人工影响天气：圆梦“呼风唤雨”

　　“高天上流云，落地化甘霖”这句家喻户晓的歌词，蕴含着大自然朴素的科学规律。风调雨顺、国泰民安是历朝历代人民的心愿，也是气象工作者心中最关心的、最想圆的梦。

　　在平时的生活中，每当出现不利或者可能的灾害性天气现象时，我们就希望能够采取人工影响天气的措施来趋利避害、减少损失。例如，通过人工增雨（雪）、防雹、消雾等作业，可以有利于农业生产、为水库增蓄、改善生态环境、扑灭草原或森林火灾、保障大型社会活动以及交通运输安全等。那么，人工影响天气究竟影响的是什么？拿什么来影响？如何影响呢？

　　影响的是什么？

　　影响天气的目标，就是希望避免或者减轻气象灾害性天气。要改变天气过程的发展和演变，并向人们预期的方向转变，有两种方法：借助外力施加能量或借助大气运动的自身规律。

　　可否从能量角度直接改变天气？

　　自然降水蕴含的能量是十分巨大的。例如，在10平方千米范围内，下一场1小时降雨量为20毫米的雷阵雨是常有的事，这样一次过程总的降水量就是20万立方米。假如降水形成高度是2千米，就意味着1小时内云要将20万立方米的水提升2千米再洒下来。为了提升这些水，需要做的功是3.92×1012焦耳（1吨石油完全燃烧产生的能量是8.4×105焦耳），约合467

　　万吨石油的能量。由此看来，直接耗费如此巨大的能量来制造或消灭一个天气过程是不现实的，经济上也是不合算的。

　　借助大气自身的发展演变规律

　　影响天气，归根到底就是影响组成云的基本元素：小水滴、冰晶、空气和水汽，进而希望发生连锁反应，以影响降水和天气过程。实施的途径是利用云的微物理过程。例如，在温度低于0℃的云中，存在着大量未冻结的水滴，利用播撒人工冰核催化剂的方式，可使水滴转化为冰晶并释放潜热，从而改变云的微物理过程和热力、动力结构。用这种方法进行人工影响天气，耗费比较小，效益却可能很大。

　　人工影响天气也称为播云作业，即用飞机、火箭或地面发生器等手段向云中播撒一定的物质，改变云的微结构，使云、雾、降水等天气现象发生改变。播撒过程就是人工影响作业，播撒的物质就是人工影响天气催化剂。

　　“四两拨千斤”的催化剂

　　可以说，催化剂是人工影响天气外场试验和作业的着力点，起着“四两拨千斤”和“牵一发而动全身”的作用。人们根据云的情况（性质、高度、厚度、浓度、范围等），分别向云体播撒人工冰核、致冷剂、吸湿性催化剂和水雾等，进而改变云滴的大小、分布和性质，干扰云中气流，改变浮力平衡，加速其生长过程，达到降水的目的。

　　影响天气的其他方法

　　除播撒催化剂外，用加热空气的方法消雾或防霜冻，也有一定效果，但耗费很大，只能用于很小的范围，如机场跑道的消雾和果园的防霜冻。此外，通过向上喷射的高温气流，可以促使空中或云中的局部空气产生对流运动，增加局部地区的水汽凝结和降水。通过改变地面状态或在空气中播撒碳黑微粒，可以吸收更多的太阳辐射，从而改变局部地区空气的热力结构。目前，这些方法还处于探索阶段。

　　TIPS：大气中如何成云下雨？

　　云是空气垂直运动的结果，随着空气上升，地面的水汽被夹带着一起上升。在这个过程中，一部分水汽蒸发掉，一部分则升入云中冷却、凝结，成为云中水汽的一部分。高空的云是否下雨，不仅取决于云中水汽的含量，还决定于云中供水汽凝结的凝结核的多少。即使云中水汽含量特别大，若没有或仅有少量的凝结核，水汽是不会充分凝结的，也不能充分地下降。即使有的小水滴能够下降，也终会因太小、太少，而在降落过程中蒸发。

