人工影响天气在气象灾害防灾减灾中的应用

大气物理与大气探测

课程论文姓名杜宁学号20121210329院系经济管理学院专业气候变化与公共气象授课教师刁一伟人工影响天气在气象灾害防灾减灾中的应用杜宁学号：20121210329专业：气候变化与公共气象摘要：近年来，随着极端天气气候事件及其引发的气象灾害越来越频繁，对自然环境、社会经济、人类生活以及生态系统均造成了非常严重的损害。所以人工影响天气在气象防灾、减灾中发挥着越来越重要的作用，因此研究人工影响天气，让人工影响天气更好地为人类的生活服务已经成为当务之急。关键词：人工影响天气；防灾；减灾；气象灾害自从人类出现以来，就以各种方式影响着自然，但古代人类对自然的影响往往没有科学的手段来配合明确的目的，不能称的上是真正意义上的人工影响天气。目前人影科学的解释是人工影响天气指用人为手段使天气现象朝着人们预定的方向转化，如人工增雨、人工防雹、人工消云、人工消雾、人工削弱台风、人工抑制雷电、人工防霜冻等。人类活动无意识地使天气发生变化，如都市对天气的作用等，不属于人工影响天气，而称为人类对大气的无意识影响。现代人工影响天气的原理是基于自然云和降水的形成过程建立的，通过飞机、火箭等运载工具向云中播撒催化剂促进云水向降水的转化过程和提高转化效率，如播撒碘化银催化剂，形成大量的人工冰品，促进云中过冷水冰品化而形成降水。通过飞机向云中播撒吸湿性催化剂（氯化钠等盐粒子）促进云滴粒子形成的核化和碰并过程，产生降水粒子。人工影响天气在气象防灾、减灾中发挥着一定的作用，它在预防以及减轻气象灾害中有着重要的作用，天气雷达、气象卫星、地理信息技术、中小尺度气象监测网、新型的催化剂和播撤工具的运用，为人工影响天气作业奠定了科学的可靠基础，也提高了人工影响天气的作业效果，因此，人工影响天气在防灾、减灾过程中占据主导地位。国务院办公厅2012年8月印发关于进一步加强人工影响天气工作的意见，意见明确，到2020年，建立较为完善的人工影响天气工作体系，基础研究和应用技术研发取得重要成果，基础保障能力显著提升，协调指挥和安全监管水平得到增强，人工增雨（雪）作业年增加降水600亿吨以上，人工防雹保护面积由2011年的47万平方公里增加到54万平方公里以上，服务经济社会发展的效益明显提高。意见称，中国积极运用现代科技手段，开展人工增雨（雪）、防雹、消雾、消云减雨、防霜等作业，取得了明显成效，在服务农业生产、缓解水资源紧缺、防灾减灾、保护生态以及保障重大活动等方面发挥了重要作用。1人工影响天气在气象防灾、减灾中的科学理论基础。1.1人工影响天气的内涵人工影响天气是人类借助先进的科学技术，在合适的大气条件下，利用火箭、高炮等工具，对单一地区中的云层输入碘化银或十冰，进行人工干预，以导致云层发生变化，满足降水条件，从而降雨、降雪，减轻霜、冰雹、大雾、大火等气象灾害的发生，这是减轻气象灾害等最有效的措施之一。1.2来自于国外的先进科学理论支持人工影响天气的科学理论是美国科学家在二十世纪四十年代末实验室内的实验基础上逐步发展起来的。利用碘化银、十冰，在催化剂的物质属性指导下，将碘化银作为催化剂来实施人工降雨、防霜等。利用飞机、高炮等运载工具向云层中输入碘化银、干冰等催化剂，从而达到降雨的作用，其应用十分广泛，如农田里可用来防霜，机场里可用来防雾。目前世界上许多国家已经采用此种先进技术，以以色列为例，我们都知道，巴以战争中主要的争端是水资源，以色列采用先进的技术进行人工降雨，有效地改变了农田灌溉等水资源缺乏的现状。美国、北欧若干国家、俄罗斯等还向部分发展中国家送去先进科学技术以作为技术支持。2人工影响天气在气象防灾、减灾中的作用2.1人工影响天气在防雹中的作用以我国的新疆为例，该地区很多地州每年都会不同程度的遭受到冰雹的侵害。