文|李宗俍 高欣 范秀平 蔡兆鑫
我是由懸浮在空中的大水滴、小水滴、過冷水滴、冰晶、雪花等或者它們的混合物組成,人工影響天氣(下簡稱“人影”)工作者將這些統(tǒng)稱為云和降水粒子。對于人影工作者來說,我像一座待開發(fā)的巨大寶藏。因為,開展人影要選擇適當?shù)淖鳂I(yè)時機、適當?shù)淖鳂I(yè)位置和適當?shù)拇呋瘎D敲?,適當?shù)臉藴适鞘裁矗肯旅婢鸵黄鹱哌M“我”的故事吧。
人們在地面上布設了雷達、雨滴譜儀、微波輻射計等儀器觀測我,在空中有氣象衛(wèi)星時刻在監(jiān)測我,但這些手段只能了解我的大概性格,人影工作者根據(jù)這些儀器采集到的數(shù)據(jù)能分析判斷出我的腰圍、身高、體態(tài)以及我存在的時間長短,了解我的體溫變化、含水量多少,抑或是推測出我身體的不同部位變形的快慢。
但是,我每時每刻都在變化,我身體內部的各種粒子隨時都在發(fā)生著破碎、新生、碰并、增長。若想知道我內心的小秘密,更加細致地了解我的性格特點,就需要探究我身體內部不同發(fā)展階段的細微變化,確切地了解我身體里各種粒子的大小、樣子以及多少,而這些依靠地面儀器和衛(wèi)星還遠遠不夠。
于是,人影工作者們做了一件大事——飛機穿云觀測。這種特殊的飛機與客機并不同,它的機艙內外掛接了各種觀測儀器,這些觀測儀器可以很詳細地向人影工作者展示我的變化軌跡。我的體內溫度隨時間和高度怎樣變化、風把我往哪里吹、用了多大的勁兒,我體內的小冰晶、小冰雹,甚至霰、米雪、冰粒有多少、有多大,這些儀器都能記錄下來。有時人影工作者還會安排多架飛機同時穿云觀測,這樣獲取到的信息就會更多、更詳細。
盡管通過地面、穿云等多種觀測,人們對我有了一些了解,但想要讓我由云變成雨或者在重大活動保障過程中避免被我“攪局”,卻并不是一件簡單、隨意的事。
2020年2月28日,山西省氣象局官網上發(fā)布了一條信息:人們開展人工增雨(雪)必須要有“有利的天氣條件”。什么是有利的天氣條件?查閱中央氣象臺此前的預報,可以看到“2月26日—28日,自西向東將出現(xiàn)大范圍雨雪天氣過程”,開展人工作業(yè),必然要有大的天氣背景做支撐,只有在大的天氣背景條件下順勢而為,才能將空中的我變成地面的雨或雪。
這條信息還提到了“降水期間,山西云系深厚,具有較好的增雪潛力?!边@正是基于人們對我的觀測了解,知道當時的某個時間段內山西境內云水資源豐富、有成云致雨潛力,適合開展人工作業(yè),才決定“高空飛機和地面火箭、高炮、焰爐聯(lián)合作業(yè)”。
無論飛機、高炮還是火箭,都必須遵守統(tǒng)一的指揮調度,在允許的空域和作業(yè)時限內作業(yè)。天上、地面的聯(lián)合作業(yè)是有時間和空間劃分的,并不是同時作業(yè)。人工增雨也并不是想增就能增,不僅要符合天時、地利,還要氣象、軍隊、民航、機場等多部門甚至周邊省市的協(xié)調合作才能完成。
在人影工作者眼中,我被大致分為暖云和冷云。暖云是指云頂溫度在0 ℃以上的云,冷云是指云底溫度在0 ℃以下的云。因為云內溫度不同,采用的催化方式也有所區(qū)別。
實際上,人影工作者通常碰到的多是暖云冷云在一起的混合云。這就需要人影工作者結合我的高度、厚度、濃度、范圍等因素綜合考慮催化劑的類型和用量。
在很多暖云中,小云粒子的半徑只有5~10微米,只能在空中自由漂浮,想要降落到地面,需要“長大”到直徑100微米以上才能對抗上升氣流,形成能夠下落的雨滴。人影工作者曾嘗試往云中播撒直徑略大于40微米的水滴,來促進水滴和云滴碰并,但這種方法效率很低,每克水大約只能形成幾百萬個雨滴胚胎。
后來,人們又嘗試將水泥粉撒入云層,效果依然不是很理想。之后還用過鹽粉、尿素等來促使云中的小水滴團結在一起,例如食鹽,每克大約能形成幾千萬個雨滴胚胎,再通過碰并過程形成雨滴,效果比播撒水滴好得多。但這些催化劑往往對作業(yè)飛機有一定的腐蝕性,而且每次作業(yè)時需要攜帶的催化劑量很大,且在播撒時需要打開飛機艙門,增加了作業(yè)人員的安全風險。
隨著科技的進步,現(xiàn)在科學家們已經研究出越來越多安全有效的吸濕劑作為暖云催化劑,可以在很短的時間內將大量小水滴匯集,增加云中的降水效率。此外,人們也會在霧或云中播撒催化劑,促使霧滴或云滴蒸發(fā),以達到消霧或消云的目的。
如今,中國國內改裝比較成功的人影作業(yè)飛機已經可以同時裝載暖云催化劑、制冷劑和碘化銀,分別針對暖云、溫度較高的冷云和溫度較低的冷云開展不同情況下的人影作業(yè)。
現(xiàn)階段人們對我有了一些了解,在人影工作中也取得了一些成就,但是,我太龐大、太復雜,即使飛機穿云觀測,也不過是觀測到了我的局部細節(jié),猶如“管中窺豹”。因此,未來對我的探究和試驗仍將任重而道遠。