馬旭潔 任玉龍

（1.甘肅省臨夏州氣象局，甘肅 臨夏 731100； 2.甘肅省氣象局，甘肅 蘭州 730030）

祁連山水資源主要來源于冰川融水以及大氣降水。但是，近六十年來，隨著祁連山區(qū)氣溫大幅上升，冰川以及積雪面積不斷減少，雪線上升，積雪消融加快。水資源供給不足使得祁連山區(qū)森林覆蓋率不斷降低，天然水域逐漸縮小，地下水位降低，對生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面均造成不良影響。近年來，隨著氣象事業(yè)的快速發(fā)展，我國人工影響天氣作業(yè)也越來越成熟，已成為抗旱減災(zāi)中的重要方式[1]。本文首先闡述了人工增雨作業(yè)原理和主要方式，其次重點探究了人工增雨在祁連山抗旱減災(zāi)中的作用及運用，最后給出了幾點發(fā)展建議，為今后更高質(zhì)量地提升人工增雨在祁連山抗旱減災(zāi)中的效益提供參考。

1 人工增雨作業(yè)原理和主要方式

降水原理是在探究自然降水過程的基礎(chǔ)上，人為觸發(fā)自然降水機理。事實上，有云才有雨，但并非全部的云均具備降水潛力，只有那些具備降水潛力以及可被開發(fā)利用的（云水資源豐富、云較厚，對冷云主要有較豐富的過冷水域）云可以催化產(chǎn)生降水[2]。具體來說，人工增雨原理主要是結(jié)合空中云的性質(zhì)、高度、厚度、濃度以及范圍等，向云體播散致冷劑、結(jié)晶劑、吸濕劑和水霧等，以增加云中冰晶濃度，彌補云中凝結(jié)核的不足，加強云中碰并活動，促使云滴增大，改變云滴的分布和性質(zhì)，加速雨滴的生長過程，最終達到增加降水的目的[3]。當(dāng)前，人工增雨作業(yè)通常包含三類作業(yè)方式：

一是在地面部署AgI 燃燒爐：在一定時期內(nèi)，通過山區(qū)陽坡上經(jīng)常出現(xiàn)的上升氣流將催化劑輸送到云中。該方法通常適用于地形云發(fā)育頻繁、交通不順暢的山區(qū)。

二是基于高射炮和火箭的地面作業(yè)：催化劑在適當(dāng)?shù)臅r間依據(jù)所需劑量輸送到云的適當(dāng)部位，適用于類似于水庫增水等固定目標區(qū)域的作業(yè)。

三是飛機催化操作。飛機催化操作的面比較廣，結(jié)合云條件的不一樣以及具體需要，可選擇暖云催化劑及其播種裝置，也可以利用制冷劑及干冰、液氮等播種裝置。通常而言，在少云或晴空狀況下，就無法實施飛機人工增雨作業(yè)。

2 祁連山開展人工增雨作業(yè)的重要意義

祁連山自古便是古絲綢之路關(guān)隘要道，更是中國特別關(guān)鍵的生態(tài)功能區(qū)、西北地區(qū)重要的生態(tài)安全屏障以及河流產(chǎn)流區(qū)，其從東到西長達1000 多公里，終年積雪覆蓋，并有數(shù)量可觀的冰川，是甘肅、青海、內(nèi)蒙古等省區(qū)生存、發(fā)展的生命線。祁連山冰川融水自東向西依次孕育出石羊河、黑河以及疏勒河三大水系56 條河流，年平均向下游輸出水量達60 多億立方米，滋潤戈壁形成連片的綠洲農(nóng)業(yè)景觀。獨特的水源涵養(yǎng)林發(fā)揮著調(diào)蓄水源、保持水土、調(diào)節(jié)氣候的作用，密切牽動著河西走廊的生態(tài)狀況。但在全球氣候變暖的大背景下，加之受凍土剝離、地表植被破壞、探礦采礦、水土流失加劇、旅游項目、地表塌陷等多年累積過度開發(fā)的負面影響，導(dǎo)致祁連山局部生態(tài)環(huán)境破壞越來越嚴重。

