，如碘化銀、硫酸銨等。這些物質可通過飛機、火箭等平臺投放至云層，促使云中水汽凝結成雪。人工增雪技術的應用效果主要體現在冬季增加雪量、提高積雪深度，從而在一定程度上改善水資源存儲情況、增強冰雪覆蓋的保溫效應，有助于緩解冬季土壤干燥、改善生態環境，同時為春季融雪提供水源，對水資源的平衡具有積極的影響[5]。

2.4 人工消霧

巴彥淖爾市由于地形、氣象條件等因素，大霧天氣較為常見，尤其是在冬季。這種大霧天氣容易導致交通不便、能見度降低，增加事故發生的風險。因此，人工消霧技術的應用已成為提高交通安全、減少大霧對城市正常生活秩序的影響的一項重要措施。人工消霧的基本原理是通過引入消霧劑，改變大氣中水滴的大小和分布，使其更易于沉降，從而減少霧氣的濃度和縮短持續時間。常見的消霧劑包括聚合物、表面活性劑等，這些物質可以通過空中噴灑、地面釋放等方式投放至大氣。人工消霧技術的應用效果主要體現在提高大霧天氣的能見度，減少交通事故的發生，提高城市的運行效率。通過人工消霧，可以在一定程度上緩解大霧對交通運輸、航空運行等方面的不利影響，提高城市的氣象防災減災能力。

3 人工影響天氣工作的現狀

3.1 人工影響天氣管理體系不健全

首先，在實施人工影響天氣操作時，對氣象條件的實時監測和準確的預測是至關重要的，可以確保操作的時效性和準確性。但巴彥淖爾市在人工影響天氣方面的監測和預警機制不夠完善，監測設備和數據傳輸等方面的不足導致在實施人工影響天氣時的信息滯后，影響了作業的效果[6]。

其次，人工影響天氣是一項涉及多領域、多專業的綜合性工作，需要有明確的規范和標準來指導實施[7]。巴彥淖爾市缺乏相關的規范和標準，操作流程不統一和操作程序標準化缺乏，導致在人工影響天氣工作中存在操作的不一致性。

再次，人工影響天氣工作需要多個部門的協同合作，包括氣象部門、環保部門、交通運輸部門等，但實際上存在管理體系協同性不足的問題，不同部門之間信息共享不暢，合作機制不夠靈活，影響人工影響天氣技術的綜合應用效果。

最后，人工影響天氣工作的實施需要公眾的理解和支持，而當前缺乏有效的公眾參與和溝通機制。公眾不了解人工影響天氣的操作目的、方法及可能的影響，缺乏有效的信息溝通和教育，導致公眾對這一科學技術的誤解和不信任。

3.2 實施技術成熟度不夠

但在人工影響天氣技術實際應用中存在實施技術成熟度不夠的問題，涉及技術的可操作性、穩定性及對復雜氣象系統的準確理解。在實際操作中，人工影響天氣技術的可操作性受到限制，包括投放消霧劑、增雨劑或增雪劑的技術難度、操作設備的性能穩定性等問題。在實際應用中，操作人員需要具備高度的專業技能，而缺乏相關經驗和培訓可能導致操作不當，影響技術的實施效果。人工影響天氣的實施需要相關人員深刻認識復雜氣象系統，包括對云層結構、水汽分布、溫度梯度等方面的理解。而巴彥淖爾市的氣象觀測網絡和監測手段存在一些不足，導致對當地氣象系統認知的不足，影響人工影響天氣技術的操作準確性[8]。

3.3 工作人員的素質有待提高

人工影響天氣涉及氣象學、大氣科學等專業領域的知識，而當前部分操作人員缺乏對氣象系統、云層結構、水汽分布等基礎概念的深入理解，導致操作不科學、不準確。實施人工影響天氣技術需要操作人員具備高度的操作技能，涉及飛行操作、設備調控、作業位置、作業時機、作業量等方面。但實際上人工影響天氣的操作人員的操作技能水平不足，導致在技術實施過程中出現操作不當、設備失控等問題，影響技術的效果和安全性。人工影響天氣的操作過程中，可能面臨氣象條件的突變、設備故障等突發狀況，操作人員需要具備足夠的應變能力，迅速做出正確的決策以應對問題。但當前部分工作人員煩人應對突發狀況能力不足，導致操作的延誤或不當處理。此外，人工影響天氣工作中，安全性是至關重要的考量因素，但一些操作人員安全意識和規范意識不強，導致在技術實施中出現安全隱患，影響到工作人員人身安全。

4 人工影響天氣在氣象防災減災中應用的優化措施

4.1 完善人工影響天氣管理體系

首先，建立健全的監測和預警機制。通過引入高精度的氣象監測設備，建立實時監測網絡，確保對氣象條件的及時監測。同時，建立預警機制，快速響應突發氣象事件，增強實施人工影響天氣的時效性。其次，制定相關規范和標準，明確人工影響天氣的操作流程、操作標準以及技術參數，規范操作人員的行為，增強技術的操作可靠性和穩定性[9]。最后，加強各部門之間的信息共享和合作機制，增強管理體系的協同性。人工影響天氣技術涉及多個部門的協同合作，包括氣象部門、環保部門、交通運輸部門等，需要確保各部門之間暢通的信息傳遞和高效的合作模式。

4.2 加強人才隊伍建設

首先，建立專業人才培訓機制，為操作人員提供系統化、全面的培訓，包括氣象學、大氣科學、操作技能等方面的知識。培訓內容應與人工影響天氣技術的實際應用需求相契合，確保操作人員具備足夠的專業知識和技能。其次，為提高操作人員的實際操作水平，應加強實踐經驗的積累，通過模擬操作、實地演練等方式，使操作人員熟練掌握技術操作過程，提高其應對復雜氣象環境和突發狀況的能力[10]。再次，加強對氣象專業人才的培養和引進工作，確保在人工影響天氣技術研究和實施中能夠擁有更多的專業人才支持。與高校、科研機構合作，建立人才培養渠道，為氣象防災減災領域輸送更多高素質的專業人才。最后，鼓勵開展相關領域的科研工作，激發人才的創新潛力。設立專項資金支持科研項目，鼓勵團隊和個人進行技術創新，推動人工影響天氣技術在氣象防災減災中的不斷發展。

4.3 推動技術創新升級

首先，增加資金和資源支持研發工作，設立專項經費，支持科研機構、高校和企業在人工影響天氣技術方面的研究和開發，推動技術的不斷創新[11]。其次，借鑒和吸收國際先進的氣象科技和人工影響天氣技術成果，拓展國際合作與交流。加強國際合作，可以獲取更多的先進技術、經驗和資源，促進技術創新的升級。再次，結合大數據和人工智能技術，提高人工影響天氣技術的智能化水平。利用大數據分析，深入理解氣象系統的復雜性，通過人工智能算法提高技術的預測和操作精度，實現更加精準的人工影響。最后，不斷改進人工影響天氣的操作技術和設備，提高其穩定性和可靠性[12]。采用先進的操作設備、引入新型的增雨劑和消霧劑等技術手段，以適應不同氣象條件下的操作需求，增強技術的適用性和可行性。

5 結束語

氣象防災減災中大力開展人工影響天氣工作，借助前沿技術手段，能夠針對區域氣象災害有效防控，起到預防和減輕災害的作用，對保障區域生產生活穩定具有重要意義。因此，相關部門應通過推動技術創新升級，不斷提高人工影響天氣技術的水平，使其更好地適應巴彥淖爾市氣象防災減災的實際需求，促進城市的安全和發展及農牧業增產增收。

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