邊建偉 邊涵 李林

摘要從鹽邊氣候特點(diǎn)、開展人工影響天氣的必要性、強(qiáng)對(duì)流云的生命史、影響降水云消散的因素、人工防雹和增雨的原理、鹽邊降水的貢獻(xiàn)與防雹的對(duì)應(yīng)關(guān)系幾方面，探討鹽邊人工影響天氣的貢獻(xiàn)，科學(xué)解釋人工防雹和增雨工作，為人影工作順利開展?fàn)I造良好環(huán)境。

關(guān)鍵詞冰雹災(zāi)害；成因；作業(yè)原理；作業(yè)貢獻(xiàn)

中圖分類號(hào)S161文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）21-07139-04

鹽邊縣地處橫斷山脈南部，境內(nèi)山嶺縱橫，河谷幽深，相對(duì)高差大。由于所處地理位置和復(fù)雜的地形條件，致使鹽邊在同緯度地區(qū)形成獨(dú)特的以南亞熱帶為基帶的立體氣候，具有典型的南亞熱帶季風(fēng)氣候特點(diǎn)。冬暖夏涼，干雨季分明，光熱資源充足，太陽輻射強(qiáng)，蒸發(fā)量大，無霜期長，氣溫日較差大而年較差小，多夜雨和雷陣雨，氣象災(zāi)害種類多而頻繁，小氣候復(fù)雜多樣，立體氣候顯著。人工影響天氣是指為了避免或減輕氣象災(zāi)害，在適當(dāng)?shù)奶鞖鈼l件下，采用高炮、火箭等作業(yè)裝備實(shí)施人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)增加雨（雪）、預(yù)防冰雹的活動(dòng)。筆者長期從事人工影響天氣工作，深切感受了干旱、冰雹災(zāi)害對(duì)鹽邊縣經(jīng)濟(jì)特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害。在此，筆者結(jié)合工作實(shí)踐，對(duì)人工影響天氣的理論加以應(yīng)用研究，以期為鹽邊人工影響天氣工作發(fā)揮提供理論指導(dǎo)。

1開展人工影響天氣的重要性

1.1氣候獨(dú)特，冰雹災(zāi)害多鹽邊縣地處橫斷山脈南部，境內(nèi)山脈及河流縱橫交錯(cuò)，地形復(fù)雜，小氣候復(fù)雜多樣。優(yōu)良的小氣候環(huán)境，為因地制宜發(fā)展特色農(nóng)業(yè)創(chuàng)造了條件[1]。與此同時(shí)，沿孟加拉灣北上的西南暖濕氣流，受青藏高原地形影響在橫斷山脈南部形成氣旋式輻合抬升作用，造成該區(qū)域冰雹災(zāi)害顯著偏多。據(jù)資料和調(diào)查統(tǒng)計(jì)，1992～2013年全縣共出現(xiàn)較大冰雹災(zāi)害78次，平均每年3.7次，最多的2000年出現(xiàn)12次。冰雹多出現(xiàn)在對(duì)流較強(qiáng)的3～10月，其余月份出現(xiàn)較少。最早出現(xiàn)在2月，最晚出現(xiàn)在11月底。一天中，以午后到傍晚出現(xiàn)的頻率最大，其他時(shí)間很少出現(xiàn)。2005年8月14日06：00左右，在共和鄉(xiāng)林海片區(qū)降了冰雹，凌晨降冰雹非常罕見。1997～2013年鹽邊縣共發(fā)生冰雹災(zāi)害事例16次，2002、2006、2013年均出現(xiàn)2次較嚴(yán)重的冰雹災(zāi)害。每次冰雹、暴雨、大風(fēng)使全縣農(nóng)作物均受到不同程度的損害，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。如2012年8月14日暴風(fēng)雨、冰雹，造成溫泉、格薩拉、永興、和愛等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）受災(zāi)，經(jīng)濟(jì)損失500.54萬元；2013年8月1～2日，共和鄉(xiāng)、漁門鎮(zhèn)和永興鎮(zhèn)境內(nèi)遭受大風(fēng)冰雹災(zāi)害，經(jīng)濟(jì)損失450.24萬元；2013年8月16日和愛、共和鄉(xiāng)、益民鄉(xiāng)和紅格鎮(zhèn)遭受大風(fēng)冰雹災(zāi)害，直接經(jīng)濟(jì)損失918.55萬元。

