人工增雨对局部气候影响的思考

毕敬

摘要 随着人工增雨技术广泛应用，会出现一些不可避免的问题。主要针对我国北方部分地区，尤其是干旱少雨的西北、华北等地区，通过分析人工增雨对区域降水的影响，探讨人工干预可能带来的生态效应，为进一步开展人工增雨技术试验提供依据，同时为相关决策部门合理制定防灾抗旱措施、提高应对极端天气的能力提供科学依据。

关键词 人工增雨；气候；影响分析

中图分类号：P481 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）12–0-03

Reflection on the Impact of Artificial Rainfall Enhancement on Local Climate

Bi Jing （Chifeng Meteorological Bureau，， Chifeng， Inner Mongolia 024000）

Abstract With the widespread application of artificial precipitation enhancement technology and the improvement of technology， some inevitable problems will arise. Mainly targeting some regions in northern China， especially the arid northwest and northern China， analyzed the impact of artificial precipitation on regional precipitation， explored the potential ecological effects of artificial intervention， and provided a basis for further conducting artificial precipitation technology experiments. At the same time， it provided scientific basis for relevant decision-making departments to formulate reasonable disaster prevention and drought resistance measures and improve their ability to cope with extreme weather.

Key words Artificial precipitation; Climate; Impact analysis

隨着人口的不断增长和经济的高质量发展，人们对水资源的需求日益增加，但自然降水量的不确定性和不稳定性给水资源的供给带来了较大的不可预测性。因此，从人类对水资源的角度考虑，研究人工增雨对降水的影响，对解决水资源短缺问题具有积极的意义。而气候变化是人类面临的全球性挑战，人工增雨作为一种调控气候的手段，已被广泛运用。通过对人工增雨技术的研究，可以更好地了解其对气候变化和环境影响的作用，有助于优化人类应对气候变化的策略。此外，人工增雨技术是目前人类认识和改变自然界的一种重要手段。随着科技的不断进步，对人工增雨的研究也日趋深入。研究人工增雨对局部气候的影响，不仅有助于推动人工增雨技术的创新和升级，也有助于为其他类似科技的研究提供借鉴和经验，促进科技进步和社会经济的可持续发展。

1 国内外研究进展

人工增雨技术是一种人工干预自然降水过程的技术，早在20世纪50年代就已经开始实践。近年来，随着全球气候变化等环境问题的日益凸显，人工增雨技术已经成为全球气象科研和生产实践领域中不可或缺的一部分，逐渐得到广泛重视。目前，国内外研究机构也在不断加强人工增雨技术研究和实践，力求构建更加完善、可靠、高效、低成本的人工增雨技术体系。这些研究主要包括以下3个方面。

第一，国内外学者通过对人工增雨技术的机理、影响因素、适用区域以及增雨效果等方面的分析和研究，建立了一系列的理论模型。这些模型不仅为实际的人工增雨实践提供了理论指导，还为科研工作者深入探究增雨技术提供了参考。

第二，一些国内外研究针对人工增雨实践效果进行了大量的实证研究，针对不同的地域、季节和降水特征，详细分析和评价了人工增雨技术的效果。这些研究成果为人工增雨实践提供了重要的依据。

第三，一些学者研究了人工增雨技术对气候环境的影响。通过在不同的研究区域对降水、大气成分和土壤等方面的采样，研究者探究了人工增雨技术可能造成的环境污染问题。这些研究结果不仅为改善人工增雨技术提供了指导方向，还为探究人类活动对自然环境的影响提供了新的思路。

2 我国人工增雨的技术及存在的问题

近年来，随着我国对气候变化的重视，各地都在积极探索人工增雨的途径，取得了一定的效果，但由于目前的人工增雨技术尚不成熟，其作用效果也受到一定限制。

2.1 我国的人工增雨技术

我国主要利用飞机在云层中播撒干冰或碘化银等催化剂，使云中的小水滴凝华成雪花，从而降低云滴的过饱和度，增加降水量，其原理类似于自然降雪。目前，我国使用最多的为高炮人工增雨作业，利用火箭发射装置将炮弹（含多级串联）射入云中，使炮弹爆炸时产生的能量激发云滴形成降水。此外，还有地面化学制剂、地面燃烧剂型人工增雨等方法，主要是通过向空中释放化学药剂，促使水汽凝结，以增加降水量。或者向空中抛投燃料弹，点燃后产生大量高温气体和浓烟，使空气湿度增大，形成对流条件，促进水汽凝结，从而起到对流降水的效果。

2.2 我国人工增雨存在的问题

第一，影响天气系统变化。人为干预会改变原来的大气环流，导致原有的天气现象出现改变。例如：台风路径偏移，造成风雨强度减弱，甚至没有风雨。 第二，影响局部地区气候。当某地发生强对流灾害时，如果当地有充足的雨水，則灾情会大大缓解。反之，若当地无充足雨水，即使下再大的暴雨，也会造成严重损失。第三，过度的人工增雨易引发次生灾害。

