人工影响天气技术在白山市防灾减灾中的应用

2023-03-22王鸿祯马一宁马睿妍

农业灾害研究 2023年12期

王鸿祯马一宁马睿妍

摘要人工影响天气是一种以科技力量干预天气状态的手段，主要是借助火箭发射系统、高炮等向天空云层发射碘化银炮弹，从而达到防灾减灾的作用。结合吉林省白山市人工影响天气工作经验，阐述了人工影响天气技术原理，探析了人工影响天气作业在白山市防灾减灾中的应用，指出了白山市人工影响天气工作目前存在的不足之处，提出了几点完善人工影响天气工作的措施，为进一步提升白山市人工影响天气在防灾减灾中的应用效果提供指导。

关键词白山市；人工影响天气；技术原理；防灾减灾；应用

中图分类号：P48 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）12–0-03

Artificial Weather Modification and Its Application in Disaster Prevention and Reduction in Baishan City

Wang Hong-zhen et al（Jiangyuan District Meteorological Bureau， Baishan City， Jilin Province， Baishan， Jilin 134700）

Abstract Weather modification was a means of interfering in the weather state with the power of science and technology. It mainly fires the silver iodide shells into the sky clouds with the rocket launch system and anti-aircraft guns， so as to achieve the role of disaster prevention and mitigation. Combined with Jilin Baishan weather work experience， this paper expounded the principle of weather modification technology， analyzed the weather modification in Baishan application of disaster prevention and mitigation， pointed out the Baishan weather modification work existing shortcomings， put forward some measures to perfect the weather modification， in order to further enhance the Baishan weather application effect in disaster prevention and mitigation to provide guidance.

Key words Baishan City; Artificial weather modification; Technical principles; Disaster prevention and reduction; Application

人工影響天气作业是指在适当的时候借助人工催化等技术措施改变或影响某些区域大气的物理过程，可以达到防灾减灾的目的[1]。白山市隶属于吉林省，地处吉林长白山腹地，地处126°7' ～128°18' E，41°21' ～42°48' N之间。境内气候属北温带大陆性季风气候，气候复杂，干旱、冰雹等气象灾害频发，经常发生灾情，还会引发森林火险，因此当地防灾减灾形势严峻。近年来，白山市委、市政府及相关部门高度重视人工影响天气工作，为了最大限度地利用云水资源，科学防灾减灾，白山市气象局组织了科研小组，将人工影响天气作为一个重要课题进行研究，并持续加大对人工影响天气作业的投入。

目前，白山市共建立了16个固定地面作业站，14个移动作业站，25个增雨火箭架，7个地面烟炉，10个固定防爆弹药储存箱。通过每年定期组织白山市人工影响天气工作人员开展人工雨（雪）作业和安全培训，白山市人工影响天气地面作业能力得到了明显提高，白山市年雨（雪）生产能力可达1亿～3亿m3，实现了人工影天气作业能力以及科学作业水平的跨越式发展。

1 人工影响天气技术原理

人工影响天气是指在适当的条件下，借助技术方法，人为干预当地大气状况，以实现增加降雨、降雪和防范冰雹等防灾减灾目标[2]。白山市开展的人工影响天气作业主要包括人工增雨作业和人工防雹作业。

1.1 人工增雨作业的技术原理

人工增雨作业是在降雨的条件下，使降雨提前并增加降雨量。人工增雨的条件包括空气中的云厚度达到2 km、缺乏冰晶但水蒸气丰富，且云层周围有持续的水蒸气供应。此时，只需在云中播种催化剂，将水蒸气凝结成雨滴，就可以实现降雨。

常见的人工增雨催化剂有3种：一是用于冷云中的成核剂；二是用于温度＞0 ℃以上的暖云中的制冷剂，主要是利用干冰从云中的水形成大量冰晶，从而冷凝水蒸气[3]；三是吸湿剂，它可以吸附云中的水，使其变成更大的水滴，并加速其下落过程。

1.2 人工防雹作业的技术原理

人工防雹的技术原理是通过人工干预减少或切断对小冰雹胚胎的供水[4]。目前，大量人工播种的冰核被用于直接进入冰雹胚的形成或生长区，促进过冷水滴在云中直接冻结和完全结晶，且不会产生雾凇、霰或冰雹[5]。随着炮弹的爆炸，在云层中产生了动态干扰，下沉气流导致冰雹云提前解体，单个云的强度降低。

2 人工影响天气在白山市防灾减灾的应用

2.1 人工增雨抗旱

干旱是白山市常见的气象灾害。在干旱灾害发生过程中，作物产量低，产品质量差，农民的经济损失也会有所增加。在此形势下，白山市气象局应将人工增雨抗旱措施作为重要的防灾减灾方法[6]。

