人工防雹

春季和夏季是雷暴大風、短時強降水、冰雹等強對流天氣的多發季節。今年以來，我國多地遭遇了強對流天氣，不少城市多次發布冰雹橙色預警。冰雹影響范圍雖小，但來勢兇猛，強度很大，常伴有狂風驟雨。猛烈的冰雹更是會砸傷人畜、打毀莊稼、損壞房屋，給農業生產、電力通信、交通運輸和人民生命財產造成巨大損失。

冰雹指由強對流天氣系統引起，直徑大于5毫米的固態降水，呈球形或不規則塊狀。我國的降雹具有波及范圍廣、分布離散性強、局地性明顯等特征。從日分布來看，降雹多發生在下午，一般集中在13時—19時。從月際分布來看，降雹主要集中在6—9月；其中，華南地區的3—4月，江南地區的3—8月，秦嶺、淮河地區的4—8月，湖南、云貴地區的4—5月，華北地區的5—9月，青藏高原的6—9月為多冰雹月。河北雖然地處北方，但降雹的月份卻有5個月之多，比許多南方地區都長，堪稱“超長待機”，歷史上，冰雹給河北造成的災害也不少。

明清時期河北為何多雹災

在河北省冀州市西堤北村矗立著一座石塔，當地人稱之為震雹塔。此塔通高8米，共5層，始建于元代，全部用青石雕刻砌造；塔身為四面棱錐體，塔頂是一個高1.5米的石葫蘆。相傳在明清時期，每年春天人們都會在塔下舉行祭拜活動，祈禱莊稼免受冰雹的侵襲。歷史上，在河北地區，雹災是除干旱、暴雨之外的第三大氣象災害。用祈禳的方式祈求“雹神”繞行、風調雨順，體現了古人對雹災的恐懼和無奈。

一般而言，災害是孕災環境、致災因子和承災體綜合作用的結果。孕災環境是指由大氣圈、水圈、巖石圈（包括土壤和植被）、生物圈和人類社會圈所構成的綜合地球表層環境；致災因子是指可能造成財產損失和人員傷亡的各種自然現象與社會現象，是一種對生命或財產的潛在危險；承災體是指直接受到災害影響和損害的人類社會主體。

那么，到底是什么導致明清時期河北地區雹災頻發的呢？

河北位于中緯度，處于西風帶上。夏季，境內高低起伏的太行山、燕山是冷空氣從西北方向入侵時的必經之地。這兩大山脈相連呈弧形，山區的地表起伏引起了受熱不均，并提供了動力抬升條件。山區的熱力泡被冷空氣和山巒抬升，進而不斷聚合成冰雹云。垂直方向上，冰雹云隨著對流的發展而不斷“變高”，逐漸發展旺盛；水平方向上，在冷空氣的推動下，冰雹云不斷由西北向東南移動，如猛虎下山直撲華北平原，故而河北大部分地區都在冰雹的襲擊范圍之內。河北地區的冰雹往往產生于太行山、燕山山區，并在西北氣流的引導下劍指東南。也就是說，從孕災環境和致災因子角度看，特殊的地形、冷空氣的頻繁入侵，是明清時期河北地區雹災頻發的主要原因。

另外，永樂十九年（1421年）明成祖朱棣改北京為京師，此后，北直隸（今京津冀地區）人口呈迅速增長態勢。據測算，北直隸人口在永樂十年（1412年）時約為209萬，萬歷六年（1578年）時約為471萬；直隸省（今京津冀地區）人口在乾隆四十一年（1776年）時約為1779萬，宣統二年（1910年）時約為3732萬 。由此可見，清末直隸省的人口數量是明初的17倍之多。人口爆炸式增長，農作物、建筑物、牲畜等承災體也隨之增加，導致明清時期河北地區雹災多、災情重，讓人聞“雹”色變。

面對冰雹的侵襲，古人的防雹方式大致有兩種：祈禳避雹和積極防雹。文章伊始所提民眾于震雹塔前祈禱便是祈禳避雹的一種方式。此外，古時河北民間也曾信奉雹神。如《嘉慶重修一統志》中記載：“雹神廟在（遵化）州之西關，每歲端午日致祭。”河北平泉市、灤南縣等地都曾建有雹神廟，這些廟宇的建造也從另一個方面反映了燕山地區雹災之頻之重。雹神的名諱因地而異，河北地區多信奉李左車和禿尾巴老李。據說禿尾巴老李害怕鐵器，所以下冰雹時，古人會往院中丟擲刀、鏟等鐵器，祈求降雹盡快停止。這類防雹措施并無科學依據，無法產生實際效果，僅作為一種民俗和文化流傳了下來。

