日前,記者從中國(guó)氣象局獲悉,今年2月北方干旱區(qū)的兩次降水天氣過(guò)程中,氣象部門積極實(shí)施人工影響天氣作業(yè),平均增雨(雪)效果約16%到17%。
據(jù)氣象部門初步評(píng)估,2月9-10日降水過(guò)程中,北京等7個(gè)省(市)人工增雨(雪)作業(yè)區(qū)降水總量達(dá)222340萬(wàn)噸,其中人影作業(yè)增加雨(雪)量達(dá)37811.3萬(wàn)噸,平均增雨(雪)效果約17%。北方冬麥旱區(qū)大部氣象干旱有所緩和,重旱范圍減小,土壤表層缺墑現(xiàn)象得到改善。
2月12日至13日,山西、山東、河南等省氣象部門再次組織實(shí)施了人工增雨(雪)作業(yè)。北京降水總量逾3000萬(wàn)噸,人影作業(yè)增加降水量達(dá)500萬(wàn)噸,平均增雨(雪)效果約16%。
根據(jù)國(guó)內(nèi)外大量人工增雨(雪)外場(chǎng)科學(xué)試驗(yàn)長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,正確地運(yùn)用人工催化技術(shù),可增加的降水量一般為自然降雨量的6-25%以上。
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1.人工增雨(雪)的科學(xué)原理
現(xiàn)代人工增雨(雪)的科學(xué)原理是基于自然云和降水的形成過(guò)程建立的,通過(guò)飛機(jī)、火箭等運(yùn)載工具向云中播撒催化劑促進(jìn)云水向降水的轉(zhuǎn)化過(guò)程和提高降水效率,如播撒碘化銀催化劑,形成大量的人工冰晶,促進(jìn)云中過(guò)冷水冰晶化而形成降水。通過(guò)飛機(jī)向云中播撒吸濕性催化劑(氯化鈉等鹽粒子)促進(jìn)云滴粒子形成的核化和碰并過(guò)程,產(chǎn)生降水粒子。這些事實(shí)和原理是通過(guò)大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬試驗(yàn)和外場(chǎng)科學(xué)試驗(yàn)檢驗(yàn)和驗(yàn)證,具有堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。但人工影響天氣仍然是一項(xiàng)發(fā)展中的、具有巨大應(yīng)用潛力的科學(xué)技術(shù),同時(shí),也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到,人工影響天氣當(dāng)前仍處于邊研究邊應(yīng)用的階段,尚有許多科學(xué)問題,如效果檢驗(yàn)等,仍有待于進(jìn)一步探索研究和解決。
2.人工增雨(雪)作業(yè)的條件
人工增雨雪作業(yè)必須要有云和降水形成的天氣條件,沒有云是無(wú)法作業(yè)的。要使作業(yè)的效果好,云必須滿足一定的條件,如云的厚度要大于2-3km以上,水汽充足,云中過(guò)冷水含量超過(guò)0.01g/kg等。
3.人工增雨(雪)對(duì)環(huán)境和人體健康的影響
目前我國(guó)人工增雨雪使用的催化劑有碘化銀(AgI)、干冰(固態(tài)CO2)和液氮(液態(tài)N2)等化學(xué)物質(zhì)。碘化銀是一種黃色的化學(xué)結(jié)晶體,一般來(lái)說(shuō),1克碘化銀物質(zhì),在―15℃環(huán)境下可形成約10的14次方個(gè)冰晶核。大量人工冰核在云中水汽、過(guò)冷水充足的情況下會(huì)長(zhǎng)大成較大的冰粒子,下落到地面成為雪。這是由于碘化銀的晶體結(jié)構(gòu)與冰晶相似,因此可以充當(dāng)人工冰晶。干冰和液氮的增雪都是通過(guò)飛機(jī)直接播撒到云中的,只要在零下溫度層,就可成為冰晶核。
