人工影响天气在气象防灾减灾中的应用研究

刘茂林，高革民，康立宁

1.藁城区气象局；2.灵寿县气象局

我国地域辽阔，作为农业大国粮食安全是头等大事，对于粮食生产，天气所带来的影响至关重要。一旦受到气候灾害将直接对农业经济造成不可估量的损害，同时也会严重影响人们的生活，甚至造成人员伤亡。为此加强应对气候灾害，提高对气候自然灾害的治理，已然成为当前我国气象发展中重点关注的问题。

当前随着我国气象工程服务技术发展不断走向成熟，人工影响天气技术的发展水平也在不断增强，在气象防灾减灾的工作中占据了越来越重要的地位。通过人工影响天气有效降低了因气候灾害所造成的危害，对社会各方面的稳定发展具有积极影响。

一、人工影响天气的概念以及发展

人工影响天气也被称之为“人影”，此概念的提出主要基于全球环境的不断变化，为了实现人类生产、生活的需要，在避免或减轻气象灾害的过程中所使用的一种科学技术方法，主要利用现有的气候资源在适当的条件下结合科学技术手段对局部大气的物理、化学过程实施人工影响，以达到增雨雪、防冰雹或消雨、消雾等目的的活动。

我国最早在开展人工影响天气的各种实验中，人工降雨实验开展的次数最多，其次是人工防雹，每一次实验均取得了较好的实验成果。关于人工消雾，我国最早于20世纪40年代初就展开了实验，曾经历使用加热法消除机场跑道上的大雾，虽耗费巨大，但效果较为理想。根据我国气象局的资料显示，我国自1999年直至2006年，通过人工影响天气共增雨约2500亿吨，平均每年赠雨都超过了300亿吨，投资高达数亿元。2020年我国为进一步推进人工影响天气工作，还下发了关于“推进人工影响天气工作高质量发展的相关意见”，进一步推进了人工影响天气工作的高质量发展，加大对农业生产、防灾减灾工作等方面发挥重要作用。

二、人工影响天气在气象防灾减灾中的具体应用

（一）人工增雨雪

人工降雨是人工影响天气较为主要的工作内容之一。我国各个地区会出现不同程度的干旱现象，尤其是在我国北方，受季风性气候的影响，春季更容易出现干旱少雨的现象，严重的地区还会出现河流断流的现象，为了减少因干旱对农作物所带来的影响，利用人工影响天气能够有效缓解各地的旱情，通过人工增雨雪的方式提高土地的湿润度，为后期粮食作物的生长提供充足的先天条件。人工增雨雪是一项投资较少且高回报的人工影响天气作业措施。目前常使用的人工增雨雪方式有三种，一是利用飞机进行人工增雨作业，其优点是防护范围较大，实施作业后影响的区域面积较广，一般会使用小型的飞机根据当天云的性质选择适当的催化剂，直接飞到云层中进行催化。在实施作业的过程中还可以在飞机上装载探测仪，主要用于对作业中和作业后云性质的宏观变化对比，同时还起到了追踪和监测的作用；二是利用高炮或者火箭为载体进行地面式的催化作业，该种方式适宜在较为固定目标的区域进行作业。但由于机动性较差，缺少灵活性，通常应用于强对流云对航空安全造成较大影响时使用；第三种是燃烧碘化银，其是近年来推行的一种创新型的人工增雨作业设备，主要使用高山地面增雨烟炉对碘化银进行焚烧，利用迎风坡上升气流达到云层中从而实现增雨的目的。该种方式具有安全、有效、成本低且催化剂含量较高等优点，主要对清点烟条过程中存在的技术问题进行解决，使产品的稳定性得到了一定的提升。

在2019年6月，我国西藏旱情较为严重，为了缓解连续晴热少雨的天气，拉萨市气象局组织实施增雨作业。开展增雨作业前首先对云层进行了分析，并组织相关人员针对干旱严重的拉萨东部和北部选择合适的作业地点，做好人员分工和设备的调试后进行增雨作业。当地时间7月3日08时20分云体出现了频繁剧烈的扰动，地面风速加大，约20分钟后作业地点乌云密布，根据积雨云高度和厚度，确定好作业符合要求后实施人工增雨，增雨主要采用了高炮射击的方式，确定好具体纬度进行射击，为了防止云层厚度与云体水平尺度之间存在偏差，加大了弹量。具体增雨作业记录如表1所示。实施增雨作业后降水效果显著，达到了预期的降雨量和降水范围，有效缓解了拉萨地区的旱情，增雨作业使降雨范围内的2.73万亩农田得到了灌溉，并且对其他地区的牧草、植物生长等方面也起到了较大的作用。表1是拉萨市人工增雨作业记录。