1.2冰雹災(zāi)害對(duì)烤煙等經(jīng)濟(jì)作物的影響1998年以來，全縣農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。鹽邊獨(dú)特的氣候非常適宜種植烤煙，被煙草專家譽(yù)為“中國的津巴布韋”。鹽邊縣委、縣政府在2005年就將優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)列入“十一五”規(guī)劃，列入“桑、菜、果、畜、魚、煙、茶”七大農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。經(jīng)過10多年的發(fā)展，烤煙、水果、蔬菜等已成為農(nóng)民增收致富的重要手段，已逐步形成了農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)。近年來，由于政府的大力支持和收購政策較好，農(nóng)民種植烤煙的積極性高，全縣烤煙種植面積穩(wěn)中有增，到2012年鹽邊縣烤煙種植面積達(dá)3 但由于該縣特殊的地貌和地理?xiàng)l件，烤煙生產(chǎn)在很大程度上還取決于天氣因素。烤煙、熱帶水果等農(nóng)作物的生長期在4～9月，正處在該縣冰雹多發(fā)的季節(jié)。由于烤煙是收獲葉片，與其他農(nóng)作物相比，對(duì)冰雹的敏感性更強(qiáng)。冰雹來勢(shì)兇、歷時(shí)短，往往伴隨大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)雷雨，對(duì)烤煙危害嚴(yán)重。

1.3干雨季分明，人工增雨對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境作用大根據(jù)鹽邊縣雨季開始期及年降水量統(tǒng)計(jì)（表1）發(fā)現(xiàn)，鹽邊縣干雨季分明，降水時(shí)空分布不均勻。雨季開始期多年平均為6月中旬初，最早的在5月中旬～5月下旬，最晚的在6月下旬～7月初；雨季結(jié)束期多年平均為10月下旬中期，最早的在9月下旬，最晚的在11月上旬。年雨量80%左右集中在6～9月，10月～次年5月降水僅占20%左右，干季中有的月份沒有降水。在每年4～5月大春玉米、水稻、烤煙播種和烤煙移栽、成活的關(guān)鍵期，正是全年溫度最高、最干旱的季節(jié)，缺水問題非常突出；加之適宜種植烤煙的地區(qū)主要分布在二半山區(qū)，其水利設(shè)施薄弱，在干旱的年份蓄水更加不足；隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，用水量較傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大大增加；農(nóng)民生活方式的改變，生活用水需求增大。上述幾個(gè)因素的迭加結(jié)果，造成農(nóng)業(yè)缺水問題非常突出。在干季護(hù)林防火任務(wù)更是非常艱巨。近年來各地空氣污染事件多有發(fā)生，對(duì)人民群眾健康影響大。在自然降水很少或空氣污染事件發(fā)生時(shí)，及時(shí)開展人工增雨工作，對(duì)有效緩解旱情和空氣污染貢獻(xiàn)巨大。

2人工影響天氣原理

人工影響天氣就是運(yùn)用云和降水物理學(xué)原理，在適當(dāng)?shù)奶鞖鈼l件下，選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，通過使用飛機(jī)、火箭、高炮等運(yùn)輸工具，向降水云中適當(dāng)?shù)牟课徊ト龃呋瘎?shí)施人工干預(yù)，使天氣過程發(fā)生符合人類愿望達(dá)到增加降水、減少冰雹等目的[2]。人工影響天氣是人工降水、人工防雹、人工消云、人工消霧、人工防霜、人工削弱風(fēng)暴（臺(tái)風(fēng)）和人工抑制雷電的總稱。

2.1人工防雹產(chǎn)生冰雹的主要條件是云中要有上下強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)的氣流，且蘊(yùn)涵大量水分，只有這樣云中小的冰雹胚胎才有發(fā)展成冰雹的足夠水分供應(yīng)，才有機(jī)會(huì)捕捉云中水分使自身不斷增大。人工防雹就是運(yùn)用氣象雷達(dá)或有經(jīng)驗(yàn)的觀測(cè)目視識(shí)別出冰雹云，采用高射炮或火箭及時(shí)將碘化銀炮彈發(fā)射到可能產(chǎn)生冰雹的強(qiáng)對(duì)流云中爆炸，催化劑播撒在云中使雹云中的過冷小水冰晶化，由此產(chǎn)生大量人工雹胚。這些人工雹胚就與自然形成的雹胚爭(zhēng)奪云中的水分，使雹胚受到遏制，吃不飽、長不大，云中的冰雹胚胎不能發(fā)展成冰雹或使小冰粒在變成大冰粒之前就降落到地面成為降水。同時(shí)，炮彈爆炸產(chǎn)生的沖擊波也能影響上升氣流，造成尚未形成大雹的小雹迅速以軟雹或雨的形式降落，從而化雹為雨，在一定程度上增加了降雨量[3]。

