科技助力化云为雨：人工影响天气事业60周年

人工影响天气火箭增雪作业现场。郭静摄

当飞机在人工天气条件下运行时，登机技术人员会实时检查检测仪器的数据。郭静摄

天空中的白云怎么会变成地上的毛毛雨呢？有时候，云会长大并成熟，然后变成雨。但是有时，云生长得太慢，地面上的植物和动物会口渴。我该怎么办？

随着科学技术的不断发展，飞机、火箭、高射炮、烟灶等各种设备都配备了不同“口味”的催化剂——在特定的天气条件下，“化云为雨”已经成为可能

如今，人工增雨技术已经广泛应用于我们的生产和生活中。除了干旱期间的增雨，人工影响天气还可以增加降雪，消除冰雹、雾和霜冻。

今年是人工影响天气事业60周年。六十年前，在抗旱减灾的希望中，“影子”工作应该时不时地进行。六十年后，在人与自然和谐共处、趋利避害的可持续发展中，“影子”作品也将向天空传播一幅更加美丽的画面。

找出天气的“气质”。

自古以来，人类就一直祈求下雨。随着科学技术的发展，人类终于在20世纪开始真正了解天气的“气质”，开创了人工影响天气的新时代。

在古代，久旱无雨，古人祈求下雨，这在古籍中有记载。在17世纪，清朝的《杨光杂记》中有这样一段话:“在夏天的5月和6月，经常有暴风雨，冰雹从黄云的山上落下，当当地人看到黄云升起时，他们敲出金鼓，向他们开枪，然后散去。”这是历史上第一次清楚地记录到冰雹云被土炮轰击以减少冰雹对农作物产量的影响。

祈雨可能要靠运气，但是地球大炮的轰击有点错误——在适当的天气条件下，火药颗粒会使雨更容易形成，或者爆炸会扰乱当地的空气流动，导致下雨。

科学家开始真正理解天气的“气质”。正是在1938年，美国科学家霍尔登在麻省理工学院测试站将吸湿性物质撒入温暖的雾中，以消除雾。这是第一个符合物理原理的人工影响天气的科学实验，并且是成功的。此后，在1946年，美国人文森特·谢弗发现干冰可以提供大量的冰晶，而英国人冯内古特发现了一种可以用作冰核的有效物质——碘化银。这一发现开创了一个具有现代科学意义的人工影响天气的新时代——如果干冰和碘化银被送入充满水蒸气的云中，人工影响天气就不会局限于纸上。

中国第一次人工影响天气试验是20世纪50年代在山西进行的防雹试验。《山西日报》1950年7月6日报道，“为了防止春天的冰雹，在春天开始时部署了土炮和土炮，民兵成员组成了一个观察天空和射击的小组。尤其是那一年的5月25日，天气突然闷热起来，吴乡县的151个村庄陷入了恐慌。当来自西北方的乌云到来时，数以千计的土炮和土炮一起击中云层，迫使冰雹云散开。”科学家认为，云层底部和地面之间的气流会被地炮干扰，从而产生4到2000磅的重量，改变天气模式。

然而，从民间实验到正式运作的转变发生在1958年的吉林。那一年，吉林省春夏季降水少，农田缺水，水库缺水，发电困难。吉林气象局开始考虑模仿国外人工增雨方法。

当时，一方面，他们请苏联专家协助制造干冰，另一方面，他们了解到世界气象组织新编制的人工影响天气数据，也获得了中国科学院地球物理研究所的协助。最后，在有利的天气条件下，气象部门成功地通过飞机在云层中播种干冰来制造降雨，这开启了中国飞机通过播种干冰来人工影响天气的第一步。

当秋天的金风拥抱玉露

要化云为雨，需要四种技术支持:一是快速准确的运行状态识别技术；第二，科学有效的催化和传播；第三，空地一体化指挥；第四是效果测试。

不是所有的云都能变成雨。天空晴朗，天空中点缀着的淡淡的白云不会因为人为的影响而变成雨。

“地球的水循环系统循环往复。作为淡水资源最重要的来源，大气降水实际上来自海洋和陆地水的蒸发。”中国气象局人工影响天气中心主任李继明告诉《经济日报》记者，当水蒸气上升时，它会冷却并凝结成天空中的云，然后以雨、雪等形式落到地面。渗入土壤或流入河流、湖泊和海洋。当水再次蒸发时，它将提供大气水蒸气并持续循环。然而，空中云水资源主要分布在对流层大气，即中低层云。

