人工影响天气技术原理及其应用

人工影响天气技术原理及其应用摘要：人工影响天气技术作为现代科学技术发展的产物，在农业生产和天气调节方面均发挥着十分重要的作用。随着社会的不断发展和人类对天气过程的认识不断加深，社会大众和各个行业对天气、气候的敏感性逐渐增强，人工影响天气技术也不断完善。本文在探讨人工影响天气技术原理的基础上，分析了人工影响天气的具体应用，并给出了几点提升人工影响天气质量对策，仅供相关部门进行参考借鉴。关键词：人工影响天气技术原理应用对策刖言人工影响天气是人类通过现代化科学技术手段对局部天气过程进行影响，进而实现人工增雨、防雹、消雾等目的活动。我国是世界上受气象灾害影响最为严重的国家之一，开展人工影响天气作业，可以有效降低干旱、冰雹、雾霾等天气带来的危害，是确保水资源安全、保护生态环境的需求，也是保证我国社会经济可持续发展的重要举措。1、人工影响天气技术原理1.1暖云人工增雨的原理整个云体温度超过0°C的云称之为暖云，虽然云顶温度在0°C以下，但云顶因过冷却云滴组成的云也被称之为暖云。对于这种类型云的自然降水形成过程是:气流在上升过程携带一定量的水汽进入到云中，通过凝结而形成云滴，在凝结与碰并过程的共同作用下形成雨滴，最终则会降落到地面形成了降水天气。暖云降水是凝结与湍流的碰并后，会有较大的水滴出现在云内，之后较大水滴因重力的碰并，体积迅速增加就形成了雨滴。若是云内因缺乏大水滴而不能降水或者降水强度较小，通过人工方式引入大水滴或者是产生大水滴的物质就能产生降水天气或者增加降水强度，这就是暖云人工增雨的原理。1.2云的动力催化原理在冷云催化的作用下，会有大量的冰晶出现在云中，该过程中会有潜热释放出来，进而对积云的宏观动力进行改变，之后则会出现降水天气。云内、云外间的温度差会产生浮力，在很大程度上决定积云中上升气流速度。尤其是对于发展较为旺盛的积雨云来说，其内涵盖的过冷水滴数量较多。若是将大量成冰的催化剂播撒到这种云中，会在短时间内造成过冷水滴冻结，并释放大量潜热，在冰粒表面凝华的水汽也会释放潜热。过冷水滴冻结和冰粒凝华中释放的潜热，会造成云中局部的温度增加0.5°C左右，这将加大浮力而促进某些积云的上升气流速度增大，云的体积扩展，其生命期延长，云体内的水分总量加大，降落到地面上的云水量随之增加。1.3冷云人工增雨天气原理人们习惯将温度不高于0C的云称之为冷云。这种类型的云中同时存在过冷水滴、冰晶和水汽，对云中的冰水进行转化是降水天气产生的关键。早在1935年贝吉龙（Bergeron）就提出了以下的理论假说：在温度一定的情况下，冰面饱和水汽压要比水面饱和水汽压低，若是实际的水汽压在这两者之间，空气中多余的水汽将会被过冷云中的冰晶不断夺取，此时水滴不断向外蒸发，而冰晶则因凝华作用迅速增长，进而出现冰晶效应。在水滴蒸发和冰晶长大的过程中，也就是冷云中冰水的转化，这就是贝吉龙过程，也被称之为蒸凝过程，是冷云降水的核心所在，在近代人工影响冷云降水中发挥着重要作用。若是将一定量的催化剂播撒在0〜30C的过冷却云中，此时将会有大量的人工冰晶生长，在经过贝吉龙过程后就会产生降水，进而实现人工增雨的目的。1.4人工防雹原理1.4.1播撒过量的催化剂在冰雹云的中上部往往是冰雹生长区，这里的累积带上有很大的过冷却水存在。若是气流在累积带上运动，其上升速度很慢，再加上温度较低，进而产生了雹胚，之后与过冷水滴发生多次碰撞，体积不断增加。在强大上升气流的影响下，雹胚表面有大量的液态水包裹，进而形成冰雹。若是将大量的人工冰雹胚胎引入到该累积区内，并将水分浓度减少到一定数值，就会抑制冰雹的形成。1.4.2云中爆炸将人工增雨防雹炮弹朝云中发射，在爆裂的过程中会形成强烈的冲击波，冰雹将会出现振动，同时还会降低云层中过冷却液态水含量，进而造成冰雹变软并阻值体积的再次扩大。1.5人工消雾雾是接近地面的云，分为冷雾、暖雾和冰雾。消冷雾主要是向雾中播撒碘化银成冰剂或者干冰、液氮、丙烷等致冷剂，产生大量冰晶，迅速增长沉降，以减轻雾的浓度。消暖雾主要有三种方法：在雾中播撒氯化钙溶液和盐粉等吸湿剂，以形成大滴沉降减小雾浓度；向雾区喷射高温气体，以加热蒸发雾滴；用螺旋桨搅动，使上下干湿空气混合，消除雾气，改善能见度。消冰雾原则上也使用加热法。1.人工影响天气的应用2.1粮食增产和防灾减灾中的应用我国是农业生产大国，农业生产过程中受气象条件的影响较大，尤其是气象灾害会直接作用到农作物产量和品质上，能否对水资源进行合理开发利用，对粮食增产有重要的保障作用。在《全国新增1000亿斤粮食生产能力规划（2009一2020年）》中就已经明确指出了要对人工增雨和人工防雹能力加强建设，对相关的业务体系不断进行完善，以期为人工影响天气工作的开展提供有效的服务保障，由此不难发现人工影响天气在农业生产中的重要地位。冰雹是农业生产灾害性天气之一，以春、夏季频繁出现，具有明显的季节性和局地性特征，给农业生产带来的危害不容小觑。