42卷21期邊建偉等鹽邊縣人工影響天氣的貢獻(xiàn)2.2人工降雨人工降雨就是運(yùn)用云和降水物理學(xué)原理，通過向云中撒播催化劑（鹽粉、干冰或碘化銀等），使云滴或冰晶增大到一定程度降落到地面形成降水。其原理是通過撒播催化劑，影響云的微物理過程，使在一定條件下本來不能自然降水的云受激發(fā)而產(chǎn)生降水，也可使本來能自然降水的云增加降水量。撒播催化劑的方法有飛機(jī)在云中撒播、高射炮或火箭將碘化銀炮彈射入云中爆炸和地面燃燒碘化銀焰劑等。碘化銀只要受熱后就會(huì)在空氣中形成極多極細(xì)（只有頭發(fā)直徑的百分之一到千分之一）的碘化銀粒子，這些微粒隨氣流運(yùn)動(dòng)進(jìn)入云中，在冷云中產(chǎn)生幾萬億到上百億個(gè)冰晶。一般自然降水的產(chǎn)生，不僅需要一定的宏觀天氣條件，還需要滿足云中的微物理?xiàng)l件，如0 ℃以上的暖云中要有大水滴、0 ℃以下的冷云中要有冰晶，沒有這個(gè)條件，天氣形勢(shì)再好，云層條件再好也不會(huì)下雨。然而，在自然的情況下這種微物理?xiàng)l件有時(shí)就不具備，有時(shí)雖然具備但又不夠充分。此時(shí)，如果人工向云中播撒人干冰核，使云中產(chǎn)生凝結(jié)或凝華的冰水轉(zhuǎn)化過程，再借助水滴的自然碰并過程，就能使降雨產(chǎn)生或使雨量加大。催化劑在云中所起的作用，使本來不會(huì)產(chǎn)生的降水得以產(chǎn)生，已經(jīng)產(chǎn)生的降水強(qiáng)度增大。

3強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)的生命史

強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)是開展人工影響天氣的主要天氣尺度和中尺度天氣系統(tǒng)，冰雹云是發(fā)展很旺盛的強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)。強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)的生命史可分為3個(gè)階段。

3.1初生階段近地面由于太陽照射輻射增溫氣團(tuán)開始上升，氣團(tuán)上升到凝結(jié)高度開始凝結(jié)出液態(tài)水滴并放出凝結(jié)潛熱，大氣不穩(wěn)定度增加，不穩(wěn)定能量積蓄，造成環(huán)流加速，云頂繼續(xù)上升。

3.2維持階段云是上升氣流托著千千萬萬個(gè)水凝物，當(dāng)云發(fā)展到一定程度后，云中積累的液態(tài)水含量愈來愈多，水凝物和上升氣流間達(dá)到某種相對(duì)的平衡，云頂大致保持在某一高度，如高大的濃積云夏季中午前后常見。如果作一個(gè)垂直剖面，可見上升氣流在云底附近較小，隨高度增加達(dá)到一個(gè)極大值后（強(qiáng)對(duì)流云可達(dá)15～20 m/s）又隨高度減小到云頂接近零，呈拋物線分布。

3.3崩潰階段云強(qiáng)烈發(fā)展，云頂高度遠(yuǎn)高于自然冰化高度（約在-20 ℃），云中開始產(chǎn)生冰晶，由于冰面飽和水汽壓小于水面飽和水汽壓，冰晶迅速增長下落，經(jīng)過暖區(qū)溶化，造成一批初始大雨滴，下落到云下蒸發(fā)降溫，引發(fā)下沉氣流造成更多的雨滴下落形成陣雨。而冰晶在降落過程中若遇強(qiáng)烈的上升氣流，又向上運(yùn)動(dòng)，從而使冰晶表面凝結(jié)增長，經(jīng)過幾次反復(fù)的上升、下降，就形成了冰雹。

