人工影響天氣知多少?

內蒙古自治區屬乾旱、半乾旱氣候,氣候乾燥、降水少,降水量季節分配不均且年季變率大,乾旱發生頻繁。內蒙古全區遭受的各種自然災害中,旱災佔45%左右,居各類災害之首。

從全區範圍看,除大興安嶺和嶺東部分地區屬溼潤、半溼潤區外,全區大部分地區處在乾旱、半乾旱區,其範圍佔自治區總面積的60%以上,二連浩特市、巴彥淖爾市臨河區至阿拉善左旗巴彥浩特以西的邊境一帶及阿拉善盟大部幾乎全年乾旱,為嚴重乾旱區,額濟納旗常年處於極乾旱狀態。

據統計,內蒙古年平均降水量為276毫米,而全區大多數農作物在生育期內都要求有300—500毫米降水量才能滿足其生長髮育,大部地區作物生長季節的降水量僅為150~200毫米,巴彥淖爾市河套平原等地區更不足100毫米,只能滿足大多數農作物一半或不足一半的水分需求。

乾旱發生還有明顯的季節性。雖然內蒙古各地一年四季均有不同程度旱情發生,但對農牧業生產影響最直接、危害最大的是春夏(夏秋)季乾旱。內蒙古自治區大部地區春季降水總量不足年總量的1.5成,大風多、蒸發強,水分嚴重虧缺,春旱發生頻繁,重春旱年農區發生頻率為1.5成,牧區達1.8成。夏季各地降水雖然可佔年總量的7成左右,但降水變率很大,雨水分佈極不均勻,有時總雨量雖不少,但往往集中在一兩場雨中,同樣會因水分虧缺形成較長的乾旱時段,夏旱、伏旱、秋吊發生較頻繁,農牧區夏季重旱頻率分別達2.8成和1.6成。

水分是草原牧草生長的主要限制因子。雨水多並且季節分配合理對牧草的返青、快速生長及生物量的積累非常有利,同時對保持土壤水分和防治地表土壤風蝕沙化有利。所以,春季、夏季人工增雨作業對春季牧草返青、快速生長、生物量的積累非常有利。同時,春夏季人工增雨作業還能抑制沙塵天氣發生和各類疾病的傳播,對牲畜的出牧、採食、體能恢復、抓膘等比較有利。

農牧業生產需要水,生態建設也離不開水。由於特殊氣候條件和地形結構,內蒙古還是我國北方冰雹災害最嚴重的地區之一。同時,近年內蒙古森林草原火災頻發,給林業、木業生產帶來重大損失。這些不利因素不僅嚴重製約著全區經濟社會的發展,也對人工影響天氣提出了更高要求。

目前,內蒙古人工影響天氣的規模居全國各省(區、市)第一,年均增雨14億噸以上,防雹保護面積約4500萬畝,年均減少冰雹災害損失約3億元。那麼人工影響影響天氣到底是如何發揮作用的呢?它是在一定的有利時機和條件下,通過人工催化等技術手段,對局部區域內大氣中的物理過程施加影響,使其發生某種變化,從而達到減輕或避免氣象災害的一種科技措施。人工影響天氣包括的內容有人工增雨雪、人工防雹、人工消霧、人防霜等。人工影響天氣常用的方法按搭載的工具有飛機、火箭、高炮和煙爐增雨雪,而防雹主要使用高炮和火箭。

以人工增雨為例,人工增雨是在有利於降水的天氣條件下,採取人工干預的方法,在自然降雨之外再增加部分降雨的一種手段。它可以有效地進行農業抗旱、解決人畜用水以及森林防火的問題,合理開發和利用空中雲水資源。人們根據雲的高度、厚度、範圍以及通過雷達、衛星等科技手段獲得的信息加以綜合分析,分別向雲中致冷劑(如干冰等)、結晶劑(如碘化銀等)、吸溼劑(食鹽、尿素等)和水霧等,以改變空中雲滴的大小、分佈和性質,干擾氣流,影響水滴的平衡,以期達到增雨的目的。

人工增雪,原理類似於人工增雨。首先必須有一定的水汽飽和度,其次必須有足夠的凝結核。人工增雪的原理就是在擁有一定飽和度的雲中增加凝結核。由於碘化銀的晶體與雪晶的六角形單體尺寸非常相似,單體的原子排列也十分相近,晶體間距也接近。通過飛機、火箭等播撒工具把碘化銀微粒播撒入雲中,增加雲中的凝結核達到增雨的目的。而冬季人工增雪對草原區的土壤保墒、增墒和土壤風蝕等非常有利,開展人工增雨(雪)作業對內蒙古中部偏西及以西地區草原牧區防治黑災(人畜飲水困難)、土壤保墒、增墒非常有利。

人工防雹,就是通過人為方法對某一地區的可能產生冰雹的雲施加干涉,使得雲中的能夠形成冰雹的雹胚不能進一步發展成冰雹,或者使得小冰雹在沒有形成災害性冰雹前提前降落到地面。

不是所有的雲都可以用來人工增雨的,有雨必先有云,但是有云不一定有雨。晴天或天上的雲很薄是不具備人工增雨作業條件的。只有當雲系發展到一定的厚度,這個厚度一般是大於2千米,而且,雲中缺乏冰晶,擁有豐富的低於0攝氏度而不結冰的水,雲體外面也需要有充足的水汽通過輻合抬升不斷補充到雲體當中,這樣的雲體才具備了人工增雨的作業條件,此時通過飛機或地面火箭等將催化劑攜帶到雲中的有效部位,就能夠起到人工增雨的作用。在實施人工增雨作業後,一般在5到30分鐘後見效,最直觀的效果就是降雨量明顯增大。

打個比方說,降雨雲系就像一塊沾了水的海綿,如果自然作用不夠,雲裡的水分就不能被充分擠出來。催化劑在雲中起的作用,就好像是鹽滷點豆腐,使本來不會產生的降水得以產生,已經產生的降水強度增大。

人工增雨作業的影響範圍到底有多大呢?一次人工增雨作業的影響範圍大約是以作業點為中心半徑10千米內的區域。這就表明,不是在某一點開展了人工增雨作業,降水就會下在這個點,降水落區會因風力和雲的移動而產生變化。人工影響天氣進行的是一種局地的小天氣事件的調節。我國從1958年開始主要是以抗旱為主的人工增雨,現在領域逐漸拓寬,包括森林滅火、消霧、淨化空氣,緩解城市的高溫等。但是它的作用總是有限的,是局部的,是人們在認識自然之後做的一種對自己有利的適應性調節,調節的範圍極其有限,而氣候的變化則是一個大範圍長時間的天氣事件,人工影響天氣沒有那麼大的能量去改變氣候。


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