近幾十年來，祁連山區(qū)升溫幅度明顯高于全國平均水平，蒸發(fā)量增加；直接導(dǎo)致冰川融化速度加快，冰川和積雪面積減少，雪線上升，局部地區(qū)的雪線以年均2 米至6.5 米的速度上升，幅度達100 米至140 米。這預(yù)示著“祁連山面積兩平方公里左右的小冰川，或?qū)⒃?050 年左右基本消失”。祁連山的高山融雪養(yǎng)育著沿山而居的眾多群眾，對祁連山脈生態(tài)系統(tǒng)、水資源具有十分重要的現(xiàn)實意義[4]。

3 人工增雨在祁連山抗旱減災(zāi)中的作用及運用

人工增雨作業(yè)在水源涵養(yǎng)、保護生態(tài)屏障功能、防御農(nóng)業(yè)災(zāi)害等方面均起到重要作用。結(jié)合祁連山區(qū)空中云水資源總量以及水汽總量豐沛、云系降水效率低于10%等特點，人工增雨作業(yè)已成為開發(fā)空中云水資源以及緩解水資源短缺的重要方式。其中，西北區(qū)域人工影響天氣能力建設(shè)工程內(nèi)容如下：建立飛機和地面作業(yè)、作業(yè)保障和指揮、觀測、試驗示范、技術(shù)支撐等構(gòu)成的人影作業(yè)體系，為國家西北區(qū)域生態(tài)安全、山區(qū)冰川、流域來水、抗旱救災(zāi)、森林防火等提供有效保障。主要建設(shè)內(nèi)容包括飛機作業(yè)能力建設(shè)、飛機作業(yè)保障基地建設(shè)、人影作業(yè)指揮業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)、地面人影作業(yè)能力建設(shè)、觀測系統(tǒng)建設(shè)、效果檢驗外場試驗區(qū)建設(shè)6 個方面。

2017 年，在國家的大力支持下，我國西北地區(qū)不斷加強人工影響的天氣作業(yè)能力建設(shè)，甘肅省以及青海省氣象部門結(jié)合祁連山生態(tài)保護的實際需求，構(gòu)建了空地一體化人工增雨作業(yè)體系，積極開展祁連山地形云人工增雨觀測試驗以及作業(yè)。

2019 年，通過實施人工增雨（雪）作業(yè)在內(nèi)的綜合生態(tài)保護以及治理方式，祁連山區(qū)植被覆蓋度較前期有所上升，生長季大多數(shù)植被生態(tài)質(zhì)量指數(shù)要較2000 年～2017 年同期平均值高10%。祁連山區(qū)積雪總面積比歷年同期增加25.77%。

2020 年，在中央財政的支持下，中國氣象局對祁連山人工增雨（雪）作業(yè)追加2000 萬元專項投入，促使祁連山人工影響天氣作業(yè)能力不斷增強，作業(yè)規(guī)模越來越大。現(xiàn)階段，祁連山區(qū)已經(jīng)設(shè)置了地面人工影響天氣作業(yè)點230 個，配備了72 門作業(yè)高炮、95 部火箭發(fā)射架以及25 個地面煙爐，并且引入3 架高性能人工影響天氣作業(yè)飛機，每年都進行常態(tài)化飛機人工增雨雪作業(yè)。此外，還積極開展人工影響天氣的氣候背景條件分析、綜合觀測對比試驗等研究試驗工作，為祁連山抗旱減災(zāi)、改善生態(tài)環(huán)境提供重要支撐。

近年來，甘肅省一直著力優(yōu)化祁連山生態(tài)修復(fù)型人工影響天氣監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布局，適量布設(shè)具備風(fēng)向、風(fēng)速和上升氣流探測能力、可遠程智能遙控的地面催化劑發(fā)生器系統(tǒng)，構(gòu)建空地一體化人工增雨（雪）作業(yè)體系。建立祁連山生態(tài)保護區(qū)云場和云宏觀、微觀結(jié)構(gòu)條件預(yù)報系統(tǒng)及播云過程、作業(yè)效果模擬系統(tǒng)，并針對重點季節(jié)開展常態(tài)化生態(tài)修復(fù)型人工增雨（雪）作業(yè)。