众所周知，新疆区域内盆地和山陵地带分布广泛，地形构成复杂。如伊犁河谷，伊犁河谷位于天山山脉西部，三面环山，加上气候温和湿润，极易形成冰雹天气。为了防止冰雹的危害，自1978年以后我区逐步形成奎屯、玛纳斯河流域；阿克苏、渭十河流域；博尔截拉河流域；昭苏、特克斯盆地及伊犁流域；塔城、额敏盆地等五大防雹区域。早在1974年就开始利用三七高炮进行人工防雹作业。随着近些年科学技术的发展，人工影响天气借助雷达、GPRS等先进设备，在过去的基础上，提高了作业效果，减轻了冰雹给农业、工业生产等带来的不利的影响，多年综合分析检验表明，防雹使雹灾损失40-60%。2.2人工降雨在抗旱中的作用我国大部分国土处在内陆，主要以温带、暖温带、亚热带大陆性季风气候为主，大陆季风气候干旱少雨也成为我国大多数地区的气象灾害表现之一。如都善县，主要体现在春旱上，都善县位于新疆维吾尔自治区境内，属于温带内陆荒漠气候，气候干燥，蒸发量大，主要的水资源来自于地下井水和冰雪融水，降水尤其是特大暴雨次数少、周期长，并且春季是旱情高发季节，大面积的灌溉不符合有效利用水资源，容易造成大范围的浪费，种种因素增加了该地水资源紧缺对工农业以及人民生活的压力。21世纪后，地下井水水位迅速下降，至今都善县达浪坎乡、吐峪沟乡等乡镇打井深度已达250-350m间，因此节水型灌溉是都善县发展的必然趋势，在不断的科学实验和实践工作中，总结了滴灌以及人工降雨两种行之有效的措施，人工降雨又是各种增雨措施中见效最快、投入最小、收益最大的方法。2.3人工消云用人工方法使局部区域云层消散的措施，称人工消云。大型运动会或某些航空活动等，有时希望晴朗无云，便可进行人工消云试验。人工消云分为：人工消冷云和人工消暧云。人工消冷云的方法是：播撒碘化银等人工冰核或播撒十冰等催化剂，产生大量冰品，再通过贝吉龙冰水转化过程，原云中的过冷却水滴（云滴）蒸发失，水份转移到冰品上经凝华冻结，冰品长大成降水粒子，下降离开云体，使云消散。人工消暧云的方法是：向云中播散盐粉、尿素等吸湿性粒子，这些吸湿性凝核吸收水汽凝结长大，然后与原来云滴碰并长大，降出云外，使云消散。此外，还试验过消除积云的方法：在积云顶部摇撒盐粒、水滴、沙子等质粒，有时也观测到云消散，其原理尚待研究。一般说来所有人工消云方法均不够完善，尚没有达到实际应用阶段。2.4对暴雨、大雾、暴风雪等天气的预防加强科学技术以及科研的投入，在暴雨、大雾等气象灾害未扩大之时进行及时预告，提前做好各种防护措施。例如2010年7月29日，吉林市发生特大暴雨，沿线永吉、口前镇等地更是千年不遇的特大洪涝灾害，在面对灾难来临的同时，吉林市气象局发出黄色预警报告，市政府更是提前进行人力、物力以及科学技术的支持，同时在7月30日上午，由于大水将上游一化工厂淹没，数千只装油罐的油桶从上游顺势流下，给附近居民的饮水造成很大的影响，市政府临时号召，由居委会向各家各户告知饮用水的储备，最终才没有造成对居民生活的影响。因此，对于大型气象灾害的发生，预防是关键。2.5人工影响天气中所涉及的催化剂人工影响天气过程中，为改变云（雾）微结构与演变过程，向云（雾）中播撒的物质，称播云（雾）催化剂。选用催化剂必须考虑有效、经济、不污染环境、容易播撒、安全无毒害等。当今所用催化剂有3类：（1）吸湿性巨核，包括盐（NaCl）、氯化钙、尿素和液水等，它们常用于对暧云的催化剂。（2）致剂，包括十冰（固体CO2）、液态丙烷、液氮、液态空气等，它们常用于对冷云作化。投入冷云后，将使它们周围空气急速降冷，产生大量冰品胚胎，并进一步生成冰品。以干冰为例，实验室结果是：每1g十冰可产生1012个冰品。