人工增雨和防雹就是利用多普勒雷達(dá)追蹤強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)的發(fā)展和云崩潰時(shí)刻，降水和降雹的產(chǎn)生就是云崩潰消散過程的開始。多普勒雷達(dá)每6 min對(duì)云團(tuán)進(jìn)行一次立體掃描，在冰粒形成的初始階段，采用高射炮或火箭將碘化銀炮彈發(fā)射強(qiáng)對(duì)流云中，使對(duì)流云中的冰粒崩潰消散并轉(zhuǎn)化為降雨。碘化銀還有凝聚水分子的作用，從而產(chǎn)生更多的降水，達(dá)到了在防雹的同時(shí)又增加了降水的目的。

4人工影響天氣的貢獻(xiàn)

4.1鹽邊縣年降雨量分析根據(jù)鹽邊縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年降雨量統(tǒng)計(jì)（圖1）可見，鹽邊縣近年降雨量呈現(xiàn)逐年減少的趨勢(shì)，特別是近10年以來，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年降雨量有6～8年少于年平均降雨量，干旱、少雨、降雹是制約圖1鹽邊縣各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）年降雨量統(tǒng)計(jì)鹽邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?dú)庀鬄?zāi)害，人工影響天氣需求迫切。

4.2鹽邊縣人影作業(yè)對(duì)降雨的貢獻(xiàn)鹽邊近年來開展人工防雹作業(yè)較多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有共和、溫泉、格薩拉、紅寶等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），開展較少的有新九、和愛，沒有開展的有紅格、益民、桐子林（縣城）。從表2～6可以看出，開展人工防雹作業(yè)較多的共和、溫泉、格薩拉、紅寶等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），碘化銀不僅能潰散冰粒，且能凝聚更多的水分子，使作業(yè)區(qū)產(chǎn)生更多的降水，具有人工增雨的作用，作業(yè)對(duì)降雨量都是正貢獻(xiàn)，這些地方的降雨量也是最多或較多的；而沒有或開展較少的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）紅格、益民、桐子林（縣城）、新九，雨量反而是最少或較少的。根據(jù)多年來全縣各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）年降雨量統(tǒng)計(jì)圖也發(fā)現(xiàn)，開展人工防雹作業(yè)較多的共和、溫泉、格薩拉、紅寶、國勝、箐河等北部地區(qū)，年平均降雨量均是最多或較多的；而沒有或開展較少的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）紅格、益民、桐子林、新九等南部地區(qū)，年平均降雨量是最少或較少的。

綜上所述可以判定，人工防雹作業(yè)不會(huì)造成一個(gè)地區(qū)降水減少，相反在一定程度上還可以增加降雨量。人工防雹作業(yè)對(duì)一個(gè)地區(qū)的降水是有正貢獻(xiàn)的。

每年5～6月是鹽邊水稻栽插、旱地作物播種、烤煙移栽的關(guān)鍵時(shí)期，也是干旱、冰雹的多發(fā)期。多年來，抓住有利天氣條件，及時(shí)開展人工影響天氣作業(yè)，緩解旱情，減輕雹災(zāi)成為烤煙移栽、旱地作物播種、護(hù)林防火的重要工作，是鹽邊農(nóng)作物生長的重要保障。適時(shí)開展人工影響天氣，對(duì)鹽邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)巨大。

6小結(jié)

（1）人工防雹作業(yè)是運(yùn)用碘化銀潰散強(qiáng)對(duì)流云中的冰粒，從而降低冰雹對(duì)農(nóng)作物的危害。

（2）碘化銀對(duì)水分子的凝聚作用，可以有效地增加云團(tuán)中的水滴，起到增雨的作用。

（3）經(jīng)過對(duì)比分析，人工影響天氣作業(yè)對(duì)降雨量是正貢獻(xiàn)。

（4）人工影響天氣作業(yè)對(duì)鹽邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)巨大。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡歡陵，鄭宇亨，湯洪金.渡口農(nóng)業(yè)氣候條件及區(qū)劃[Z].四川省渡口市氣象局，1978.（說明：渡口市1992年更名為攀枝花市）

[2] 鄧北勝.中國氣象局培訓(xùn)中心基層臺(tái)站氣象業(yè)務(wù)系列培訓(xùn)教材：人工影響天氣技術(shù)及管理[M].北京：氣象出版社，2011.

[3] 攀枝花市人工影響天氣辦公室.人工影響天氣工作手冊(cè)[K].攀枝花市人工影響天氣辦公室，2003.