人工影响天气技术原理及应用

唐作佳 邓树荣 唐小琴

摘要 为了避免或减少气象灾害带给人们生活和生命财产的影响，对人工影响天气的技术原理及在增雨、防雹、消雾等方面的应用进行了研究探讨。

关键词 人工影响天气；气象服务；技术原理；应用

中图分类号：P48 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2018）03-026-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.03.010

Abstract In order to avoid or reduce the effect of meteorological disasters to people's life and property， the technical principle of weather modification and its application in rain enhancement， hail suppression and fog dissipation were discussed.

Key words Weather modification； Meteorological service； Technical principle； Application

人工影响天气是人类运用现代化科学技术，对局部天气过程实施影响，实现增雨、防雹、消雾、防霜等趋利避害目的的活动。目前世界上大规模开展的人工影响天气活动主要集中在增雨、防雹、消雾等几个方面。我国是世界上气象灾害频繁、干旱严重的国家之一，也是人均占有水资源较少的国家，开展人工影响天气工作，进行增雨、防雹作业，不仅是农业抗旱和防雹减灾的需要，也是保障水资源安全、生态建设和保护等方面的需要，是保持我国国民经济可持续发展的一个重要举措。

1 人工影响天气的技术原理

1.1 冷云人工增雨天气的原理

冷云是指温度低于 0℃的云。在这类云中过冷水滴、冰晶和水汽三者共存，产生降水的关键是云中冰水转化。早在1935年贝吉龙（Bergeron）就提出如下的理论假说：由于同温度下冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽压，当实际水汽压介于两者之间时，过冷云中的冰晶将不断夺取空气中多余的水汽，水滴则不断蒸发，冰晶则通过凝华迅速增长，此即冰晶效应。这种水滴不断蒸发、冰晶不断长大的过程，即冷云中冰水转化过程，称为贝吉龙过程，也称作蒸凝过程，它是冷云降水的核心，是近代人工影响冷云降水的物理基础。在温度0～30℃的过冷却云中播撒催化剂，可以生成大量人工冰晶，人工冰晶通过贝吉龙过程可形成降水，从而达到人工增雨的目的。

1.2 云的动力催化原理

通过冷云催化使云中产生大量冰晶，所释放的潜热将改变积云的宏观动力过程而增加降水。积云中上升气流的速度，主要决定于云内外温差造成的浮力。在发展旺盛的积云内，存在着大量过冷水滴。在这种云中播撒大量成冰催化剂时，能使过冷却水滴冻结而释放潜热，水汽在冰粒表面凝华时也释放潜热。估计这两种潜热足以使云中局部温度升高0.5℃左右，这将加大浮力而促使某些积云的上升气流速度增大，云体扩展，生命期延长，结果使进入云体的水分总量增大而增加降水量。

1.3 暖云人工增雨的原理

暖云是整个云体温度在0℃以上的云，通常也把云顶温度虽在0℃以下，但云顶还是由过冷却云滴组成的云称作暖云。在这类云中，自然降水的形成过程是：上升气流携带水汽入云，以凝结核为核心，通过凝结过程生成云滴，并通过凝结和碰并过程增长为雨滴，然后下落至地面形成降水。由于暖云降水的形成过程是先由凝结和湍流碰并等过程在云内产生一批较大的水滴，然后这批大水滴靠重力碰并过程而迅速长大为雨滴。因此，在因为缺乏大水滴而不能降水或降水强度不大的云内，人工地引进大水滴或可以产生大水滴的物质就可以诱发降水或增大降水的强度，这是暖云人工增雨的原理。

1.4 人工防雹原理

1.4.1 过量播撒催化剂 冰雹生长区位于冰雹云的中上部，因为这里的累积带存在含量很大的过冷却水。气流在累积带的上升速度极慢，且温度极低，所以导致雹胚的产生。雹胚经过与过冷水滴多次碰撞后逐渐变大。雹胚受强大上升气流的影响，经几次沾裹液态水而最终形成冰雹。只要在这个累积区大量引入人工冰雹胚胎，降低累积区的水分浓度，冰雹的形成就会受到抑制。

1.4.2 云中爆炸 将人工增雨防雹炮弹发射至云中使之炸裂，爆炸过程中形成的冲击波使形成中的冰雹发生震动，同时也使存在于云层中的过冷却液态水减少，进而使冰雹变软并阻止冰雹的继续增长。

2 人工影响天气的重点应用

2.1 人工防雹消雹，避免和減轻农作物受损

除湖南、湖北、广东、江西、福建等省冰雹灾害发生较少外，我国各地每年都会出现不同程度的冰雹灾害天气，特别是在北方的山区、丘陵地区，地形复杂，天气多变，冰雹多，受害重，对农业危害很大。猛烈的冰雹会打毁庄稼，损坏房屋，人被砸伤、牲畜被砸死的情况也常常发生；特大的冰雹甚至比柚子还大，会致人死亡、毁坏大片农田和树木、摧毁建筑物和车辆等。为了最大程度地利用人工防雹消雹作业来减轻自然灾害，各地区结合自身农业、水利、林业、环保等需求，合理地进行作业点的布控，形成固定作业点和流动作业点相结合的防雹系统，结合准确的天气预报，及时进行防雹作业，从而有效地避免和减轻冰雹对农作物所造成的灾害，实现稳产增收。

2.2 人工增雨，保持农业增产稳产、降低森林火灾

在旱多涝少的区域和季节，常常利用农作物灌溉来缓解旱情，但是这种方式极易造成水资源的浪费，而人工降雨就可以实现节水型的灌溉。人工增雨投入小、见效快、收益大，这种人工影响天气的应用可以充分提高经济效益、社会效益和环境效益。在干旱季节，部分地区地表水不足，河道锐减，甚至影响人民群众的生活，此时可通过人工降雨转移水资源而不至于影响农业产量和居民生活。在山林地带，秋冬季节极易引发火灾，提前在火灾高发季节进行人工增雨作业可以有效地缓解和杜绝森林火灾，从而避免林业方面的损失。2006年1月，平顶山市各地降水严重不足，干旱频发，林业火险处于较高的等级，市气象局根据有利天气情况，针对性地实施人工增雪作业，及时降低了林业火险等级，解除了火灾高危状态。

2.3 人工消减云雨雪，有利于大型社会活动的顺利进行

一些重大的社会活动对天气有特殊的要求，在技术条件、天气条件和后续保障物资设备均具备的情况下，可适时通过人工影响作业实现消减云雨，满足重大社会活动顺利进行所需求的天气条件。

2.4 人工影响作业的其他应用

根据社会发展的需求，人工影响作业在机场、高速公路等人工消雾上也有一定的应用；目前已探究并逐步开展了人工防霜、人工增雨改善空气质量、降低城市空气温度等试验和服务活动，逐步拓展了人工影响天气这项技术的应用领域。

3 结语

人工影响天气在农业防灾减灾中尤为重要，能够达到较好的增雨、抗旱等目的，还能降低冰雹危害，对恶劣天气进行预警，使农民可以做好预防工作，降低恶劣天气对农作物的破坏，有效进行防灾减灾。因此，研究人工影响天气对农业防灾减灾具有重要作用，能够促进人工影响天气技术的发展，提升人工影响天气的能力发挥更大的作用。

参考文献

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责任编辑：郑丹丹