（3）人工冰核，包括碘化银（AgI）等无机冰核及介乙醛（低聚乙醛属剧毒物质）等有机冰核，其中以碘化银最常用。它们常用于冷云增雨和防雹试验中，把它们播入云层，使云增加大量冰核，进而生成大量冰品，造成增雨或消雹的效果。3人工影响天气在全国几大地区气象防灾、减灾的过程实施过程人工影响天气工作是一项复杂的系统工程，涉及多学科、多领域的协作。在我国，科学地组织和实施各种方式的人工影响天气作业，必须重视天气预测预报、催化条件监测识别、作业方案设计、决策指挥及催化效果评估等各个环节，并加强与各部门的密切协作。首先要根据任务确定要播撒的目标云。如防雹必须根据预报、探空、相关的气象观测资料，特别是雷达实时观测资料判定你要播撒的云是发展中的雹云。例如，人工增雨必须根据预报、探空、相关的气象观测和雷达实时观测资料确定你要播撒的云是有降雨潜力的云。其次，要根据任务精心设计和准备作业方案，包括催化剂、作业工具、观测方案和效果评估方案。（3）要根据预报及时申请空域（飞机作业需要申请飞行空域，地面火箭或高炮作业需申请作业空域）。最后要根据实况对目标云进行科学播云作业。3.1人工影响天气的作用和发展西南部以及四川盆地地区中加快现代气象科技发展的脚步西南部地形结构复杂、又是地震的高发地带，自古就有“蜀道难，难于上青天”，因此对于该地的人工影响作业很复杂。而达州地区是最为严重的，处于暴雨、干旱、洪涝、冰雹等交界地带，雨季的洪涝，大雾、霜冻等的频繁发生，冬季的寒潮等无疑不加重该地的经济负担，影响经济建设水平。自九十年代末以来，运用先进的科学技术，卫星、雷达等高科技的投入，政府在“十一五”计划中的大力扶持，使得该地有效的将灾害的影响减到最小化。3.2西北、内陆地区防雹、防寒建设西北地区也是古代“丝绸之路”的必经之路，如今人类的发展已经对该地区生态产生一定的影响，而且该地也是气象灾害较为严重的地区，冰雹、大旱是该地区的“常客”，这些灾害给制约西北内陆城市的发展，尤其是宁夏回族自治区和青海省东北部。近些年来，利用科学技术，结合当地雨水少和气候较十的特征，普遍实施人工降雨，并且作业水平已达到国家一类城市的标准。人工影响天气作为防灾、减灾的手段有着重要的作用，但是我们应当认清的是，这种人工影响天气的科学技术仍然处在胚胎阶段，缺乏一定的成熟性，因此还需要在以后的科学发展中不断地加以研究、改造，加强人工影响作为科学研究的投入，使灾难减轻到最小化，同时也要加强技术的有效实施，提高效果。利用已有的设备和技术，进一步研究其潜力，加强高炮、飞机、火箭等的作业能力，时刻增强创新意识，在研究现实的基础上，推出经济投入更小、效益更高的产品。随着近几年来我国气象灾害越来越频繁，干旱、水土流失、地震、山体滑坡、泥石流，洪水，台风等自然灾害警示我们到了要保护赖以生存的地球的时候了，我国气象灾害分布广、各地区又有不同的特点，因此，要因地制宜进行防灾、减灾工作。在政府、国家给予支持的条件下，积极谋求发展思路，开阔预防气象灾害的发展渠道，建立健全法律体系，切实有效的做好各项防患工作，做好防灾、减灾工作的攻坚之战。因此健全各种规章制度，保障人工影响天气在防灾减灾工作中的作用，是确保各种科技措施正常运行的前提，对于相关的作业点等也要进行实地考察，务必保证其科学性、安全性。同时，做好安全防患体系，制定人员分布以及紧急突发情况时相应的对策，对员工进行严格的岗前培训，严格操作，安全、有效的开展技术活动。从而使得人工影响天气对各地区的经济发展做出巨大贡献，实现更大的生产和生活价值。课程学习感悟作为一名非气象类背景的学生来说，这是我们用来补充气象学基础知识的最重要的一门课程。首先要感谢刁一伟老师一个学期来对我们细心而认真的授课；其次，通过刁老师的讲授使我对大气科学有了基本的了解，虽然考研也考过大气科学导论，但是对于