魯　伊

或許有一天，我們可以像在超市中買瓶礦泉水一樣簡(jiǎn)單地買到一次降雨

2003年10月13日，美國(guó)國(guó)立研究委員會(huì)（National Research Council）公布了一份名為“人工氣象改造研究的關(guān)鍵問(wèn)題”（Critical Issues in Weather Modification Research）的報(bào)告。對(duì)全球近20億正面臨嚴(yán)重缺水問(wèn)題的人來(lái)說(shuō)，這份報(bào)告所帶來(lái)的，并不算是好消息。

報(bào)告指出，盡管在過(guò)去的60年中，人類已經(jīng)發(fā)明并使用了多種影響天氣變化——如緩解干旱或降低雷暴的發(fā)生幾率——的技術(shù)，在超過(guò)24個(gè)國(guó)家中目前均有人工氣象改造項(xiàng)目正在運(yùn)作，但關(guān)于人工氣象改造的研究卻在日益萎縮。這表現(xiàn)在兩方面：其一，到目前為止，仍然沒(méi)有足夠令人信服的證據(jù)，證明諸如播云(cloud seeding，也就是我們通常所說(shuō)的人工降雨)等技術(shù)總體上確實(shí)能有效影響天氣的變化。其二，各國(guó)政府在這一領(lǐng)域所投入的研究資金顯著降低。在上世紀(jì)70年代末，美國(guó)政府每年投入超過(guò)2000萬(wàn)美元用于人工氣象改造研究，但現(xiàn)在，這筆經(jīng)費(fèi)降低到了每年50萬(wàn)美元以下。

然而，一些氣象專家和致力于人工氣象改造研究的公司卻從糟糕的現(xiàn)狀中看到了新希望。報(bào)告呼吁，美國(guó)應(yīng)當(dāng)增加在人工氣象改造領(lǐng)域的研究和投入。因?yàn)樵谖磥?lái)的25年中，全球面臨缺水問(wèn)題的人數(shù)將增加到30億，如何盡可能從大氣中“榨取水分”將成為各國(guó)政府和商業(yè)公司的一樁“大買賣”。正如北美氣象咨詢公司（Northern American Weather Consultants）的總裁唐·格里菲斯（Don Griffith）在接受記者采訪時(shí)所指出的：“當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到情況已經(jīng)糟糕到這種地步的時(shí)候，轉(zhuǎn)機(jī)就會(huì)出現(xiàn)?！?/p>

人工氣象改造的歷史曾充滿傳奇色彩。1891年，美國(guó)伊利諾伊州的參議員查爾斯·法維爾(Charles Farwell)就設(shè)想通過(guò)制造大爆炸來(lái)促成降雨，并因此獲得了國(guó)會(huì)撥給的1萬(wàn)美元研究經(jīng)費(fèi)。他的想法源自民間傳說(shuō)，在傳說(shuō)中，激烈交戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)上彌漫的硝煙常常會(huì)引起降雨。但公認(rèn)的人工氣象改造研究卻始于上世紀(jì)40年代。那時(shí)，這種做法還帶有濃厚的冷戰(zhàn)意味。

1945年，在由數(shù)學(xué)家馮·紐曼(Johnvon Neumann)主持召開(kāi)于普

林斯頓的一次會(huì)議中，科學(xué)家們一致同意，有意識(shí)地改造天氣完全可能。當(dāng)時(shí)，他們?cè)O(shè)想，在下一次戰(zhàn)爭(zhēng)中，可以通過(guò)人為制造嚴(yán)重干旱的辦法，破壞蘇聯(lián)的農(nóng)業(yè)收獲。在軍方支持下，人工氣象改造研究全面開(kāi)展。1946年，在通用電氣公司位于紐約州斯奈塔迪市(Schenectady)的實(shí)驗(yàn)室里，化學(xué)家歐文·郎繆爾（Irving Langmuir）及其同事發(fā)現(xiàn)了