实践操作方面，人工增雨抗旱的过程主要为：在全面思量、探测天气条件、深入分析云情的基础上，气象部门选择的最合适的降雨催化剂，在火箭的帮助下，催化剂被送入云层，可以增加云层中雨滴分子的直径和数量，从而产生降雨天气。人工增雨的应用不仅可以转化云中的降水分子，而且还可以使降雨量增加，从而有效缓解干旱灾情，减少干旱灾害带来的损失和危害[7]。

例如，2014年7月27日至8月12日，白山市浑江区、江源区无降水，其他县市＜2 mm降水。其中长白县8月上旬降水仅1.2 mm，较历年同期少97%。白山市气象局高度重视，精心部署，采取多项措施做好天气监测与人工增雨等工作。

结合天气形势，8月11日，市气象局启动内部重大气象灾害（干旱）Ⅳ级应急响应。8月11日至12日召开汛期抗旱会、全区人工增雨部署会，组织全区气象部门开展土壤墒情加密观测，密切监测天气变化，做好加密自动站维护。同时，加强同省气象局、市水利、农业等部门的天气会商，及时向市政府领导汇报天气趋势。市气象局制定周密全区人工增雨作业方案，并及时调拨帐篷及睡袋、气垫分配至各县局，全区人工增雨作业人员提早在增雨作业区安营扎寨，做好多梯次人工增雨作业准备。气象预报人员紧密监测天气，密切盯紧雷达回波，为前方增雨作业提供最佳作业时机。8月13日17：54至14日23：00，在白山市气象局组织下，长白县、靖宇县、抚松县、临江市气象局及时抓住有利时机，开展了多轮人工增雨作业，共发射火箭弹54枚，作业面积1 000 km2。增雨作业后，作业区普降中雨，有效缓和了当地旱情，同时增加了水库蓄水，对生态环境产生了积极影响。

又如2019年4月份以来，白山市降雨偏少、风力较大，森林防火压力较大。4月29日至30日，吉林省白山市气象局开展空地联合人工增雨作业，省气象局派出增雨飞机3架次进行增援，浑江、江源、靖宇、抚松4个县（市、区）配合开展地面火箭增雨作业。作业影响区出现小雨到中雨，全市林下可燃物含水率平均达29%。此次降雨有利于缓解森林防火压力，改善农田墒情。

2.2 人工防雹减灾

冰雹在白山市春夏季发生率极高，常给当地农业生产带来严重威胁，应用人工防雹减灾方法可以有效减少冰雹灾害造成的各种财产损失。因此，白山市气象局可以在当地防灾减灾工作中积极推广人工防雹作业，具体内容为使用高炮或火箭发射装置，向有可能形成冰雹的云层发射碘化银火箭弹，在云中爆炸，干扰云中气流，抑制冰雹的生长，促使其尽快转化为降雨，造成的威胁也将相应减少。

例如，受低空切变影响，2022年7月23日早晨，吉林省西白山、松原、白城、延边、长春等地出现强降水、冰雹强对流天气。7月23日07：00—25日07：00，吉林省局部区域实施防雹作业，共19门高炮发射炮弹643发，旨在防雹减雹。

3 人工影响天气工作中存在的不足之处

近年来，白山市开展的人工增雨、人工防雹等人工影响天气工作为当地防灾减灾、推动经济社会和谐发展作出了诸多贡献。然而，在人工影响天气工作方面，仍有不足之处需要改进。主要涉及下述几点。

3.1 保障机制不健全

尽管人工影响天气行动的资金已列入地方财政预算，但缺口依旧很大，实施缓慢。部分基层资金严重短缺，对人工影响天气工作的高效高质量开展产生了负面影响，导致部分地区基础设施建设滞后，作业站点标准化水平不高[8]。因此，白山市仍需加大人工影响天气作业投入，加强人工影响天气作业站点的现代化建设。

3.2 人工影响天气作业安全管理不力

由于在人工影響天气作业中使用了炮弹等特殊物质，因此需要特别关注人影作业的安全监管。无论是在物资储存、运输方面还是使用方面，都需要强化人工影响天气作业的监管，这给气象部门带来了一定的工作压力。目前，一些地区对人工影响天气作业弹药储存、运输和设备维护的管理不够标准，均需要不断进行改进。

3.3 人工影响天气作业科技水平有待提升

在当前人工影响天气技术的应用方面，白山市相关技术支撑能力不够强，操作的准确性无法达到高要求，因此人工影响天气服务的现代化水平有待进一步提升。此外，基层人工影响天气站点研发能力较弱，新技术研发能力较差。