表1 拉萨市人工增雨作业记录

（二）人工防冰雹

冰雹作为极端天气事件中较为严重且危害性较大的气象灾害之一，冰雹灾害发生时不仅仅出现单一的冰雹，同时还会伴随着雷电、暴风骤雨等极端强对流天气，冰雹气象灾害的发生，一方面会对我国的粮食作物产量造成极为严重的影响；另一方面也会对人身经济、车辆等社会环境造成不可估量的损失。因此根据天气适时采取人工干预预防冰雹的措施能够有效地抵御因冰雹所造成的损害。我国实行人工播云技术来抑制冰雹的形成，目前已经得到了广泛的运用，全球范围内已经有超过35个国家和地区均开展了人工影响天气中的冰雹实验和作业。根据气象部门有关近年来冰雹发生的地区来看，每年都会有不同地区遭受到不同程度的冰雹灾害。作为雹灾较多的国家，我国最常使用的就是采用爆炸法进行防雹，主要引用了人工引晶增加雹胚的技术方法。由于近年来我国探测仪的开发和利用发展较为迅速，因此对雹暴天气相关方面的研究也在不断深入，与之前相比，对冰雹的形成过程与预报的仍然会有稍许的差异性。人工防雹的作业方式仍以催化作业为主，最常使用的催化剂仍为碘化银，我国目前在实施防雹作业过程中主要选择两种方式，一种是地面燃烧炉，另一种是发射炮弹或火箭。两种不同种的方式都是将催化剂直接运送到云层中，对雹胚中的水分传送进行破坏，从而达到使冰雹分解的目的，减轻或防御冰雹的掉落。

例如2020年4月23日14:50分云南省弥勒县的西一镇南部、西二镇的东部和四三镇的西部均出现了极端对流天气，强降水同时伴随着强雷暴和少量的冰雹，为了避免使农作物受到更多的伤害和人员伤亡的出现，气象局经过认真部署后分别在5个点次进行了消雹作业，降雹时间仅仅为3分钟。当天下午14点通过雷达扫描观测到弥勒县的滥泥箐和凤凰炮点10公里的位置方位大约为313度有强对流单体产生，并借助风力逐渐向东南方向缓慢移动，此时通过作业做好准备工作，14时35分，云团经过西一镇与西三镇，距离滥泥箐和凤凰炮点距离仅为4.3公里，此时申请开始作业，共耗炮弹量为40发，出现了区域内的降水，作业5分钟后雷达图上显示云团逐渐消散，防雹作业效果明显，极大地挽回了气候灾害对粮食安全所带来的财产损失。

三、人工影响天气在气象防灾减灾中的发展建议

当前对于人工影响天气在气象防灾减灾中的应用已经取得了较大的突破，有效地挽救了因自然灾害对社会经济与人们生活所带来的负面影响，但人工影响天气在实际的工作开展过程中依然会面临着诸多的问题，如人工影响天气相关技术人员的专业技能不足，以及素质相对较低、实施技术不够成熟等，为了进一步的发挥好人工影响天气在气象防灾减灾中的应用，各地气象部门应该结合地区不同的情况积极开展人工影响天气的科研工作，能够在恶劣天气到来之时采取有效的应对措施，真正发挥人工影响天气的作用，最大限度地减少自然灾害对社会造成的不良影响。

