呼风唤雨,为天“洗澡” 揭秘人工如何影响天气

08.11.2013  11:11

    “056,056,115呼叫。准备发射。”随着电钮按下,“”的一声巨响,浓烟滚滚中火箭弹向天空呼啸而去。10月29日凌晨2点15分,郫县团结镇炮点中传出的响声,打破了夜空的宁静。原来,这是一次人工增雨作业。

    随着秋冬季节到来,雾霭沉沉的天气增多,利用人工增雨来除霾已成为一种科技手段。人们通过人工影响使天气现象朝着预定的方向转变。

    近期,四川已成为西南区域人工影响天气中心所在地,承担着协调西南6省区市人工影响天气工作重任。人工影响天气有哪些技术?在人们的生活中发挥着什么样的作用?记者进行了探访。

    知识库

    人工影响天气的历史

    1946年,美国科学家雪佛尔等人发现,干冰和碘化银可以作为高效的冷云催化剂,增加云中的冰晶数量,进而增加雨滴的数量和直径,提高云降水的转化率。这一发现,开创了人工影响天气的新时代。从那时起至今,全世界已有100多个国家和地区先后开展过人工影响天气作业试验。

    我国最早的人工增雨是在上世纪50年代。1958年,吉林省出现60年未遇的干旱,中国气象局、中国科学院、吉林省政府联合开展了首次飞机人工增雨试验,使用杜-2型轰炸机,在云层播撒了将近200千克食盐,获得成功。如今,我国的人工影响天气作业规模已达世界第一。

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    现场直击:飞机穿云“降雨

    截至10月底,省人工影响天气办公室今年已实施飞机人工增雨作业40多架次,成都市人工影响天气办公室也开展了14架次。而在上世纪70年代,飞机人工增雨作业还只是用于应急性抗旱,一年仅进行20来架次。

    10月29日,中国民航飞行学院广汉分院停机坪。一架名叫“状元”的小型商务飞机,马上要执行一项“特殊”任务——人工增雨。

    此时是晚上8点,省人工影响天气办公室飞机作业科副科长田泽彬正在忙碌着。个子瘦小的田泽彬站在飞机机舱门前,用力将门旁铁架上的一个大铝罐推上飞机。铁架上,这样重达80斤的铝罐一共有4个。

    飞机机舱很小,放上4个铝罐后,田泽彬转身都有点困难。“罐里装的是液氮,是作业催化剂。”他告诉记者,飞机人工增雨作业就是在云层中播撒液氮。“这些液氮就像是一粒粒细微的‘种子’飘散在云层之中,不停吸收云中的水汽和小云滴,使自己成长壮大,并最终形成雨水降落到地面上。

    在四川,使用液氮比用碘化银烟条增雨更适合。原来,罐内的液氮温度在-192℃,当云中温度在-5℃到0℃时,液氮播撒到云里就会发生催化反应,四川的温度比北方要高一些,所以更常使用液氮。

    随后,田泽彬开始安装电脑。经过改造的飞机,驾驶室外只有两个座位,一个面向机舱门,一个面向飞机尾部。田泽彬将其中一个座位的小桌板打开,将一台手提电脑放在上面,然后用透明胶条将电脑固定在小桌板上。电脑要连接空地传输系统设备,相连的数据线也用透明胶条捆绑好。“飞机是在云中穿梭,不固定好很容易掉到地上。”他就遇到过因为飞机太颠簸,数据线脱落,造成信号断掉的情况。

    这时,省人工影响天气办公室飞机作业科科长余芳在等候作业空域审批通知。此次飞行区域是巴中平昌县、广安市和重庆梁平县、长寿县、铜梁县,行程900多公里。“进行飞机人工增雨作业之前要提出空域申请。”她说,等候一两个小时才能飞行是很正常的事,有时常规空域很忙,只能放弃。

    这次运气很好,9点得到可以飞行的通知,一行人连忙朝停机坪奔去。省人工影响天气办公室工作人员陈国学和任富建负责此次增雨作业。

    飞机向漆黑的夜空飞去。据任富建介绍,在空中得到可以播撒的指示后,他先用手电筒观察机窗外的情况,看是否有结冰,再将一根软管插入液氮罐中,软管的另一头与飞机舱外的一根管子相连,液氮通过管子向机舱外播撒。20分钟左右,一罐液氮即播撒完毕。在任富建操作的同时,一旁的陈国学记录着各种数据,并和地面指挥中心时刻保持联系。

    此时的指挥中心也是一片忙碌,墙上的大屏幕上显示着雷达监测到的天气时况,两侧的4个小屏幕上则显示着云中温度湿度测量仪等设备观测到的范围、温度、飞机播撒轨迹等信息。指挥人员通过各种监测数据,结合空中云的状态,及时向飞机上的人员发出指令。

    这次人工增雨作业进行了近3个小时。等飞机返回广汉,余芳等人将设备收拾完毕,已是深夜12点多。由于四川夜雨较多,人工增雨几乎都是在晚上进行,所以工作人员也几乎都成了“夜猫子”。

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    高炮火箭为天“洗澡

    由于空气污染状况加剧,空气污染的季节性越来越模糊,人工影响天气开始从应急手段转为常用手段。除了飞机人工增雨作业外,在成都,自2010年起,每年地面人工增雨作业平均也有30多次。

    11月1日至5日,成都市君平街,空气质量监测器上,连日来空气质量指数在55左右。就在此前一周,空气质量指数还在200左右徘徊。空气质量指数降低,空气质量好转,与几天前的“洗天”密不可分。