通過(guò)碘化銀播云改造云層結(jié)構(gòu)，從而引起降水的方法。這種方法迄今為止依然是大多數(shù)國(guó)家用來(lái)進(jìn)行人工降雨的辦法之一。

要了解人工降雨原理，首先必須知道雨點(diǎn)是怎么從空中落下來(lái)的。所謂的“沒(méi)有云彩不下雨”，在降水前，必須要先有云。云由水滴或冰晶形成，按照其溫度是否高于0攝氏度，可以分為暖云和冷云。

在暖云（0攝氏度以上的云）中，必須有鹽或灰塵這樣的凝結(jié)核存在，水滴才能形成。這些小水滴在水蒸氣過(guò)飽和的環(huán)境中，水蒸氣不斷凝結(jié)在其表面，使它的體積可以在幾分鐘內(nèi)增加10的12次方倍。此外，水滴彼此間的碰撞也是使體積迅速

增加的主要原因。盡管所有云中都含有水滴，但大部分的云并不會(huì)產(chǎn)生降水。這是因?yàn)樵S多水滴太小，懸浮在空中，無(wú)法降落。一些大的水滴雖然會(huì)下降，但下降過(guò)程中會(huì)因?yàn)橹車諝鉁囟壬仙舭l(fā)變小。因此，還有許多水滴是在沒(méi)有到達(dá)地

面之前就完全蒸發(fā)掉的。

在冷云中，情況就不一樣了。雖然水在0攝氏度以下會(huì)結(jié)冰，但純水在零下40攝氏度時(shí)仍能保持液態(tài)。這時(shí)候，在冷云中就會(huì)出現(xiàn)冰晶與0攝氏度以下的液態(tài)水滴共存。在冷云中，空氣中的水蒸氣可以直接凝華為冰，附著在冰晶表面，水蒸氣含量的降低又會(huì)使水滴蒸發(fā)變小。這樣冰晶越來(lái)越大，水滴越來(lái)越小。冰晶在下降過(guò)程中迅速成長(zhǎng)，在強(qiáng)對(duì)流中就會(huì)形成冰雹。水滴和冰晶降落到地面，就形成了降水。

盡管人們已經(jīng)熟悉了人工降雨這個(gè)名詞，但實(shí)際上，它卻是一個(gè)非常不恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)方式。目前，人們所能做到的，只是播云——也就是通過(guò)改造云的物理或動(dòng)力結(jié)構(gòu)，來(lái)達(dá)到增加降水的目的。根據(jù)暖云和冷云的不同，播云的方式也有所不同。對(duì)于暖云，要向其中施放鹽或其它吸水物質(zhì)，以充當(dāng)凝結(jié)核。對(duì)于冷云，則要使用碘化銀等結(jié)構(gòu)類似冰的分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)?；蛘撸部梢酝ㄟ^(guò)施放干冰的方法，降低云的溫度，使水蒸氣含量過(guò)飽和，促進(jìn)水蒸氣在冰晶表面升華。所有這些化學(xué)物質(zhì)都可以統(tǒng)稱為播云劑（seedingagent）。

然而，播云劑雖然可以改變?cè)频慕Y(jié)構(gòu)，是否最終真能夠產(chǎn)生降水，在很大程度上依然要聽(tīng)天由命。即使有降水，在下降過(guò)程中也可能會(huì)因蒸發(fā)而無(wú)法到達(dá)地面。此外，播云劑分量的掌握也是一個(gè)問(wèn)題。放得太少固然沒(méi)有作用，放得太多，又會(huì)形成過(guò)多容易蒸發(fā)的小水滴，反而減少了最終的降水量。事實(shí)上，這種逸播手段（overseeding）常常被用來(lái)制造晴朗天氣或抑制冰雹的形成。