若是冰雹天气出现在农作物生长期和成熟期内，轻则会影响农作物产量，重则会造成绝收，严重影响着农民的经济收入水平。干旱也是影响农业生产的重要灾害性天气，特别是以春旱对农业生产的危害最大，不利于优质高产农作物的形成。在防雹和抗旱减灾过程中，人工影响天气是唯一的技术保障手段，也是最经济的方法。因此，应选用科学有效的技术手段，对现有的人工影响天气不断进行完善，增强作业水平，以降低干旱、冰雹对农业生产的危害，积极创造和调节有利于农业生产的气象条件。2.2缓解水资源短缺中的应用对于地球上大多数的生命类来说，水、空气和阳光是其赖以生存的重要资源。我国国土资源辽阔，人口众多，因水资源时空分布不均，使得人均水资源占有量只有2100立方米左右，还不足世界平均水平的30%，是世界上缺水最为严重的国家之一，区域性和季节性缺水问题较为突出，对社会经济的发展和人民生活工作的正常开展极为不利。因工业化城镇发展进程不断加快和人口数量的增加，水资源短缺的问题日益突出。尤其是在人口密集的城市中，水资源短缺会造成居民生活用水紧张。而在有利的天气形势下，通过人工影响天气技术对空中云水资源进行调节，可以结合不同地理区域气候背景和服务保障需要，开展有针对性的人工增雨作业，提升区域内降水量和降水强度，进而缓解水资源紧张的问题。因严峻的水资源短缺问题，早在《全国抗旱规划》中就已经提出了通过人工影响天气对空中云水资源进行开发。加强规模化、常态化人工影响天气作业，可以增加缺水地区的降水量，通过储备水资源，可以在一定程度上解决水资源不足方面的问题，使社会经济持续健康发展。2.3人民生活和交通运输中的应用不利的气象条件会对社会大众生活的方方面面产生影响。为了缓解因水资源短缺而造成的部分河流断流以及水库蓄水严重不足的问题，迫切需要对空中云水资源进行科学有效地开发，提升降水量，减少居民用水紧张的问题。大雾等复杂天气的出现会对航空、铁路、公路等交通运输的正常运转产生影响，进而造成严重的经济损失，需要及时采取科学有效的技术手段进行缓解。近些年来，雾霾等天气的出现威胁着人体生命健康、交通运输、城市环境，春季和秋季是雾、霾天气的高发期，会导致航班延误、高速公路堵塞，而在机场和高速公路上开展人工消雾作业，可以有效降低雾、霾天气对社会生产及社会大众的危害。1.加强人工影响天气对策3.1紧扣重点，增强服务水平①强化为农服务。应提前制定出科学有效的人影作业年度实施方案和关键农事季节作业计划，对干旱、冰雹等灾害性天气进行实时监测，不断完善作业布局，在有利的天气形势下积极开展人工影响天气作业，降低气象灾害对农业生产的危害。②加大云水资源开发。做好空中云水资源的监测评估工作，结合生态保护及城市建设需求，在水源涵养地、城镇等生活影响区积极开展人工增雨（雪）作业。③做好突发事件和重要活动保障工作。针对大范围的重大干旱、森林火灾、空气污染等事件，应提前做好作业预案，对工作机制不断进行完善，第一时间开展人工影响天气作业，确保重大活动可以顺利进行。3.2夯实基础，提升服务能力①加快基础设施建设。政府部门应加大资金投入力度，做好地面流动作业点标准化建设和改造，增强人工影响天气作业覆盖率和安全性水平。及时更新老旧设备，增强人影作业自动化水平。②强化作业体系建设。为了增强人工影响天气作业预警预报水平，应尽快建立布局合理、专业化程度高的人工影响天气综合观测网络。③提升科技支撑能力。气象部门可在社会中公开招聘优秀的科学技术人员，加大人工影响天气基础研究和应用技术的开发，加强与高校、科研所等的沟通交流，积极开展多领域、多学科的技术研发工作。3.3加强保障，优化运行管理①增加投入力度。政府部门应对人工影响天气加大政策支持力度，将人工影响天气工作中的经费列入到同级的财政预算中来，结合当地发展实际，稳定增加人工影响天气投入。做好重点工程建设，不断拓宽投入渠道，并通过引入社会资金，对当地主要受益行业的投入机制不断进行完善；为了提升资金的使用效益，需对经费进行科学管理。②加强人才队伍建设。应通过多种方式加大高层次科技人才的引进和培养，对从业人员加强继续教育和在职培训，对现有的人才培养机制不断进行完善，尽快打造出一支综合素质高、结构合理的人影作业队伍。对人影作业人员的管理和激励机制进行完善，并将其逐步纳入到公益性岗位管理中来，还要加大相关津贴补贴、社会保障等的配套政策，以稳定作业队伍。③完善相关法规标准。应根据本地实际，制定出与之相关的配套规章制度。对人影标准化体系加强建设，完善作业资质和资格管理制度，对作业装备和相关设施的准入条件进行规范。加强行政执法监督，定期开展执法检查工作，以保证人工影响天气工作顺利进行。结论：综上所述，在全球气候变暖、水资源日益短缺、干旱灾害逐年加剧的大背景下，人工影响天气技术在拥有广阔、良好发展前景的同时，也背负着沉重的责任。相关人员应加强人工影响天气技术的研究，将人工影响天气的社会效