讓「天公作美」,中國人工干預天氣的雄心

  嗖﹗嗖!嗖!一枚枚火箭彈從一輛皮卡車後的發射架中發射出去,直沖雲霄。「這不是演習。」十堰市人工影響天氣辦公室(以下簡稱人影辦)主任孫新强說,他們正在進行人工增雨作業。
  3月20日下午3點,湖北省十堰市氣象局在黃龍橋附近的作業基地,人影作業人員將增雨火箭彈拆裝,撕開封條,小心地安裝到發射架上,調整好發射器的方向和仰角,等待指令進行發射。
  轟隆隆、轟隆隆……一小時之後,全市普降小到中雨,中到大雨,作業點附近降雨明顯增大。孫新强介紹說,他們開展了兩次作業,共發射6枚火箭彈,因發射位置在十堰城區的上風口方向,這樣讓雨水更多地降落在城區。
  不過,此次作業主要應對北方沙塵天氣帶來的影響。孫新强說,人工增雨對沙塵沖刷作用明顯,但更多的吋候是爲整個城市增添甘霖,幫助水庫蓄水、降低森林火險等級。在適當條件下,通過科技手段對局部大氣的物理過程進行人工影響,實現增雨雪、防雹等,減輕氣象災害。
  去年底至今,南方一些省份出現長時間旱情,華南、東南地區普遍降水偏少,部分地區河流斷流。而現在正值春耕用水的緊要時候,各地氣象部門紛紛派出飛機、火箭彈,實施了一場大範圍的人工增雨行動,緩解當下旱情,助力春耕生産。
  這種大規模人工影響天氣目前已成爲常態。如今,人工影響天氣作業服務從抗旱減災向生態安全、水安全、能源安全等重要領域拓展,人們的生活又將如何被改變?
  不是每一朵雲都可以化成雨
  讓雲中水變成地上一滴雨,人影作業人員往往需要「沖著雲」去,極力捕捉每一次增雨良機。因爲氣象部門只能增雨,不能憑空變出雨水。
  人工增雨是通過飛機、火箭彈、高炮等傳輸手段,將乾冰、碘化銀、鹽粉等催化劑送入雲層,促使雲中更多的小水滴變成雨滴降落下來,從而增加降雨量和降雨的範圍。
  「首先,人工增雨要有能下雨的雲,也不是每一朵雲都可以化成雨。」十堰市人影辦主任孫新强介紹說,他們一般選擇有降水的雲層,比如冷雲,雲水豐富,有足够的冰晶、上升氣流,雲層的高度達到四五千米。
  大旱的時候多以晴天爲主,具備人工影響天氣的條件較少,只有在自然降水的條件滿足情况下,才能實施人工增雨作業。「氣候條件是最主要的要素,要注意對象,要注意時機。」孫新强說,是否適合作業,人影作業人員不能僅憑肉眼的觀察來决定,還需要天氣雷達、氣象衛星、探空儀等多種手段。
  此外,他們還要看作業區域、作業時段、作業站點等,由於天氣過程不斷變化,發射增雨火箭彈還要等待最佳時機。
  像黃龍橋這樣的固定作業點,十堰市有五個,一般位於郊區偏僻地帶。爲避免增雨火箭彈對居民區造成影響,人工影響天氣作業基地的選址都在人烟稀少之地,發射前方半徑10公里內避開人口密集地區。
  因爲每個作業點周圍10公里範圍以內爲彈落區,聽到爆炸聲,居民應立即隱蔽。發現落地的火箭彈,嚴禁私自處理。孫新强說,每次進行人工增雨作業,他們都提前發布公告。增雨火箭彈發射前五分鐘,人影作業人員要立即通過地面作業空域申報系統向空域管制部門申報作業空域,就地等待分配空域。「我們要確認作業上空有沒有飛機,萬一火箭彈打到飛機,不就出事故了嗎?」
  一旦空域申報通過後,人工增雨作業必須在3分鐘之內完成。「火箭彈一次只能裝四枚,再多也裝不下。」孫新强說,六枚火箭彈分兩次作業,中間間隔半小時到一小時。「剛開始作業,我得等一下,對雲層産生影響,再作業。」
  孫新强介紹說,一次增雨作業,人員配置兩到三人。接下來便是靜候甘霖了。通常,降雨會在半小時至一小時之後如約而至。
  孫新强在人影辦工作十餘年,在他印象中,人工增雨作業一年最少七八次,多則十幾次,而近年人工增雨的活動越來越頻繁。
  一枚火箭彈3000塊
  「一場小雨,經過增雨作業,可能下十幾毫米,有時可能下得更大一點。」孫新强說,—次人工增雨大概能增加309^50%的降雨量,它的影響範圍是50-100平方公里。如果是飛機,作業範圍更大,影響效果也好。
  今年年初,全球首款大型人工影響天氣無人機「甘霖-I」在甘肅省首飛成功。相比傳統的地面發射增雨火箭彈、燃燒地面爐烟和有人機播灑增雨催化劑等較爲常見的人工增雨方式,無人機的機動性較好、作業時間更長、安全風險低、執行效率髙。