在聯(lián)合國(guó)環(huán)境保護(hù)署制訂的清潔水法案中,碘化銀被列為一種有毒物質(zhì)。碘化銀為碘和銀的化合物,不易溶于水,但見光就分解為碘離子和銀離子。銀離子屬于重金屬離子,毒性很大,對(duì)微生物和魚類的危害特別大。人體長(zhǎng)期接觸碘和銀的化學(xué)物質(zhì)也可出現(xiàn)中毒現(xiàn)象。但在自然環(huán)境中,銀非常容易形成不溶于水的化合物,對(duì)環(huán)境的影響將大大減小。因此銀不太可能通過(guò)陸地或水中的食物鏈的積聚,達(dá)到能危害生物和動(dòng)物的程度。
人工增雨增(雨)雪是一個(gè)微物理過(guò)程,而不是產(chǎn)生新物質(zhì)的化學(xué)變化。因此,人工影響天氣作業(yè)中經(jīng)常使用的干冰、液氮、碘化銀等催化劑并不會(huì)造成環(huán)境污染。干冰、液氮很容易蒸發(fā)形成二氧化碳和氮?dú)?,它們本身就是空氣的組成部分,對(duì)環(huán)境和人體都不會(huì)產(chǎn)生影響。雖然碘化銀中的銀離子是重金屬,但碘化銀用量極小,分散在很大的區(qū)域里面,單位面積的含量微乎其微。
在人工增雪作業(yè)中每次需要大約10-50克碘化銀,而且用在很大的范圍中,所以單位面積中的殘留量會(huì)很少。如北京在兔年這次初雪人工增雪作業(yè)中,燃燒了1200多個(gè)碘化銀煙條,每根煙條大概含碘化銀11克,大約用了13公斤碘化銀。此次作業(yè)區(qū)面積約1萬(wàn)平方公里,每平方公里僅有1.3克,屬于微量,儀器都很難檢測(cè)出來(lái),因此,不存在長(zhǎng)期或大量接觸銀的問題。目前人工影響天氣中使用的碘化銀,由于用量很小,從短期和長(zhǎng)期來(lái)看,不會(huì)對(duì)環(huán)境和人體造成傷害,這一點(diǎn)在一些國(guó)際和國(guó)內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均得到證實(shí)。
從2003年開始,北京市人影辦每年夏季均在密云水庫(kù)、官?gòu)d水庫(kù)區(qū)域進(jìn)行較頻繁的蓄水型人工增雨作業(yè)。在每半年對(duì)水庫(kù)水體進(jìn)行檢測(cè)的數(shù)據(jù)顯示,夏季水庫(kù)中銀離子的含量很低,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)家做過(guò)監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期進(jìn)行人工增雨作業(yè)的區(qū)域在水體和土壤中累積的銀離子仍不超過(guò)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。所以,人工影響天氣使用的催化劑不會(huì)造成環(huán)境污染。
4.人工影響天氣管理?xiàng)l例
《人工影響天氣管理?xiàng)l例》由國(guó)務(wù)院頒布自1991年5月1日起施行。該條例依據(jù)《中華人民共和國(guó)氣象法》的有關(guān)規(guī)定制定。該條例對(duì)人工影響天氣的管理、作業(yè)審批流程、作業(yè)人員資質(zhì)、作業(yè)裝備生產(chǎn)及作業(yè)安全等做了詳細(xì)的規(guī)定。
條例明確規(guī)定“人工影響天氣,是指為避免或者減輕氣象災(zāi)害,合理利用氣候資源,在適當(dāng)條件下通過(guò)科技手段對(duì)局部大氣的物理、化學(xué)過(guò)程進(jìn)行人工影響,實(shí)現(xiàn)增雨雪、防雹、消雨、消霧、防霜等目的的活動(dòng)”。
