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《为什么要进行人工增雨》系列科普文章

2019-06-16 22:21

  图文类作品三等奖

  作  者 达月珍 何建松 梅寒 责任编辑 黄中艳

  在以云南人工增雨为主要人工影响天气业务的基础上,围绕人工增雨详细介绍了为什么要进行人工增雨、人工增雨的效益评估,以及人工影响天气会不会影响降雨模式、改变局地气候、会不会破坏生态环境、干旱时期为什么气象部门不常常进行人工增雨来缓解旱情等“人工增雨的争议性问题”,从科学的角度讲解了关于人工增雨的原理、现实价值、问题及未来发展的科学知识,并以此延伸至当前我国各地开展的人工影响天气各项业务和取得的社会经济效益,宣传了人工影响天气作为人类目前干预局部天气的重要手段有着强烈的现实的需求和广阔的发展前景,同时介绍了雷达、卫星等气象观测手段在人工影响天气工作中的作用。通过人工影响天气作业流程的介绍有力地宣传了各级气象部门在人工影响天气科学研究、业务开展及未来发展中有着不可替代的作用。

  创新点:

  2009-2014年,云南遭遇了5年连续性干旱,造成了严重的生存、生态危机,民间关于人工增雨改变气候模式、人工防雹导致干旱的谣言四起。同时,面临历史罕见的特大干旱,民众也在质疑“为什么不常常进行人工增雨缓解干旱”,这些声音损害了气象部门的形象,为云南人工影响天气作业的业务发展和前景蒙上了阴影。针对这种现象,本文作者广泛了阅读国内关于人工影响天气的系列文章,反复观看郑国光局长接受凤凰卫视、央视等媒体采访,以及王广河研究员关于人工影响天气为主题的各类媒体节目和文章,结合云南的气候特点和人影工作的实际情况,从科学的角度详细解释了人工影响天气业务的种种过去、现状和未来,这在面临干旱的特殊气象灾害时期,有助于人们正确理解人工影响天气作为“准科学”的意义和所能发挥的作用。有利于树立气象部门的形象。

  作品选登(其一):

  人工增雨的争议性问题

  达月珍 ,何建松

  在气象部门所能提供的服务中,没有什么内容比对天气预报的准确率更能牵动起老百姓的神经,因为天气的变化直接影响着每个人每分每秒的生活状态。而近年随着云南遭遇严重的连续性干旱,以人工增雨为主的人工影响天气作业也因特殊天气情形下特别的防灾作用而被引入了公众群发性讨论的话题范围。这也是人工影响天气特殊的命运,总是随着晴雨表的示数起起伏伏,下雨时没人想着它,干旱时人人都呼唤人工降雨。作为一项长期以来发展缓慢却能在关键时候巨大发挥作用的世界性前沿课题,这是一种发展过程中自然而然应有的现象,我们以理性的态度,科学的认识客观正确地评议人工增雨,是为了让更多的人更加准确地了解人工增雨的科学性,更加包容地对待目前它能在实际生活中发挥的作用,而不是任意的毫无根据的抵毁或者神化。于此,我们摒弃专业的解答,从一个公众的角度探讨几个“人工增雨的争议性问题”。

  问题之一:天气干旱时,气象部门为什么不随时进行人工增雨,缓解旱情

  在2009-2012年云南的三年特大干旱时期,我们常常会听到了周围的人说,气象部门不是可以人工增雨吗,现在天气干旱了,叫他们往天上打炮,就不干旱了吗。用国家气象科学研究院研究员王广河的话来说,晴天做不了人工影响天气,阴天如果天上的云很薄也做不了影响天气,只有在自然降水的条件满足情况下,才能实施人工增雨作业。能进行人工增雨的天气要具备一定的条件,一是云要有一定的厚度,这个厚度一般是大于2公里,而且,云里边要有一定的过冷水含量,在云发展的前期要有上升气流,这样我们通过地面的高炮和火箭,携带催化剂到云里面去,才能够起到人工增雨的作用。而大旱的时候往往天气过程也小,多以晴天为主,具备人工影响天气的条件也相应的较少。关于云和降雨以及人工增雨之间的关联,我们需要强调三个问题,一是云很懒。一团云可能储有上百万吨水,但是一般不会降雨。即便在降雨或者降雪时,云通常只会损失 30% 以内的水分。播云的目的是提高降水率。二是云很脏。云是水蒸气凝结在尘埃、烟以及盐的颗粒之上而形成的。三是云好骗。人工向云中播洒碘化银(化学式:AgI),而碘化银的结晶和云中的自然冰晶很像,都是六边形的结构,因此云中的水蒸气也会附着其上,随后就有了降水。播云技术的目的是充分发挥云团降水的潜力。现代人工影响天气技术是基于播云理论,利用了云微物理对凝结核(冰核) 的敏感性,这种技术本身是基于自然云形成的,并没有超越自然云形成的过程,由此决定了人工影响天气作业是有条件的,只有符合一定条件的云播撒才会起到效果。