  在十堰市人影辦,目前選擇增雨火箭彈主要從節約成本出發,因爲一次飛機播灑成本高達幾百萬元。
  據孫新强介紹,一顆火箭彈三四千元,用於使用的人工增雨火箭發射架價值20萬元左右。火箭彈屬於軍火,運輸費、押送費、保管費、發射費等都是一筆不小的開支,還有指揮、調度等人丁費,每次都要發射探空氣球,而且還要對數據進行分析處理。孫新强估算,一次人工增雨需花費兩三萬元。「作業點多,成本就更高了。」但是比人工抗旱效果好。
  根據世界公認的統計數據,人工增雨投入産出比普遍都在1:5以上,比較高的地區能達到1:30。而且無論是緩解電荒,或是除旱減災,人工增雨對經濟、社會和生態效益是顯而易見的。
  美國得州農工生態農業推廣服務機構的一項新的研究顯示,人工降雨使年降雨量增加一英寸,那麽每投入一美元進行氣象改造,莊稼的豐收和灌溉的減少會産生19美元的回報。
  根據氣象部門提供的數據顯示,通過實施人工增雨(雪)作業在內的綜合生態保護和治理舉措,2019年,祁連山區植被覆蓋度爲19年以來最高,生長季大部分植被生態質量指數比同期均值提高超10%。
  國家城市環境污染控制技術研究中心研究員彭應登介紹說,人工影響天氣主要有兩個作用,一方面用於改善一個地區長期性惡劣的自然情况,比如乾旱的西北地區;另一方面爲一些重大的活動提供天氣保障,幫助能見度的改善,比如2008年北京奧運會精彩表演背後,有人工影響天氣作業團隊的全程護航。
  今年兩會期間,中國社會科學院政治學研究所所長張樹華接受《中國氣象報》采訪時稱,氣象部門應就人工影響天氣技術開展聯合攻關,國家也應增加投入,大力推廣該項技術在多領域應用。
  通過調研,張樹華發現人工影響天氣作業的社會綜合效益可以達到1:45,即投入1元可收穫45元的綜合效益,甚至更多。但現在對這項工作的投入還不够,紅利未能得到完全釋放。
  目前人工影響天氣作業主要應用於增雨、防雹等領域,但還有許多領域是人工影響天氣作業的綜合效益能够輻射到的,比如大氣污染治理、生態環境修復等。
  生態環境會被破壞嗎?
  2020年12月2日,國務院發布《關於推進人工影響天氣工作高質量發展的意見》,確定了未來五至十五年內的發展目標:到2025年,人工增雨(雪)作業面積達到550萬平方公里以上,人工防雹作業保護面積達到58萬平方公里以上。2035年,推動人工影響天氣業務、科技、服務能力達到世界先進水平。
  對這項事關民生的重要文件,部分西方媒體借機炒作「中國威脅」,指責中國此舉會對鄰國産生不利影響。報道將人工增雨渲染成針對印度的「氣候武器」,未來還會讓印度的氣候變得更加不可預測,給印度農業帶來毀滅性的打擊。
  對於人工增雨是否會影響全球氣候,中國氣象中心此前已經做出過解答,表示人工增雨只是局部作業,不會影響其他國家氣候。國務院早在《意見》出臺時就發出了明確聲明,强調該政策是爲保障國家糧食安全和重要農産品供給,並爲生態保護與修復提供支持。
  「人工增雨不可能大規模影響天氣。」國家城市環境污染控制技術研究中心研究員彭應登說,中國目前人工影響天氣所采取的措施,作用也是有限的,不能完全解决問題,「它只是一種輔助手段。」
  「增雨是增加降水量,它只能是局部性的影響。「孫新强也認爲,人工增雨改變不了整個氣候。
  和世界上大多數國家一樣,中國普遍使用碘化銀作爲催化劑,乾冰是由人工增雨飛機的艙底「漏斗」灑向雲層的,碘化銀則由火箭彈發射到雲層中。
  有人質疑,碘化銀屬於有毒物質,是否會對自然環境造成污染?彭應登曾參與人工增雨會否造成二次污染的認證評審,他得出的結論是用於人工增雨的碘化銀在雨水中的濃度很低,不會對環境造成明顯的不利。美國利:學家、斯坦福大學教授Bob Jackson也曾給出結論,「人工增雨後,在積雪層中幾乎不可能探測到碘化銀的信號,這證明人工降雨的環境風險很低。」
  公開資料顯示,如果向一塊雲層中射入碘化銀微粒,並收集隨之産生的降雨,這些雨水如由一人飲用的話,他所吸收的碘燈與吃一個加鹽的鶏蛋所吸收的碘量基本相等。若用乾冰做催化劑(即固體二氧化碳),那就更不會影響環境了,因爲空氣中本來就有二氧化碳。
(左璐/文)