根據(jù)美國(guó)國(guó)立研究委員會(huì)的最新報(bào)告，雖然過(guò)去30年的氣象科學(xué)研究取得了令人矚目的進(jìn)步，人們觀測(cè)和收集處理氣象數(shù)據(jù)的能力都顯著提高，但它們對(duì)于人工氣象改造研究所起到的作用卻極為有限。在云層與降雨的粒子物理學(xué)、云層動(dòng)力學(xué)、云層建模和播云等領(lǐng)域，現(xiàn)在的研究水平較之40年代并沒(méi)有科學(xué)上值得稱道的進(jìn)步。從實(shí)踐上來(lái)看，一項(xiàng)研究表明，人工降雨對(duì)一個(gè)特定地區(qū)季節(jié)性降水的增加幅度不超過(guò)10%，對(duì)于暖云，實(shí)際的降水效果微乎其微。

但對(duì)于一些迫切需要降水的地區(qū)而言，哪怕是10％的可能性，依然極為重要。對(duì)于像北美氣象咨詢公司這樣提供播云服務(wù)的商家而言，這也意味著極大的商機(jī)。

在過(guò)去的28年中，科羅拉多州的維勒度假區(qū)（Vail Resort）一直雇用北美氣象咨詢公司為其進(jìn)行人工降雪。在接受《紐約時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)，度假區(qū)的首席運(yùn)營(yíng)官比爾·詹森（Bill Jensen）指出，該公司的播云服務(wù)可以將該度假區(qū)滑雪季的總降雪量增加15%到18%，條件適宜時(shí)甚至可以達(dá)到40％。他們向北美氣象咨詢公司支付的費(fèi)用是3個(gè)月時(shí)間里每月58000美元。而使用造雪機(jī)，一個(gè)晚上制造8英畝雪場(chǎng)的費(fèi)用是50000美元。與此相比，人工降雪無(wú)疑是非常劃算的。

由于近幾年科羅拉多州和美國(guó)西部各州的持續(xù)嚴(yán)重干旱，丹佛市的水務(wù)部門也開(kāi)始將一部分希望寄托在人工降水上。丹佛市水務(wù)部負(fù)責(zé)人齊普斯·巴里（Chips Barry）指出，雖然人工降水的有效性未必真的是百分之百，但在水庫(kù)中的蓄水量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之前，這不失為一種值得一試的手段。在過(guò)去的兩年中，他們已經(jīng)為此投入了100多萬(wàn)美元。與可能獲得的收益相比，這個(gè)數(shù)字并不算巨大，而且遠(yuǎn)比從別處購(gòu)買水源使用權(quán)或儲(chǔ)存的水便宜得多。

在丹佛，人們使用的播云方法與我們所熟知的飛機(jī)播灑播云劑的方式有所不同。在冬天，安放在高處的發(fā)生器依次向云層中發(fā)射含有碘化銀晶體的氣流，當(dāng)水蒸氣或小水滴附著在晶體表面時(shí)，潛在的熱量也被釋放出來(lái)，從而使云的體積加大，降水時(shí)間延長(zhǎng)。一些專家還推薦另一種盡管尚無(wú)法解釋原因但可能更有效的人工降雨方法：由飛機(jī)向雨云中播灑氯化鈣或氯化氨等干燥劑。有科學(xué)家聲稱，這種方法可以將降水增加109％。

然而，并不是所有的地方都?xì)g迎人工降水。蒙大拿的一些農(nóng)場(chǎng)主和牧場(chǎng)主就曾經(jīng)抗議，說(shuō)這種做法是在拆東墻補(bǔ)西墻，立法機(jī)關(guān)因此制定了非常嚴(yán)格的播云標(biāo)準(zhǔn)。從1993年之后，那里就再也沒(méi)有進(jìn)行過(guò)播云人工降雨。另外，也有科學(xué)家指出，這種人為改變局部天氣的做法可能并不足以彌補(bǔ)工業(yè)污染所帶來(lái)的整體危害，也許會(huì)成為人類違背自然規(guī)律的另一個(gè)反面例子。但幾年之后，就可以按照自己的所需“買”到一場(chǎng)小雨、一次飄雪或一陣冰雹的想法依然令許多人興奮不已——至少好萊塢的導(dǎo)演會(huì)是其中之一。