  问题之二:人工增雨会影响下游地区的降雨吗

  大范围的降雨天气系统中水汽的主要来源并不是天气系统的本身,而是源于天气系统途径地区的水汽补充,比如给云南带来最多降雨的西南暖湿气流,当它在孟加拉湾生成后,携带着大量的海洋汽团向北向东移动,经历中南半岛广阔的大陆时,不断地形成降雨,衰减水汽,但同时又不断地吸收存留在当地大气中的水份,东进到云南,带来降雨。因此,云的形成和降水并不是像河水一样上游截留、下游减少。再者,我国平均年云水资源(含水汽)约为30万亿吨,是年平均降水量(6.2万亿吨)的近5倍,降水效率不到20%(西北地区不到15%),在我国上空的云水资源80%流出我国上空。目前,我国年均人工增雨量仅为500亿吨左右,不足年降水量的1%[1]。因此,人工增雨不仅有很大的前景,且上游作业不会影响下游的降水。为了检验上游人工增雨作业对下游降雨量变化的影响,美国加利福尼亚州曾专门设计过一项人工增雨随机试验,最后的统计结果表明,催化区下风向的降水量,同催化区一样是增加的。科研人员还分析了在澳、美、以色列、瑞士进行的其他四项人工增雨试验,也取得了相似的统计结果。

  问题之三:会破坏生态环境吗

  在气候变化日愈复杂,天气气候变化对人类生活生产甚至生命财产影响日愈深重的今天,暴雨、干旱、高温、大雾、沙尘等极端天气日益频繁。人类在反思在研究究竟是哪些因素导致了气候的反常。保护生态环境作为主题词之一频繁地出现,随着人工影响天气作业的深入和概念的公众化,也有人在询问人工影响天气需要用到些什么物质。进而担忧它们会不会对人类的生活环境造成影响。

  目前我国常进行的人工影响天气作业目的包括人工增雨(雪)、人工防雹、人工消雾、人工消云等,云南近年的人工防雹和人工增雨更是一项常态化的工作。但无论是哪一些作业方式,通常使用的催化剂有三种:第一种是可以吸附云中水分使之变成较大水滴的盐粒等吸湿剂,这些吸湿剂来源于天然物质,自然不会对环境造成污染;第二种是温度很低的干冰、液氮等致冷剂,他们汽化时可以使周围空气温度显著下降,从而引起水汽的凝结。干冰、液氮气化后成为二氧化碳和氮气,它们本身就是空气的组成部分,也不会对环境造成污染;第三种催化剂是碘化银等人工冰核,将碘化银等催化剂播撒到云中合适部位,这些人工冰核吸附周围的水分形成冰晶,进而形成降水。被称为“成冰剂”的碘化银中含有的银离子可能会对人体和生物有害,但是碘化银具有很高的成冰能力,每克碘化银物质可以产生出1~1000万亿个冰晶,人工影响天气作业时,每平方千米所播撒的剂量仅仅为十分之几克到几十克,用量极小,一架次飞机飞一个过程,用的碘化银也只是在200克到300克的样子,一个高炮的炮弹里面含有1克碘化银,一枚火箭里边大概只含8到15克的碘化银,这个量的碘化银分散在很大的区域里面所以量是微乎其微的,因此也不会造成污染[2]。对此,美国和前苏联等国都曾经做过监测,发现在人工影响天气长期作业的地区,水体和土壤中累积的银离子也仍然不超过卫生标准。北京市气象局有一个人工影响天气办公室,长期在密云水库进行人工增雨作业,每年也在取水样进行检测,通过检测结果远远低于我国用水的指标水平,达不到污染的程度。所以,人们不必担心人工影响天气会污染环境。以上是中国气象局人工影响天气中心副主任王广河研究员面对媒体时做出的解答。

  问题之四:会影响气候变化吗

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