除祈禳之外，古人曾用槍炮轟擊冰雹云進行積極防雹，并產生了一定的效果，這可以看作現代防雹作業的雛形。據記載，明洪武年間，河北磁縣南來村村民已使用土炮轟擊冰雹云的方法來抵御冰雹的侵襲。清代劉獻廷的《廣陽雜記》則生動描繪了土炮防雹的過程：“夏五、六月間，常有暴風起，黃云自山來，風亦黃色，必有冰雹……土人見黃云起，則鳴金鼓，以槍炮向之施放，即散去。”用土炮防雹者認為，冰雹是妖怪作法所致，所以要用土炮轟擊云層，驅趕妖怪。沒想到，他們這樣做正好歪打正著，起到了一定的防雹效果。科學研究表明，土炮之所以能起到防雹的效果，是因為炮彈爆炸后產生的強大沖擊波破壞了云層中原有的強烈上升的暖濕氣流。如果把冰雹的生長過程比作“滾元宵”，那么暖濕氣流中的水汽便是糯米粉，氣流的強烈上升則是元宵翻滾、變大的動力。土炮的這一招釜底抽薪，讓冰雹的水汽供應者和幕后托舉者的合作分崩離析，降低了其生長速度。土炮防雹有一定的科學依據，可以減少雹災的影響，為現代人工防雹作業的順利開展提供了寶貴的經驗。

現在如何防雹

現代人工防雹主要采用播撒防雹和爆破防雹兩種方法，具體作業方式分別是火箭和高炮作業。播撒防雹是指向云中播撒人工冰核或吸濕性核，以制造大量的冰雹胚胎。根據貝吉龍效應，這些冰雹胚胎會爭奪云中的水分，結果就是每一個冰雹胚胎都不能獲取足夠的水分而長大，這也就遏制了冰雹的生長，從而達到防雹的作用。爆破防雹的原理與土炮防雹類似，除了切斷水汽供應以外，爆炸產生的沖擊波還會促使雹胚破碎，讓冰雹的個頭變小。

20世紀70年代，在各級政府的支持下，人工防雹作業的主要“利器”更換成了“三七”高炮，防雹面積和防雹能力均得到了大幅提升。20世紀90年代后，新一代防雹火箭逐漸成為人工防雹作業中的主角。與“三七”高炮相比，防雹火箭的上限高度更高（可達8000米），催化劑載量更大（可達10克），成核率更多（可達1015），分散方式多為燃燒，是目前人工防雹作業中的主流。

除了設備的更新，氣象部門還加強了對冰雹云的監測和研究，提高冰雹預報預警的時效性和準確性，以制定科學合理的防雹作業流程和方案。在強對流天氣到來前，氣象部門會結合常規地面觀測、自動氣象站、衛星、雷達、探空等多源觀測資料對冰雹的潛勢進行研判，并結合云模式計算、云宏微觀物理量的預報值，對冰雹云系的發展和演變形勢進行分析和預判，從而確定人工防雹作業的高度、角度和范圍，合理制定作業方案。當冰雹云臨近時，防雹作業人員會結合雷達回波實況和衛星反演的云物理產品，及時對作業方案進行調整，向冰雹云中的雹胚生長區等要害部位發射火箭彈、播撒催化劑，達到“化雹為雨”的效果。

不過，我們應該清醒地認識到，雖然播撒防雹理論已被廣泛認可并在氣象業務中得到廣泛應用，但是瞬息萬變的冰雹云仍然難以讓人看得清楚，紛繁復雜的冰雹形成機理仍然難以讓人完全弄明白，故而人工防雹的準確性和時效性仍有很大提升空間。

另外，隨著經濟的迅猛發展，冰雹的承災體也在不斷增多。古代冰雹的承災體主要是人畜、農作物和房屋，現在則增加了汽車、太陽能熱水器、玻璃門窗等。所以與古人相比，冰雹對我們的困擾是增加了，而不是減少了。

遇到冰雹該怎么辦

冰雹天氣到來前，氣象部門會依據可能造成的危害程度、緊急程度和發展態勢，及時發布冰雹預警信號。由于冰雹突發性強、破壞性大，收到冰雹預警時，往往意味著冰雹已經離你很近了，因此要盡快妥善安置易受冰雹影響的物品，及時躲避到堅固的建筑物內。如果行車途中遇到冰雹，一定要盡快降速，千萬不要加速行駛，否則冰雹會變身“刺客”敲碎車窗，造成人身傷害。

對農業來說，雹災的輕重主要取決于降雹強度、影響范圍以及降雹季節與農作物生長發育的關系。因此，農業防雹還應調整農作物品種（如增種抗雹和恢復能力強的農作物）和播種時期，并根據天氣變化適時搶收成熟作物。

“崩騰沙靂乘風下，宛轉珠璣壓雨來。”宋代詩人曾鞏曾如此描寫冰雹。沙隨風至，雹壓雨下，似有世界末日的既視感。古人曾奮起抵抗，用土炮消雹，這些防雹經驗和智慧已被今人傳承。未來，氣象工作者將繼續利用高科技手段研究冰雹云。隨著氣象觀測越來越精密，模擬技術越來越高超，我們一定能對冰雹了如指掌，對其進行精準防治，讓雹災消弭于無形。

【責任編輯】諶 燕