3 人工增雨对我国局部地区的影响

3.1 人工增雨对我国局部地区降水的影响

人工增雨对我国局部地区降水的影响是最为直接的，人工增雨对降水的影响主要可分为直接影响和间接影响，而间接影响往往更为突出。目前我国面临的水资源紧缺形势十分严峻，尤其是华北地区，每年有近200亿m3的地表径流被拦蓄至河道，导致地下水开采量逐年增加。随着人工增雨的实施，局部天气发生变化，雨水增多，可以缓解水资源短缺压力。人工增雨所采用的催化剂主要有：可以大量产生凝结核或凝华核的碘化银等成核剂、可以使云中的水分形成大量冰晶的干冰等制冷剂、可以吸附云中水分变成较大水滴的盐粒等吸湿剂。碘化银水解会呈现酸性，盐粒等吸湿剂呈现碱性，均会对地面生物和环境造成一定的腐蚀，而干冰等冷云催化剂的大量使用会增加二氧化碳的含量，因温室效应而导致局部气温升高。随着大规模人工增雨的实施，一旦出现失控，会造成连锁反应，甚至在局部地区出现山洪暴发，而洪水等会改变该地区的地形、地貌，进而会对局部降水产生一定的影响。

3.2 人工增雨对我国局部地区温度的影响

增雨作业对温度的影响主要通过影响云中水汽含量、云层厚度和地面湿度3个因素体现：

第一，人工增雨提高云中水滴浓度，降低空气相对湿度。由于降水过程是降水和凝结同时进行的，因此当大气中水分达到饱和时，就会形成降雨。而随着降水过程中水分的蒸发，空气中会不断出现负氧离子，使大气中的相对湿度下降，从而起到降温作用。

第二，人工增雨增大积雨云滴量，增强对流活动，提高气温。在人工干预下，将原本分散的云团聚集起来，形成较大范围的对流性天气，有利于暖湿空气向上升动，从而产生强降温。

第三，人工增雨增加地面热量散失，抑制气温回升。据统计，一般自然条件下，1 mL空气中的水滴可以吸收约0.03 J的热量。因此，当空气中含有大量水滴时，能有效抑制地表附近空气温度上升，进而起到调节气候的作用。综上所述，我国局部地区的人工增雨，能够有效缓解高温天气带来的不利影响，对于保障农业生产、促进经济持续健康发展具有十分重要的意义。

通过分析气象数据可知，当出现强对流天气时，会形成短时强降雨（暴雨）或雷阵雨，并伴随雷电等强回波，从而产生强烈的上升气流，使大气层结变得不稳定。同时，由于水汽充足，云滴蒸发旺盛，也会导致近地面热量大量散失。具体而言，通过火箭弹实施人工影响天气作业，可以有效增加云中水汽含量，抑制云滴增长，降低云滴的饱和度，从而使云层变薄，达到降温的目的。此外，由于火箭弹飞行高度较高，其产生的热量不易被地面吸收，可迅速将大气层的热量带离地面，起到“冷却”作用，从而进一步降低大气温度。

3.3 人工增雨对我国局部地区大气环流的影响

第一，人工增雨有利于降低局地暴雨的强度和频次。我国北方地区降水时空分布极不平衡。在夏季，强降雨主要出现在7—8月，其中6月占到全年的近40%，而冬季则很少出现。因此，人工影响天气的主要任务就是增加降水的次数。据统计，从2021年4月1日至2020年12月31日，全国共开展人工影响天气作业3 362次，累计实施飞机人工增雨作业1 680次（其中火箭弹1 350枚，高炮炮弹575门）。通过实施人工增雨，有效缓解了华北、黄淮等地旱情，增加了土壤墒情，为冬麦区作物生长创造了有利条件，保障了粮食安全。同时，也降低了局部地区的暴雨洪涝灾害发生频率，减少了洪涝造成的损失。

第二，利于改善区域气候。由于受厄尔尼诺事件影响，近年来我国北方部分地区持续高温干旱，给农业生产带来不利影响。针对这种情况，国家气象部门积极组织开展人工增雨作业，利用云滴凝结或水汽凝结核等，增加空气中水汽含量，促进云层中过冷水滴的形成，从而起到降温消暑的作用。此外，在西北干旱少雨的季节，通过实施地面灌溉，可提高土壤水分含量，增强农作物抗旱能力，促进农业增产。

第三，利于净化空气环境。目前，全球变暖已成为世界性难题，导致极端天气增多，造成重大经济损失。例如：2016—2017年美国出现异常高温，造成至少30人死亡。研究表明，当空气湿度低于40%时，空气中的灰尘就会附着在大气中的颗粒上，形成雾霾。如果将相对湿度保持在60%以上，就能有效减少雾霾的产生。根据相关研究结果，当相对湿度达到50%时，空气中的悬浮物数量明显减少，空气质量明显提高。

第四，利于维护生态安全。随着人类活动范围的扩大，生态环境受到严重破坏，尤其是一些脆弱的湿地生态系统，极易遭受人为破坏，引发自然灾害。因此，及时采取有效的措施，保护好湿地资源，对保持生物多样性、维护生态平衡具有重要的意义。