3.4 人工影响天气作业队伍有待优化

目前，人工影响天气作业队伍稳定性较差，具有基础水平人影技术的经验丰富的人员不足，容易对人工影响天气工作的安全性和质量造成不良影响。因此，人工影响天气人员的业务能力依然需要增强，高炮、火箭炮等作业操作人员的业务培训力度也有待加大[9]。今后，相关部门要不断优化人工影响天气队伍保障体系，强化作业队伍人员业务演练与安全培训。

4 人工影响天气工作发展策略

4.1 加大人工影响工作经费保障力度

人工影响工作是抗旱减灾的重要手段。近年来，白山市投入的作业经费已经不能满足人工影响天气事业的发展需求，特别是在本地建成标准化作业站后，需要的维持经费也大幅增加。因此，为了更好地进行抗击干旱灾害，地方政府及相关经费保障部门应逐年提高人工影响天气作业经费，提升白山市人工增雨作业水平[10]。同时，要将人工影响天气建设、作业和维持等经费列入财政预算，加快作业装备自动化、信息化、智能化升级改造，限期更换或淘汰已达报废期的人工影响天气作业装备，保证白山市人工影响天气作业装备安全稳定运行，最大程度地发挥人工影响天气工作在农业生产中的应用效益。

4.2 加强人工影响天气工作安全管理

由于人工影响天气工作涉及高射炮和火箭、空中射击、人影弹等爆炸性危险材料，安全是开展人工影响天气工作的重中之重。因此，相关部门要牢固树立安全人工影响天气发展理念，加强安全管理体系建设、安全监督检查和安全管理[11]。

第一，相关部门要将人工影响天气作业单位信息录入民爆信息系统，依法开展人影作业设备的采购和运输。民用爆炸物应存放在专用仓库中，严格开展信息登记制度，积极落实空域申报、运行安全保障、现场检查等工作制度，最大程度地消除人工影响天气工作中存在的安全风险。

第二，相关部门要建立健全安全作业规章制度，以确保安全作业。对人工影响天气作业点，要坚持“安全、科学、高效”的原则，把安全放在首位，完善作业标准和程序，制定事故应急救援预案，建立作业安全保障机制[12-13]。

第三，相关部门要加强操作人员的岗位培训和操作设备的管理，严格遵守操作规程和操作期间的空域申报，坚决杜绝未经空域管理部门批准擅自操作，禁止无视安全的盲目操作，要始终确保及时、安全和有效地开展人工影响天气作业[14]。

4.3 加强干旱冰雹动态监测，及时开展人工降水防雹作业

加强对白山市干旱、冰雹等灾害性天气的动态监测，紧紧围绕白山市农业生产、生态保护、森林火灾风险防范和重大活动保障服务需求，在农作物关键需水期以及森林火险高发阶段，全力开展人工防雨防雹作业，助力粮食生产，降低森林火险发生率，保障食品安全、森林资源安全[15]。

4.4 加强人工影响天气科研工作的开展

为了加强人工影响天气工作的开展，相关部门应加强对人工影响天气的理论和实践研究。针对当前人工影响天气研究的不足，需要多单位、多学科的联合研究，通过多方分工协作，攻克当前人工影响气候研究中的难题。

此外，要利用卫星、雷达等现代探测手段，不断优化云降水和人工催化过程的实时监测和识别系统。同时，积极开发利用现代天气数值预报技术，逐步加强云物理和人工催化的室内实验研究，开发高效的暖云催化剂和制冰催化剂，逐步完善运行催化体系，有效改进催化工具，从而更有效地实现防灾减灾[16-17]。

4.5 加强培训力度，提高人影作业技能

相关部门要加强对人工影响天气操作人员的培训，提高操作技能。对于人工增雨培训工作，要重点加强安全规程、人影规程、操作规程、基本维护理论、操作技术培训，提高操作人员科学操作水平。

此外，相关部门要加强岗位安全知识培训，提高操作人员的安全意识[18]。同时，应根据具体的操作案例对人影操作进行全流程审查，分析操作过程中的关键节点和注意事项，制定故障处理措施，增强应急响应能力，确保操作安全，最大限度地提高人工影响天气作业效益[19-20]。

5 结束语

人工影响天气是防范干旱、冰雹等气象灾害的重要技术手段，在保障作物安全生产、防范森林火灾等方面的作用十分显著。白山市在人工影响天气防灾减灾方面取得了一定的成效，但是也存在一些不足之处。白山市相关部门应加大人工影响天气经费支持、作业安全管理，加强干旱、冰雹灾害性天气动态化监测，并从技术、人力等方面着手完善工作对策，不断提高人工影响天气精细化作业水平，强化人工影响天气在防灾减灾、助力生态文明建设中的作用[22-23]。

参考文献

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