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浅谈人工影响天气
[发布日期] 2017-06-12 14:02     [浏览次数]
人类社会发展进步是一个认识自然、利用自然、改造自然的过程。天要下雨,天要降雹,等等,这些自然现象似乎是人类无法控制影响的,但是人类是智慧的、大胆的,一直都想对这些自然现象做出一定的干预与控制。

  人工影响天气,过去被称为人工控制天气,是指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。

  很早以前,就有人工影响天气的案例。

  17世纪末,中国清代的《广阳杂记》就载有:“夏五、六月间,常有暴风起,黄云自山来,必有冰雹,土人见黄云起,则鸣金鼓,以枪炮向之施放,即散去。”这是我国古代劳动人民用土炮防雹的生动描述,他们为了减轻冰雹对农作物收成的影响,开始采用了一种主动的、人工可以控制的方法――用土炮轰击雹云,想要达到防雹的目的。可以看到,我国劳动人民从很早以前就有了想人为干预天气使之有益于人类的想法和实践,但是由于当时科学技术的落后,这些实践以失败告终。

  具有现代科学意义的人工影响天气真正诞生是在20世纪40年代。

  1946年,美国科学家I.朗缪尔等根据冰晶在降水形成过程中的重要作用,提出了人工产生冰晶影响冷云降水的设想,他的助手V.J.谢弗和B.冯内古特,发现将干冰碎粒和碘化银烟粒引入充满过冷水滴的云室里,能够产生大量的冰晶。同年11月,谢弗进行了第一次对自然云层的人工催化试验。他用飞机将3磅干冰碎块投入云顶温度为-20°C的过冷层状云中,5分钟后,云下出现了降雪。此试验结果引起广泛的重视,推动了人工影响天气试验的迅速发展。

  人工影响天气的应用领域十分广泛。它可以应用于军事、农业生产等等领域。与我们息息相关的应用领域就是民用领域的人工影响天气;人工影响天气的种类有很多:包括:人工降水、人工防雹、人工消云、人工消雾、人工防霜、人工削弱风暴(台风)和人工抑制雷电等;人工影响天气的科技手段也有很多。

  本文将重点介绍一下大家耳熟能详的两种,即人工增雨和人工防雹,这两种人工影响天气的科技手段主要是通过“影响云”。

  影响云?没错!我们知道,天气的产生与发展变化与天空中的云彩是息息相关的,比如,晴天的时候天空中的云彩一定是少的;阴天呢,则天中布满云彩;下雨天,雨滴也都是从云彩中产生并掉落下来的。因此,想要人为地干预天气,改变天气,就要干预和改变云的数量、结构、及其中的物理化学过程。所以,改变云的原理主要是向云中播撒催化剂(催化剂是一种神奇的化学物质,它们可以使化学反应加速或减慢,而它们本身不发生任何变化)来影响云本身和云中的化学反应,以达到让天气过程朝着有利于人类的方向转化。

  首先,我们来看看人工增雨。想象你的头顶有一朵云。这朵云正在下雨。我们用一个足够大的容器接住这些雨水,直到雨停。那么,思考一个问题:是不是容器中的这些雨水量就等于这朵云中所含水的总量呢?别急着回答。我先举一个例子。把一块干海绵进入水中,拿出湿海绵,举到一定高度,用较小的力气挤压海绵,海绵中会有水滴落下。那么,试问,这些落下的水滴的总量是否就等于海绵中的含水量呢?显然不是!而我们头顶的那朵云就像是这块海绵,因此,上面所说的容器中的雨水量远远小于云中的含水量。这个时候,我们想让更多的水下来,对于海绵,我们只需挤压的力气更大一些;而对于那朵云,催化剂就可以大展身手了。我们用车载火箭弹或者飞机(如上图所示)向云中发射或播撒催化剂,改变云中的化学反应,就像用更大的力气来挤压海绵一样,更多的雨水就会降落下来。这就是人工增雨,常用的催化剂是干冰和碘化银。

  与人工增雨类似,人工防雹的一般方法也是利用催化剂影响冰雹生长条件。冰雹的生长就像滚雪球一样。滚雪球的过程是小雪球不断被雪粘附最终变成大雪球;冰雹生长的过程则是小冰粒不断被水粘附并冻结最终变成大冰雹。这些巨大的冰雹从云中掉落,到达地面,会破坏庄稼,影响人们的日常生活,造成对农业、交通等的危害。充足的水分供应是灾害性大冰雹形成必不可少的条件。因此,人工防雹的着手点就是切断或减少冰雹生长过程中的水分供应。为了避免和减轻冰雹带来的灾害,气象工作者用火箭弹等气象仪器将催化剂打入云中,使云中水汽迅速变成冰晶,这样一来,云中冰雹的胚胎就没有足够的水分供应使它长大。因而就不会有灾害性冰雹降落,达到了人工防雹的目的。示意图如下图所示。


1.未加催化剂的情况


2.加催化剂的情况(以上图画为作者原创)

  人工影响天气给人们的生活、社会的发展都带来了非常显著的好处。人类自古以来“呼风唤雨”的梦想已经不是天方夜谭。未来,气象部门会进一步改进和完善人工影响天气技术,使之在保护农业生产、缓解水资源短缺、防灾减灾、保护生态等方面发挥更大的作用。

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