　　人工冰核

　　如碘化银、碘化铅、介乙醛、硫化亚铁等，最有效的还是碘化银，主要发生方法为：燃烧碘化银的丙酮溶液和燃烧含碘化银的焰剂。

　　致冷剂

　　如干冰、液氮等，使周围云空气冷却到远低于零下40℃的温度，同时引起高度水汽过饱和，通过云滴冻结和水汽凝华产生大量冰晶。

　　吸湿性催化剂

　　如食盐、尿素、氯化钙等，在云中产生较大水滴，以启动和加速碰并过程。

　　如何影响天气？

　　我国古籍记载：明太祖洪武年间，河北磁县南来村已开始使用土炮轰击雹云，来消灭冰雹。科学意义上的人工影响天气是从20世纪40年代开始的，经过70多年的发展，已经取得了一定的成果。那么，变幻莫测的天气，是怎样服从了人的调遣的呢？

　　人工增雨

　　高空的云有暖型云（云内温度在0℃以上）和冷型云（云内温度在0℃以下）。

　　对冷型云的人工增雨，常常是播撒致冷剂和人工冰核，增加云中冰晶浓度，以弥补云中冰核的不足，达到降雨目的。

　　对暖型云的人工增雨，则是向云中播撒吸湿剂和水雾，加强云中碰并，促使云滴增大。

　　人工防雹

　　人工防雹就是采用人为的办法，对一个地区上空可能产生冰雹的云层施加影响，使云中的冰雹胚胎不能发展成冰雹，或者使小冰粒在变成大冰雹之前就降落到地面。

　　产生冰雹的主要条件：云中要有上下强烈运动的气流，并且蕴涵大量水分，只有这样，云中小的冰雹胚胎才有发展成冰雹的足够的水分供应，才有机会捕捉云中水分使自身不断增大。

　　人工防雹的原理：设法减少或切断向小雹胚的水分供应，一般需要向云中播撒足够量的催化剂，以产生大量冰晶，迅速形成更多的水滴或冰粒，造成同雹胚竞争水分的优势，从而抑制雹块的增长。该理论形象一点地说，就像我们正月十五做元宵，如果一次加入元宵芯子数目太多，那么所有元宵都“长不大”。人工防雹也是用相似原理，通过引入过量人工冰胚，达到抑制冰雹生长、降低冰雹灾害的目的。

　　防雹的方法：用高炮或火箭将装有碘化银的弹头发射到冰雹云的适当部位，以喷焰或爆炸的方式播撒碘化银，或用飞机在云层下部播撒碘化银。

　　我国新型催化作业工具

　　人工影响天气已经深入到人们生活的方方面面，随着工业、农业、交通运输业、环境科学的发展，对防止和减轻大气灾害的要求日益提高。“工欲善其事，必先利其器”，随着催化工具和技术方法的不断发展和进步，我国人工影响天气的能力也在逐步提高。

　　这都是新型人工影响天气作业装备~

　　可移动火箭发射车

　　机载碘化银焰条发生器

　　碘化银地面燃烧炉

　　液氮播撒器

　　防雹作业的高射炮

　　开启“空中水库”的钥匙

　　大气降水都来自空中的云，确切地讲，都来自空中的水汽。有人把云中的水比喻为一座天然大水库中的水，闸门开启得小，流出的水量就少。人工增雨通过向云中释放适当的催化剂，使“水库”的闸门开大一点，以便让水多流出来一些。“君不见黄河之水天上来，奔流到海不复回”，人工影响天气已逐渐成为人们开启“空中水库”闸门的钥匙。

　　人工影响天气（包括人工增雨）目前还处在试验研究阶段，虽然取得了一些可喜的进展，但是诸如实施人工影响作业后，雨量的净增量、落区、时效，以及撒播催化剂的种类、时机、方法等方面，都还需要进一步的研究。要达到按照人们自己的意志实现“呼风唤雨”的梦想，仍需做长期的努力。

　　文/赵嫣嫣 苏正军（中国气象局公共气象服务中心）

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