2020 年，祁連山地區(qū)人工增雨（雪）共增加降水約7.07 億立方米。2021 年4 月到6 月，甘肅省氣象局開展了三次人工影響天氣綜合觀測試驗，在祁連山地區(qū)開展人工增雨作業(yè)142 點次，有效改善了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。此外，甘肅省還通過市縣級衛(wèi)星遙感綜合應(yīng)用能力建設(shè)項目，積極進行祁連山積雪、植被以及大型水體的遙感監(jiān)測工作，并且還時常定期發(fā)布遙感監(jiān)測生態(tài)公報，為祁連山生態(tài)保護以及治理給予了可靠的數(shù)據(jù)支撐。

4 祁連山開展人工增雨作業(yè)的發(fā)展建議

4.1 密切監(jiān)測天氣，科學(xué)實施作業(yè)

青海、甘肅省氣象部門要積極組織對祁連山地區(qū)開展地面基準氣候觀測、飛機探測、遙感觀測、生態(tài)觀測、大氣成分觀測等立體化全方位生態(tài)氣候監(jiān)測業(yè)務(wù)，建立完善的監(jiān)測評估體系。通過密切監(jiān)測祁連山氣候變化，一旦找到具有降水潛力的云應(yīng)及時對氣候變化情況進行科學(xué)分析，判斷人工影響作業(yè)目標是否合適。通過人工影響天氣作業(yè)指揮中心對作業(yè)條件和潛力的評估，制定人工影響天氣工作方案，包括催化時機、催化器、催化部分、作業(yè)工具等內(nèi)容，同時還需要申請作業(yè)空域，科學(xué)實施人工增雨（雪）作業(yè)[5]。

4.2 完善人工影響天氣工作機制

祁連山作為我國特別重要的水源補給區(qū)之一，干旱逐步成為當(dāng)前影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、水源涵養(yǎng)以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。因此，青海、甘肅兩省政府單位均要高度重視祁連山抗旱減災(zāi)工作的開展，相關(guān)部門要充分地認識到人工增雨作業(yè)開展的重要意義，要加強組織領(lǐng)導(dǎo)，建立健全有效的工作協(xié)調(diào)機制，對工作任務(wù)以及職責(zé)要明確劃分，嚴格執(zhí)行好各項措施，保障人工增雨天氣工作的順利開展。各級氣象部門要加強對人工增雨作業(yè)實施的認識，建立人工增雨常態(tài)化工作機制不斷完善作業(yè)流程，總結(jié)人工增雨作業(yè)經(jīng)驗，把人工影響天氣業(yè)務(wù)當(dāng)作防御干旱災(zāi)害、涵養(yǎng)祁連山水源、保護生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵舉措，提升祁連山區(qū)空中云水資源的開發(fā)利用效益。

4.3 加強人工影響天氣作業(yè)安全管理

要加強祁連山地區(qū)人工增雨（雪）天氣作業(yè)安全管理，要配合相關(guān)部門將人工影響天氣作業(yè)單位信息錄入民爆信息系統(tǒng)，加強人工影響天氣作業(yè)裝備安全管理，依法審批許可彈藥購買、運輸，實行民爆專庫存儲，嚴格流向信息登記制度，要實施空域申請、作業(yè)安全保衛(wèi)以及作業(yè)站點巡查等工作制度，最大程度地消除安全隱患。在作業(yè)中必須要遵照安全以及規(guī)范的原則，把安全作業(yè)擺在第一位。對于人工影響天氣作業(yè)中可能出現(xiàn)的突發(fā)狀況要提前準備好應(yīng)急預(yù)案，確保祁連山區(qū)人工影響天氣作業(yè)的安全、有序開展。