3.4 人工增雨对我国局部地区地面风速的影响

地面风速是描述空气流动的一种重要物理量。人工增雨对地面风速的影响主要体现在以下3个方面。

第一，影响范围。人工增雨作业可增加云层中的水汽含量，使云滴增大、变大，从而增强对流性。因此，在局部地区，尤其是高海拔地区，由于受地形和气候条件的影响，其地面风速往往比周围地区小。

第二，影响强度。人工增雨作业的强度一般取决于降雨云系覆盖面积的大小。当降水云系覆盖面积较大，则其降水的强度也会相对较强。如果人工增雨的规模过大，则可能会造成局地的强对流天气。

第三，影响时间。从时间尺度来看，我国北方大部分地区的平均大风日数一般在5 d左右，而南方部分地区的大风日数可达20 d以上。大风天气一般多出现在夏季。因此，在大气环流的控制下，夏季也是我国出现大风天气的集中期。

随着人类生产生活的影响加剧，全球变暖导致气温上升，使得地表温度普遍升高。同时，由于太阳辐射的增加，也导致地球表面的能量增多，大气的热量平衡被打破，使得大气层结更加稳定，引起温室效应，进而加剧大风的发生。

4 如何减少人工增雨带来的气候影响

第一，合理规划布局，避免过度作业。在开展人工增雨前应做好充分的前期准备，包括对作业区降水的分析、作业区的选择及作业方式的选择等，充分考虑当地的气候特征及自然条件。根据不同区域的气候特征和实际需求科学制定合理的计划方案；统筹考虑区域间发展水平差异，加强与相关部门的沟通协调，避免因盲目施放造成局部过量降水的现象发生。

第二，加强监测，及时预警。为有效防范人为活动可能带来的不利影响，各相关部门应加强对天气系统的动态分析，密切监测天气变化趋势，及时掌握最新信息。对可能出现异常的苗头及时发出预警，提醒广大群众注意防范。加强技术指导，开展人工降水时要严格遵循相关规范要求和技术标准进行作业操作，包括设备安装、人员培训等，防止出现误操作导致事故的发生，或因技术问题而效果不佳。及时掌握最新的人工降水技术和方法，提高工作效率和工作质量，做好应急准备，一旦发生意外情况，能迅速组织力量进行处置等。

第三，坚持安全第一的原则，强化监管。各地有关部门应加大对各类涉水工程的安全监管力度，督促企业落实安全生产主体责任的同时，加大执法力度，依法严厉打击非法实施人工影响天气活动，坚决杜绝人为干扰天气的违法违规行为。建立完善的人工增雨服务保障机制，提高应急保障能力和效率，同时要加强宣传引导，增强社会意识。各地要充分利用各种媒介，积极宣传普及防灾避险知识，增强公众的防范意识和应对技能，鼓励群众主动参与防灾减灾工作。

5 未来的人工增雨技術

在未来人工增雨领域，我国将重点突破高精度、长距离、大容量、多手段等关键核心技术。目前，我国已经成功发射“风云四号A”气象卫星，实现了对台风路径的精准预报和定点观测，“风云五号”气象卫星也在研制中。此外，我国在地面观测方面也取得了重大进展，为未来的人工增雨技术打下了坚实基础。例如：在新疆塔城地区建设了全国唯一的区域数值天气预报中心；在云南楚雄州建成了全国最大的区域自动监测网；在北京密云区建成了亚洲最大的国家基准大气本底站等。

随着科技的发展，未来将更加注重提高效率与质量，以适应社会发展的需求，人工增雨将由飞机向火箭和地面站转移。火箭是实现人工增雨的终极手段，其原理是通过发射炮弹或导弹在云中形成降雨。目前，我国已成功进行多次火箭弹试射，并取得了良好的效果。但由于我国幅员辽阔，各地气候条件不同，因此想要在全国范围内开展火箭弹人工增雨，难度较大。而地面站可以在全国范围内利用各种气象监测设备，实时监控天气变化。一旦出现适宜的降雨条件时，地面站会立即启动，对云层进行炮击，从而增加降水。虽然目前只能依靠飞机和地面的方式进行人工降水作业，但随着科技的不断进步，人们已经可以借助一些高科技实现更加高效的人工降水的作业。例如：利用卫星实现远程控制，可以不受地域限制，只要能够收到信号，就可以随时开启，不仅大大提高了效率，还节省了人力。此外，还有激光雷达等也可以用于实现远程操作。

6 结束语

气候的主要影响因素是气温和降水，实施人工增雨会带来一定的气温变化和明显降水，因此，人工降水会在一定程度上对实施人工增雨的局部地区气候产生影响。通过分析人工增雨对局部地区降水、温度、大气环流、地面风速的影响，可以更好地确定在实施降雨作业过程中实时气象要素对增雨作业的影响程度，选择有利的降雨区域和作业时间，可为作业人员提供丰富的增雨作业参考数据。

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