（一）建立好人工影响天气管理体系，完善作业指挥管理流程

为了能够使人工影响天气作业顺利进行，首先各地区气象部门应该建立健全人工影响天气管理体系。如可以按照省、市和县（作业点）三级设置业务结构，横向方面可以体现在五段业务流程上，按照上级下发的各项职责和业务需求，及时做好人工影响天气的预报预警、工作方案计划、指令与实施以及作业后的效果评价等多种业务。具体业务内容如表2所示。此外，还应该对人工影响天气实施作业的指挥管理流程进行不断完善。例如五个阶段的业务管理流程可以分为天气过程预报与计划的制定，该时间段通常为作业前的72-24小时之间；作业条件潜在的预警报告和方案制定计划，通常为作业前的24-3小时；作业方案再次确定和实施作业条件的实时监测与预警，该时间段为人工影响天气的3-0小时；开展人工影响天气工作并对其进行指挥和跟踪，时间为0-3小时；作业完成后的效果监测和检验，时间为作业完成后。通过五个阶段内设置的各项工作任务安排和内容，能够更好地确保整个人工影响天气作业达到预期的理想效果，同时在每一个重要阶段有突发情况发生时均能够按照具体的管理流程找到相关的责任人予以负责，避免不良事件的发生，真正的完成好人工影响天气作业。

表2 各地区省、市、县三级作业指挥工作内容

（二）增强人工影响天气的人才队伍建设

由于人工影响天气作业从计划到实施再到后期作业实施评估各阶段均需要专业技术的支持，因此气象部门应该高度重视人工影响天气的人才队伍建设。从培养优秀的技术骨干入手抓好人才队伍建设工作，避免在使用技术指导、装备性能以及射击技术等环节出现问题。根据人工影响天气现有的技术性人才开展业务培训工作，如定期组织省级的专业技术骨干深入到市级或县开展培训和技术拓展工作，开设检修人员培训班或高炮操作教员培训班等，每个培训班可以按照季度或月份轮流举办，真正强化技术人员的专业技能。此外，除专业业务以外还应该培训技术人员的工作能力。如熟练使用人工影响天气中的各种业务软件、探测仪器以及专业的作业设备等，能够对随时发生的气象灾害或在作业过程中遇见的突发状况进行及时处理，同时对工作人员所在地区的情况和气象数据等有合理且科学的研判，确保工作顺利完成且及时完成上报和后期的处置工作。

（三）强化技术创新，提高作业实施效果

人工影响天气确实能够在气象防灾减灾中发挥价值，为了能够更好地凸显实施工作效果，我国应该继续加强人工影响天气的技术。强化技术创新，提高防灾减灾的能力。创新技术过程中首先应该加大对人工影响天气的资金投入，各级地区可以向上级相关部门申请相关的资金作为科研投入，加大科研工作力量；然后加强对技术的创新和改进，在现有技术的基础上结合不同地区的常年气候对其进行改造和创新。比如能够对云层位置进行主动跟踪，并投射准确数量的催化剂以及做好能源的优化工作；最后气象部门还可以联合其他部门共同进行探究，如可以与农业部门进行联系，对相关的技术进行交流和探究，各个部门充分发挥自身的优势，为人工影响天气技术提供技术支持，进一步提高防灾减灾的效果。

（四）建立人工影响天气安全管理体系，确保“人影”工作的安全性

人工影响天气因专业性技术较为复杂，参与各阶段工作的人员数量相对较多，因此应该积极地做好人工影响天气的安全管理工作。首先气象部门应该建立安全管理制度，严格落实安全责任管理。按照管理制度的相关规定严格执行制度工作安排。市级以上部门应该同下级政府签订安全责任书，力求对各省级的人工影响天气作业站点实行标准化建设；与此同时还应该对相关设备、弹药的购买、运输以及储藏和使用做好管理工作，列入规划保障工作中实施全方位的安全保障工作，确保符合国家法律法规。此外各地方从安全监管的角度出发应加强对人工影响天气人员的安全监管工作，具体到各项工作的流程和工作重点，重点对人工影响天气的装备、弹药储存和运输做好督查，通过多方协助确保工作的安全性。

我国作为农业大国，粮食安全和生态环境安全对我国未来发展至关重要，但由于全球气候的变化，对我国所造成的自然灾害每年均有发生，为了能够减少因自然灾害对我国粮食以及人身安全所造成的重大损害，我国气象部门所使用的人工影响天气服务对农业生产、防灾减灾做出了巨大贡献。为了能够进一步提高技术的创新，我国各地气象部门与政府应加强对人工影响天气的关注，通过强化相关工作管理体系与人才队伍建设等相关实施策略，使我国人工影响天气技术得到进一步发展，为我国气象防灾减灾工作做出突出贡献。