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“呼风唤雨”不是“梦”——解读现代人工增雨作业奥秘

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曾经,当人们每遇旱灾,那种仰望苍天、企盼老天降雨的神情,显得是那样的无助。然而,随着现代科学技术的发展,人工增雨不再是梦,几千年来人类“布云行雨”的愿望,如今已成为现实。今天的科技工作者们,正在以理智而科学的态度进行着“呼风唤雨”的伟大实践,而且在抗旱救灾等领域中发挥着越来越重要的作用。

在今年的5月8日之前,由于我省冬春连旱,以至于到该下种时却未能及时下种。5月8日至10日、14日的两场降雨,才使我省严重的旱情得到缓解。需要解释的是,在每次的降雨过程中,我省都会积极实施人工增雨作业,而且在5月8日至9日,我省同时实施了飞机、大炮、火箭空地协同作战的人工增雨,增雨效果明显。

为探究人工增雨作业的工作状况,记者专访了正研级高级工程师、省人工降雨防雹办公室主任李培仁。

人工降水的理论

【相关链接】李培仁介绍说,实现人工降雨的科学家,是杰出的美国物理化学家欧文·朗缪尔。1881年1月31日,欧文·朗缪尔生于美国纽约市布鲁克林。科学家们研究发现,地面上的水蒸气上升遇冷凝聚成团便是“云”。云中的微小冰点长时间地悬浮在空中,当它们遇到某些杂质粒子(称冰核)便可形成小冰晶,水汽会在冰晶表面迅速凝结,使小冰晶长成雪花,许多雪花粘在一起成为雪片,当雪片大到足够重时就从高空滚落下来,这就是降雪。若雪片在下落过程中碰撞云滴,云滴凝结在雪片上,便形成不透明的冰球称为雹。如果雪片下落到温度高于0℃的暖区就融化为水滴,就会下起雨来。

【相关故事】有云未必就下雨。朗缪尔当时是纽约州斯克内克塔迪通用电气公司研究室副主任,他在实验室里做人造云研究,他想方设法使冰箱中水蒸气与下雨前大气中水汽情况相同。一天,骄阳当空,酷热难熬。朗缪尔正紧张地进行实验中,忽然电冰箱故障停止制冷。他决定采用干冰降温,当他刚把一些干冰放进冰箱中,一幅奇妙无比的图景出现了:小冰粒在冰室内飞舞盘旋,霏霏雪花从上落下,整个冰室内寒气逼人,人工云变成了冰和雪。朗缪尔研究发现,只要温度降到零下40℃以下,人工降雨就有成功的可能。他决心将干冰布云法实施于人工降雨的实践。1946年,已是66岁老人的朗缪尔,指挥一架飞机腾空而起飞行在云海上空。试验人员将207千克干冰撒入云海,30分钟以后,狂风骤起,倾盆大雨洒向大地。第一次人工降雨试验获得成功。

朗缪尔开创了人工降雨的新时代。根据过冷云层冰晶成核作用的理论,科学家们又发现可以用碘化银(AgI)等作为“种子”,进行人工降雨。“天有可测风云”其含义不仅在于“人工降雨”,它还启发人们能合理地进行人工控制天气。这一设想不仅合理而且可行,现在已得到了广泛应用。

人工增雨的主要方法

【相关知识】把天上的云水通过人工影响的作用降到地面上来,不让它在空中白白跑掉,这就是人工降水,但更为科学的称谓是人工增雨。人工增雨是指在适当的天气条件下通过人工干预的方式向目标云播撒适量的催化剂,以影响空中云物理过程,从而实现增加地面降水的活动。人工增雨常用的方法有:飞机入云增雨作业、地面高炮发射含催化剂的炮弹入云增雨作业、地面火箭发射含催化剂的火箭弹入云增雨作业等。

目前,我省有3架增雨飞机、193门高炮、84部火箭,常年进行着增雨作业。

高炮作业的方式是在地面利用高炮向空中具有一定条件的目标云发射含有催化剂的炮弹,炮弹在云中爆炸,把炮弹中的催化剂播撒在云中,以影响云物理过程。

火箭作业的方式是利用火箭发射架向空中具有一定条件的目标云发射含有催化剂的火箭弹,火箭弹在到达空中某一位置后,弹内的催化剂被自动点燃,随着火箭弹的飞行,催化剂沿途燃烧播撒,以影响云物理过程。

飞机作业的方式是利用飞机直接入云,在具有一定条件的目标云中直接播撒含有催化剂的物质,以影响云物理过程。

人工降水处于探索阶段

【相关实践】人工降雨是要有充分的条件的。一般自然降水的产生,不仅需要一定的宏观天气条件,还需要满足云中的微物理条件,比如:0℃以上的暖云中要有大水滴;0℃以下的冷云中要有冰晶,没有这个条件,天气形势再好,云层条件再好,也不会下雨雪。然而,在自然情况下,这种微物理条件有时就不具备;有时虽然具备但又不够充分。前者根本不会产生降水;后者则降雨很少。此时,如果人工向云中播撒人工冰核,使云中产生凝结或凝化的冰水转化过程,再借助水滴的自然碰并过程,就能使降雨产生或使雨量加大。催化剂在云中起的作用,打个不太确切的比方说,就好像是盐卤点豆腐,使本来不会产生的降水得以产生,已经产生的降水强度增大。

由于自然降水过程和人工催化过程中的很多基本问题仍不很清楚,人工降水的理论和技术方法还处于探索和试验研究阶段。世界上先后约有80个国家和地区开展了这项试验,其中美国、澳大利亚、前苏联和中国等国的试验规模较大。我国一些经常发生干旱的省、市,目前都开展了这项试验,其中有许多成功的例子。这对于增加降水,缓解干旱的威胁,起到了积极的作用。

人工降雨对人无害

【相关话题】人工降雨的原理是让积雨云中的水滴体积变大掉落下来,高炮人工降雨就是将含有碘化银的炮弹打入有大量积雨云的4000米至5000米高空,碘化银在高空扩散,成为云中水滴的凝聚核,水滴在其周围迅速凝聚达到一定体积后降落。碘化银由炮弹输送到高空,就会扩散为肉眼都难以分辨的小颗粒。和巨量的水滴相比,升上高空的碘化银只是沧海一粟,太多了不仅不会增雨反而会把积雨云“吓跑”,所以,在如此悬殊的情况下,人们绝不会感觉到碘化银的存在。

此外,炮弹弹片在高空爆炸后会化成不足30克、甚至只有两三克的碎屑降落地面,其所落区域都是在此之前实验和测算好了的无人区,不会对人体造成伤害,同时,人工降雨已有一段历史,技术较为成熟,所以对人工降雨人们不必心存疑虑。

本报记者 王恩瑞 本报通讯员 郭继瑞

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