人工影响天气是科技型公益性事业,是气象防灾减灾、保护人民生命财产安全和提高人民生活质量、合理开发利用气象资源、生态建设与保护等的一项重要科技手段。是为避免或者减轻气象灾害,合理利用气候资源,在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理、化学过程进行人工影响,实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等目的的活动。
一、人工影响天气服务内容
利用人为活动影响天气,以实现局部大气系统向有利于人类生产生活的方面转化,减轻或避免气象灾害对人类的影响是进行人工影响天气的出发点。
人工影响天气主要服务的内容有:增雨抗旱,防雹减灾,河流和水库增水,高山增雪,森林防火、灭火,植树造林、植被恢复,湿地保护,机场、公路消雾,人员财产安全和重大社会活动保障,减轻城市空气污染,减轻公共突发污染事件影响,军事活动保障等。
二、冰雹灾害的特点:
我州是冰雹灾害的高发地区,年平均日在40天左右,冰雹灾害的发生有四个特点:
1.重雹灾区并非雹日高频区。冰雹灾造成的损失受多方面因素的影响,降雹频数、雹块大小、密度,农作物种类,经济发达程度等是雹灾损失的重要衡量因子。
2.伴随的多种强烈天气现象加剧了雹灾的严重性(雹灾发生时的伴随大风、暴雨加大了雹灾的损失)。
3.冰雹灾害具有明显的局地性、离散性和广泛性
4.冰雹天气灾害具有突发性、短时性。冰雹天气过程形成时间短、移速快,降雹时间短。
三、冰雹的形成和人工防雹:
人工防雹中,催化技术是影响防雹效果的关键,而与催化技术直接相关的问题是冰雹形成的物理过程。雷达观测表明,冰雹云体发展强烈,初始回波一般出现在5~6km高度,处于发展阶段的对流云强回波区也在5~6km高度,冰雹云的回波顶高约12km,强度50dBz,30dBz回波顶高9km
从各种粒子形成过程归纳冰雹云中的微物理过程是:
(1)首先由水汽核化和衍生产生冰晶,前者产生的冰晶浓度比后者大2-3个量级(前者为异质核化后者为同质核化)。
(2)冰晶形成后,主要通过凝华增长,并通过其自碰并、自动转换及受其接触扰动的过冷小雨滴冻结产生雪;雪主要通过撞冻过冷云水和凝华增长。
(3)冰晶和雪一方面向霰转化,一方面与过冷雨滴接触使雨滴冻结成冻滴,雨滴也可以核化形成冻滴,但前者产生冻滴无论从数量上还是质量上比后者大得多。霰和冻滴数量上相差不大。
(4)霰主要通过收集过冷云水增长,而冻滴先以收集过冷雨水增长为主,后以收集云水增长为主,撞冻增长是霰和冻滴的主要增长过程。
(5)绝大部分冰雹以冻滴为增长核心。霰、冻滴的转化质量占雹总量的70%以上,雹的增长也以撞冻过冷云水为主。
因此适量的冰晶、雪和丰富的过冷水的存在、尤其是雹云发展初期过冷雨水的存在是冰雹形成和增长的重要条件。此外从各种粒子形成过程中,一方面看到了单个粒子的产生和增长物理过程,另一方面也发现了各个物理过程之间的关系,可以用“冰晶-过冷水-雹胚-冰雹”这一链环来描述这些关系。
因此人工防雹的重要工作就是在雹云形成的前期和中期对雹云实施人工影响,向雹云中播撒大量的凝结核,通过大量凝结核的播撒,在雹云中造成有大量“吸水物争水的场面”,使雹云中不能形成大冰块并实现大雹块向小雹和形成水滴降落到地面的有利于人类生产、生活的结果。
实施人工防雹有以下几方面的要求:
1.防雹的关键是对冰雹云催化要及时、准确、足量。所谓及时就是催化时间要尽可能提前,若在雹云的发展阶段早期催化,不但效果好,还可以节约催化剂;准确即实施催化时要将催化剂播撒入雹云主上升气流区;足量即对雹云投放的催化剂要达到一定数量。另外炮弹爆炸后产生的冲击会扰乱雹云内有序的上升气流,对对流发展有抑制作用。
2.可以用天气雷达指挥催化作业。如用多普勒雷达可直接指示出上升气流极值区;用常规雷达可指示雹云发展阶段的强回波中心的位置指示上升气流极值区。
3.掌握对雹云催化的三要素后(及时、准确、足量),选择催化工具非常重要。要根据催化工具的特点和性能将催化三要素遵循的原则细化。目前普遍采用高炮和火箭作业,要根据雹云的强回波中心高度和离开炮点和火箭点的距离确定它们的发射角,原则是高炮的弹着点位于强回波中心部位,或火箭的催化段尽可能横跨强回波中心或上升气流极值区。但受作业点布设位置、作业点数量和现有技术的限制,防雹工作的成效还不能真正实现上述要求,还只能实现防雹减灾而不能完全避免雹灾造成的损失。