从4月19日夜间到20日白天,北京地区迎来了一场均匀的降水。截至20日16时,北京城区降雨量平均在22毫米,最大降雨出现在门头沟的妙峰山,降雨量达到43.5毫米。
北京市人工影响天气办公室抓住此次降雨的有利时机,从20日早上7点开始,通过人工影响天气指挥中心向北京房山、门头沟、延庆、昌平、密云、海淀、平谷7个区县人工影响作业点发出了人工增雨作业指令,7个区县人工影响作业点沿山连续实施了高山地基增雨作业,每隔2个小时左右进行一次催化,共燃放了近300根烟条。专家分析,这场降雨对北京地区春季土壤补墒和净化城市空气都非常有利。
不仅是在北京,记者了解到,从今年3月份开始,今年旱情颇重的辽宁省也组织开展了人工增雨作业,累计增加降水量达1.2亿立方米,缓解了当地的旱情,并降低了森林火险等级。
人工影响天气的作用远不止这些,中国气象局划定的人工影响天气业务轨道范围,包括人工增雨抗旱,河流和水库增水、增雪、防雹减灾,机场和公路消雾,森林防火服务,重大活动保障等。
雨量增减 人工助力
人工影响天气是通过一定的科技手段,对局部大气中云的物理或动力过程施加人工催化影响,使之朝着人们希望的方向发展,达到趋利避害的目的。
降雨“本来”是怎样形成的呢?简单地说,在云层里面,聚集着一些凝结核,以这些凝结核为中心,吸收云中水分,一点点成长为云滴,云滴通过碰并过程增长至雨滴尺寸,最后变成雨滴降落。由于自然降水的凝结增长缓慢,不易激发碰并等快速增长过程,同时自然云内往往缺乏足够的冰核,冰晶产生量少,使得降水粒子不足,构不成降雨条件。
为了实现人工增雨的效果,人们选择了两种途径————其一是静力催化,既然自然云中缺乏冰核,那么就人工引入,即在云中引入吸湿剂、制冷剂(干冰等)、人工冰核(碘化银),影响暖云和冷云的微物理过程,提高降水效率。其二是动力催化,通过人工方法影响云中的动力学过程以增大云内上升气流,提高云中水分凝结率,延长云的生命期和降水时间,增加降水。
虽然利用的是同样的原理,人工减(消)雨,与人工增雨相比,并非是简单的反其道而行之。
如果说人工增雨是在云中播撒了“适量”的凝结核,那么人工减(消)雨就是在云内播撒“过量”的凝结核,这样可以让大量的凝结核去争食有限的云内水分,抑制生长,从而达到延缓和减弱降水的效果。
人工防雹的原理类似,就是在雹云中引入晶核,使其形成竞争机制,雹云中的冰雹长不大,最后达到化雹为雨的过程。另外,还可以通过在云顶或云内播撒高浓度粒子群,引发下沉气流,抑制云和降水的发展,促使云体消散,减弱降水。
技术成熟 效果明显
人工影响天气的效果已被认可。据专家介绍,目前,人工影响天气的科学基础已被大量的室内实验、数值试验研究和外场试验所证实。
在人工增雨方面,国内外大量人工增雨外场科学试验长期统计结果表明,正确运用人工催化技术,可增加的降水量一般为自然降雨量的6%至25%。北京大概增水量达到13%左右。人工防雹方面,根据国内外各地长期开展人工防雹作业的统计表明,人工防雹作业一般可以减少雹灾损失25%至75%。北京的防雹作业效果多年统计达到70%。
如果说人工增雨技术已经比较成熟,那么人工消(减)雨技术水平目前尚属气象科学前沿,在世界范围内还基本处于科学试验的范畴,仍需大量科研积累。基于对国内外人工影响天气研究和已有试验结果的判断,对小范围且较弱的局地降水可以起到较好效果,局部影响降水的时空分布及其强度;对于强降水过程、大范围深厚降水云层,就目前的技术和科学水平尚不能起到有效防御。
目前,我国大部分省、区、市都开展了人工增雨或防雹作业。基本建立了以各级政府领导,同级气象主管机构管理、实施和指导的领导管理体系,并初步形成了国家、省、地、县四级人工影响天气业务技术体制。据北京市人工影响天气办公室常务副主任张蔷介绍,北京的人工影响天气工作主要是为抗旱减灾、缓解水资源短缺、促进生态建设和环境保护等,积极开展人工增雨、人工防雹作业。北京在人工增雨方面,建成了密云、官厅水库流域针对不同天气形势、基本上覆盖全年各时段的全天候作业体系;人工防雹方面,在北京延庆、密云、昌平、平谷、海淀5个区(县)建立了人工防雹高炮作业网。
多种方式 保障服务
“人工影响天气”的设想来自于上世纪40年代两位美国科学家的实验室发现。这两位美国科学家在实验中意外地发现了干冰碎粒和碘化银烟粒引入到充满过冷水滴(雾)的云室里,能够产生大量的冰晶,从而实现催化作用。于是他们大胆实践,1946年11月13日,他们在单翼机舱里对美国马萨诸塞州西部一座山峰上空的一块过冷层状云上部,播撒了干冰。这是人类首次对过冷云进行科学的催化试验。
经过60多年的发展,目前全世界共开展有100多个人工影响天气项目,每年有30多个国家开展各种方式的人工影响天气活动。采用的主要作业方式,包括飞机作业、在地面发射火箭弹和高炮,以及利用山势等地理位置在地面进行碘化银发生器作业。