4.4 加大人工影響天氣作業(yè)經(jīng)費投入力度

對于祁連山區(qū)近年來氣溫大幅上升、干旱發(fā)生頻率高，冰川以及積雪面積不斷減少，積雪消融加快、水資源比較短缺的現(xiàn)狀，應(yīng)不斷加大對這項工作的投入力度，要將人工影響天氣作業(yè)所需經(jīng)費積極納入財政預(yù)算中來，構(gòu)建穩(wěn)定的、長效的投入機制。利用?？钯Y金，繼續(xù)增加基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、人員隊伍建設(shè)以及科技力量支撐等方面的經(jīng)費投入，更高效、高質(zhì)量地開展祁連山區(qū)人工影響天氣工作。

4.5 提高人工增雨作業(yè)的技術(shù)含量

氣象部門要不斷優(yōu)化祁連山地區(qū)高炮、煙爐、火箭、飛機等作業(yè)場地布局，依托各級各類規(guī)劃項目，大力推進祁連山地區(qū)人工增雨作業(yè)點規(guī)范化、標準化建設(shè)。此外，在現(xiàn)有人工增雨作業(yè)技術(shù)及相關(guān)作業(yè)設(shè)備設(shè)施的基礎(chǔ)上，逐步加強祁連山人工增雨作業(yè)潛力的研究。積極探索無人機實施人工增雨作業(yè)的新方式、新手段，在提升人工天氣作業(yè)安全性的同時，不斷提升飛機探測人工增雨作業(yè)水平。

此外，要加大開放合作力度，組建多部門、多層次參與的人工影響天氣創(chuàng)新團隊，建立完善的人工影響天氣技術(shù)創(chuàng)新體系，支持人工影響天氣業(yè)務(wù)應(yīng)用研究。要不斷完善祁連山云水資源評價、人工增雨作業(yè)條件監(jiān)測預(yù)報、作業(yè)效果檢查和評價，盡可能地提升祁連山云人工增雨作業(yè)技術(shù)含量。

4.6 加強人工增雨作業(yè)隊伍培訓(xùn)

為提高人工影響天氣工作水平，各級氣象部門還應(yīng)加強人工影響天氣操作人員的培訓(xùn)。在培訓(xùn)實踐過程中，可以通過理論講解和實際操作的方式來培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容不但涵蓋人工增雨作業(yè)條件分析、作業(yè)原理、性能、安全作業(yè)規(guī)程、人影法規(guī)等理論知識，還需要進行安全作業(yè)技術(shù)、作業(yè)系統(tǒng)故障的應(yīng)急處理方法、作業(yè)設(shè)備的維護和保障措施等實操演練。通過人工增雨作業(yè)的培訓(xùn)，使人工天氣作業(yè)隊伍能夠全面掌握人工天氣作業(yè)技能，提高人工天氣作業(yè)隊伍的安全意識以及作業(yè)技術(shù)能力，促進人工增雨作業(yè)的高效、安全開展。

5 結(jié)語

總之，全球氣候變暖，祁連山區(qū)氣溫大幅攀升，冰川面積逐步縮小，保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性越來越顯著，水資源短缺問題也逐漸顯現(xiàn)。所以，科學(xué)開發(fā)祁連山空中云水資源，在適宜的氣象條件下促進云雨轉(zhuǎn)化，增加區(qū)域降水量，彌補地表水不足，對祁連山脈生態(tài)系統(tǒng)、水資源具有十分重要的現(xiàn)實意義。近年來人工增雨作業(yè)在祁連山抗旱減災(zāi)、生態(tài)修復(fù)的應(yīng)用效果十分顯著。為了可以更好地發(fā)揮人工增雨的作用，青海、甘肅相關(guān)氣象部門今后還需結(jié)合祁連山天氣實際情況以及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展需求，不斷加強祁連山人工作業(yè)試驗工作，加大資金、技術(shù)、人力等資源的投入力度，為提升人工增雨作業(yè)應(yīng)用效果、保護祁連山生態(tài)環(huán)境提供強有力的技術(shù)支撐。