條例對(duì)管理的規(guī)定:“人工影響天氣工作按照作業(yè)規(guī)模和影響范圍,在作業(yè)地縣級(jí)以上地方人民政府的領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)下,由氣象主管機(jī)構(gòu)組織實(shí)施和指導(dǎo)管理”條例對(duì)作業(yè)需求的規(guī)定:“組織實(shí)施人工影響天氣作業(yè),應(yīng)當(dāng)具備適宜的天氣氣候條件,充分考慮當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)的需要和作業(yè)效果”。
5.人工影響天氣作業(yè)的一般程序
人工影響天氣工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的協(xié)作。在我國(guó),科學(xué)地組織和實(shí)施各種方式的人工影響天氣作業(yè),必須重視天氣預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、催化條件監(jiān)測(cè)識(shí)別、作業(yè)方案設(shè)計(jì)、決策指揮及催化效果評(píng)估等各個(gè)環(huán)節(jié),并加強(qiáng)與各部門的密切協(xié)作。為順利實(shí)施人工影響天氣作業(yè),確保作業(yè)安全,人工影響天氣作業(yè)在組織實(shí)施過(guò)程中還必須嚴(yán)格遵守《中華人民共和國(guó)氣象法》和《人工影響天氣管理?xiàng)l例》等相關(guān)法律、法規(guī)及規(guī)范。
人工影響天氣包括人工增雨、人工防雹、人工消霧、人工消云、人工消雨、以及人工防霜凍、人工影響臺(tái)風(fēng)等,除了消霧和防霜都是通過(guò)播云來(lái)進(jìn)行的。
(1)首先要根據(jù)任務(wù)確定要播撒的目標(biāo)云
如防雹必須根據(jù)預(yù)報(bào)、探空、相關(guān)的氣象觀測(cè),特別是雷達(dá)實(shí)時(shí)觀測(cè)資料判定你要播撒的云是發(fā)展中的雹云。
如人工增雨必須根據(jù)預(yù)報(bào)、探空、相關(guān)的氣象觀測(cè)和雷達(dá)實(shí)時(shí)觀測(cè)資料確定你要播撒的云是有降雨潛力的云。
(2)要根據(jù)任務(wù)精心設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備作業(yè)方案,包括催化劑、作業(yè)工具、觀測(cè)方案和效果評(píng)估方案。
(3)要根據(jù)預(yù)報(bào)及時(shí)申請(qǐng)空域(飛機(jī)作業(yè)需要申請(qǐng)飛行空域,地面火箭或高炮作業(yè)需申請(qǐng)作業(yè)空域)
(4)要根據(jù)實(shí)況對(duì)目標(biāo)云進(jìn)行科學(xué)的播云作業(yè)
對(duì)冷云選用人工冰核劑(AgI)或制冷劑(干冰、液氮)。
如條件許可還應(yīng)根據(jù)冷云的過(guò)冷層厚度確定是用AgI(有閾溫限制)還是用干冰,或液氮(蒸騰快)更合適。
對(duì)暖云要選用吸濕性催化劑(如鹽粉)等。
對(duì)人工防雹作業(yè)要強(qiáng)調(diào)及時(shí)(因?yàn)楸⒃浦斜⑴唛L(zhǎng)大為雹塊下落最快只需20分鐘),到位(把催化劑送到雹胚生長(zhǎng)區(qū))足量(有足夠的人工冰核和雹胚爭(zhēng)搶環(huán)境中水份)。
人工防雹和增雨的各地面作業(yè)點(diǎn)還應(yīng)事先建設(shè)有和指揮點(diǎn)實(shí)時(shí)聯(lián)系的無(wú)線通話設(shè)備和事先準(zhǔn)備的各方位安全射角圖表。
(5)要進(jìn)行作業(yè)前到作業(yè)后的雷達(dá)追蹤探測(cè)和相關(guān)的氣象和雹情監(jiān)測(cè),以滿足實(shí)時(shí)指揮和效果評(píng)估的需要。
從以上五點(diǎn),可以說(shuō)明為什么相關(guān)法規(guī)要強(qiáng)調(diào)人工影響天氣作業(yè)—(播云作業(yè))必需由氣象部門組織實(shí)施。