根据他的总结，人工影响天气需要四种类型的技术支持:第一，快速准确的运行状态识别技术；第二，科学有效的催化和传播；第三，空地一体化指挥；第四是效果测试。为了增加降雨量，首先必须有合适的云团。一般来说，当云的厚度超过2000米时，在没有冰晶的情况下，会有大量的过冷水，而云外充足的水汽是通过汇聚和抬升而不断提供的。即使云通过了“检查”，它也被认为有增强降水的潜力。

然而，由于天空很高，云很轻，肉眼无法辨别云中的情况，而“检查”的重要任务落在了现代检测设备上。目前，这项任务由一个综合监测系统执行，该系统由天气雷达、探空仪、地球静止卫星、极轨道卫星、探测操作飞机等组成。他们将锁定合适且可操作的目标云。当目标云“出现”和机会出现时，只有当“金风”和“玉露”相遇时，云才会变成雨。

青海省人工影响天气办公室副主任王立军表示，影子作战仍需根据工作人员的经验进行判断——当作战条件成熟时，提出包括催化剂用量、作战装备和作战时机的作战方案，并向空管部门申请作战空域。目标是在机会“溜走”之前将催化剂送到云上，并像“豆腐盐水”一样将云“催化”成雨。

有时，当遇到强对流云产生闪电时，派飞机去工作是非常危险的。工作人员将计算位置，并使用火箭发射器在操作点向空中发射含有催化剂的火箭。当火箭到达预定的目标云位置时，催化剂被自动点燃，并且催化剂操作随着火箭沿着道路的展开而完成。

在山区和其他特殊的地形上，建造了人工增雨的烟雾炉，催化剂在烟雾炉中燃烧后会卷成一团，直接进入云层。还有一种高射炮设备，它的主要任务是对付冰雹——炮弹携带的人造冰晶被打入目标云中，与自然冰雹争夺周围环境中有限的水资源，从而抑制冰雹的增长，并“扼死”摇篮中的严重有害的大冰雹。

“一般来说，当催化剂成功输送15至20分钟后，降雨的影响将开始显现。”王力军说道。

云水资源的科学利用

云降水的效率约*国年总降水量的40%-60%。如果能科学地充分利用它，将极大地解决中国的干旱问题。

据有关统计，中国年平均降水量约为6万亿吨，而云降水的效率约为40%至60%。可以看出，大量的云水没有落到地面，而是蒸发或被移走了。

如果能充分利用如此巨大的空中云和水资源，将会极大地解决我国的干旱问题。中国气象局应急减灾与公共服务司副司长郭虎说，60年来，人工影响天气已经成为防灾减灾和生态文明建设的有力手段。它是农业服务体系建设的重要组成部分，是保障水资源安全的有效途径

在干旱和冰雹灾害期间以及关键的农作季节，飞机、火箭和其他作战设备在各地区调动。人工增雨面积约500万平方公里，人工防雹面积50万平方公里，有效保障了粮食生产、农业设施和经济作物的安全。在三江源等重点生态保护区、华北等严重缺水地区以及河流、湖泊和水库上游，将开展大规模正常生态恢复增雨作业，补充生态用水，扩大湖泊和湿地面积，增加草地生物量和覆盖率。在重大森林火灾应急救援和重大国家事件气象保障的关键时期，将动员人工影响天气作业，成功完成内蒙古大兴安岭森林火灾等重大灾害的应急救援和各类重大国家事件的应急保障任务。

“现在，我们自主开发的3公里加密云降水数值预报系统已经投入运行。国内新型高效催化剂的研发取得突破性进展，催化效率提高100多倍。雷达指挥、自动发射、立体播种的火箭作业系统已研制成功，技术达到世界领先水平，并已广泛投入使用。”郭虎表示，近年来，中国气象局向“一带一路”沿线21个国家提供了80多项人工影响天气技术服务，国际合作不断扩大。

也许有些人仍然有疑问:人类从云中获取水资源是否违反自然规律？它会加剧环境污染吗？经过多年的研究和判断，科学家们给出了一个否定的答案:根据空气中云和水资源形成的条件和过程，它是一种可再生资源，而人工影响天气的作业往往是几十公里的中小型作业，不会影响整个气候系统。另外，每次操作只需要少量的催化剂，催化剂如干冰和液氮汽化后变成二氧化碳和氮气，不会污染环境。

“我国的水资源分布极不均衡。提高空中云水资源的开发能力是大势所趋。目前，中国的空中云和水资源仍主要用于防灾减灾、应急响应和抗旱，并不断向生态环境保护和水资源开发方向发展。”郭虎说道。