    10月28日一早,成都市气象台观测到有降雨过程,成都市人工影响天气办公室就忙开了,用于人工增雨作业的炮弹、火箭弹也陆续送往各炮点。

    晚上9点,记者驱车前往郫县团结镇炮点,这是离成都市区最近的一个人工影响天气作业点。当记者到达时,看见用于增雨的火箭发射架用油布包裹着,已经固定在一辆敞篷汽车的车厢上。10点半,团结镇炮点副班长李昌奇拆开油布,检查火箭发射架等设备,火箭发射器就连在架子上。

    随后,李昌奇从专用箱中取出4枚火箭弹,在本子上记录下各自的编号。火箭弹大约有1米长,头是尖尖的,后面有螺旋桨式的尾翼,它的飞行高度在7000米以下,但比高射炮弹射得高得多,而且携带的催化剂量也比炮弹多。火箭弹装上发射架后,一切准备工作就绪,李昌奇通过对讲机向指挥中心报告后,开始等候发射指令。

    李昌奇告诉记者,为了飞机飞行安全,只有空域管理部门同意了,操作人员才能开火。不过,每次能给的也就只有一两分钟,而且时常要等到半夜两三点才能进行作业。等待时,记者翻看他们的作业记录,几乎每个月是两三次,密集时差不多是一周一次。

    直到10月29日凌晨2点15分,对讲机突然响起,指挥中心传来发射指令。李昌奇赶紧冲到桌边,迅速按下发射按钮,只听“轰隆”一声巨响,烟雾弥漫,火箭弹拖着一道火光向天上飞去。紧接着,第二枚、第三枚、第四枚火箭弹也腾空而起。过了差不多一分钟,空中才传来沉闷的爆炸声。

    成都市人工影响天气办公室副主任韦巍介绍说,成都共有45个固定的人工影响天气作业点,当天有11个火箭作业点进行了人工增雨作业。“人工增雨有消除污染的作用。”韦巍说,成都的天气有个特点,秋冬季节污染比春夏季节更严重,这与成都的地理位置、天气状况都有关系。成都位于盆地,上空的逆温层犹如一个锅盖盖在城市上空,空气对流出不去。成都秋冬季,空气中水汽多、湿度大,却又不足以形成降雨。可是,这些水汽又使悬浮在空气中的污染物溶解,或者附着在水汽上,对人体的危害更大。因此,利用人工增雨增加城市降雨,给天“洗澡”,可以减轻污染。

    每次人工增雨作业之后,专家们会将增雨效果与空气质量达优效果进行评估。近两年统计,成都每年增雨量提高15%-30%,200以上的空气质量指数,在人工增雨后好几次都马上降到100左右。如今,人工增雨消污,成为成都市人工影响天气办公室秋冬季的常规工作。

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    “呼风唤雨”用途众多

    从避雷针开始,到往云层里播撒食盐、干冰和碘化银,影响天气的尝试,很早就开始了。

    省人工影响天气办公室高级工程师刘建西告诉记者,人工影响天气的基本原理是在适当的天气条件下,通过现代科技手段对局部大气的物理、化学过程进行人为影响,实现增雨雪、防雹、消(减)雨、消雾、防霜、森林防(灭)火、消除公共污染等目的的活动。比如,向云中播撒碘化银催化剂,使云中形成大量的人工冰晶,促进云中过冷水冰晶化而加速形成降水。播撒吸湿性催化剂(氯化钠等)促进云滴粒子加速向降水粒子转化。

    与上世纪70年代相比,如今技术手段都有较大提高。

    刘建西还记得,在上世纪70年代,他进行飞机人工增雨作业,多是运12等小飞机。那些飞机不是增压舱,飞到4000公尺以上需要吸氧。有时飞机飞到对流稍强的云里,人就站不稳,只能趴着抓住扶手,作业催化剂也得靠手工播撒。当时,还没有雷达、卫星等气象探测设备,使用前苏联的云物理探测仪器,是手工的,全靠人工间断性观测。现在,我国许多省区已使用机载云物理探测设备,安装在飞机上,能适时观测、分析云中状况,气象雷达、卫星云图、雷电观测等也遍及各地,一些特种气象探测设备也在不断增加。有的地方使用上无人驾驶飞机进行云探测和人工增雨作业。“当然,人工影响天气不仅仅是人工增雨。”刘建西说,人工影响天气还有人工防雹、人工消(减)云雾、人工消(减)雨、人工防霜冻等等。“像开展室外大型活动之前,可以通过人工消(减)雨作业,最大限度地预防和降低不利天气的影响。在风景区、滑雪场进行人工增雪作业,则能增加冰雪景观。凉山州是全国第三大烟叶种植区,最怕冰雹,该地区每年实施人工防雹作业非常多,每年要发射高炮弹5-7万发、火箭弹1-2万多枚。

    人工增雨作业在森林防灭火、增加水库蓄水量、增加江河流域流量等方面都有很大作用。2003年甘孜州道孚县森林大火,刘建西带队前往进行人工增雨作业。刚开始,一直没有降水过程,无法开展人工增雨作业。等到第三天晚上,具备人工增雨作业的天气条件。20时后,当天空出现降水云层,5部车载火箭和2门高炮齐发射,很快天降大雪,迅速扑灭了森林大火。(记者 陈四四/文 桑清/图)