遼西地區(qū)人工增雨回顧及未來(lái)前景展望

孫寶利 孫可 舒海燕 楊曉彤 李凝

摘要 簡(jiǎn)要回顧遼西地區(qū)人工增雨歷程，通過(guò)分析制約人工增雨的因素，展望了遼西地區(qū)人工增雨的前景，將為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)繁榮、抗旱減災(zāi)、生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

關(guān)鍵詞 遼西地區(qū);人工增雨;回顧;前景

中圖分類(lèi)號(hào)：P481 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2019）05-092-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.05.038

Review and Prospect of Artificial Precipitation Enhancement in Western Liaoning

SUN Bao-li??et al（Fuxin Meteorological Bureau，F(xiàn)uxin，Liaoning??123099）

Abstract This paper briefly reviewed the process of artificial precipitation enhancement in Western Liaoning. By analyzing the factors restricting artificial precipitation enhancement，the prospect of artificial precipitation enhancement in Western Liaoning was forecasted，which will play an increasingly important role in local economic prosperity，drought and disaster reduction，and sustainable improvement of ecological environment.

Key words???Western Liaoning;Artificial precipitation enhancement;Review;Prospect

遼西地區(qū)位于遼寧省西部，包括阜新、朝陽(yáng)、錦州、葫蘆島4個(gè)地級(jí)城市，地處40°20′～42°20′ N，118°50′～122°58′ E[1]，陸地總面積50 030 km2，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候呈現(xiàn)四季分明、雨熱同季、日照充足、晝夜溫差大、多風(fēng)沙天氣等特點(diǎn)。遼西地區(qū)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，受季風(fēng)進(jìn)退異常和明顯的年變化及其他物理因素影響，遼西地區(qū)經(jīng)常發(fā)生旱災(zāi)[2]，尤以春旱最為嚴(yán)重，常常導(dǎo)致春播不能正常進(jìn)行。水資源不足嚴(yán)重影響著該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展，干旱常常導(dǎo)致農(nóng)業(yè)遭受較大經(jīng)濟(jì)損失?？茖W(xué)研究和試驗(yàn)表明，人工增雨是緩解水資源不足的有效途徑之一[3]。多年來(lái)，遼西地區(qū)通過(guò)開(kāi)展人工增雨，增加水資源，緩解旱情，有效助力了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和防災(zāi)減災(zāi)工作。

1 人工增雨原理

人工影響天氣是利用云和降水微物理變化原理，通過(guò)向云中撒播催化劑（AgI、干冰等）的方法，促使局地天氣變化過(guò)程朝著有利于人類(lèi)愿望的方向轉(zhuǎn)化的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)措施。人工增雨是人工影響天氣活動(dòng)的內(nèi)容之一，是基于對(duì)自然云降水形成過(guò)程的深入認(rèn)識(shí)，利用自然云微物理不穩(wěn)定性，通過(guò)一定的技術(shù)方法改變?cè)频奈⒔Y(jié)構(gòu)，從而改變?cè)平邓^(guò)程，達(dá)到增加降水的目的。

人工增雨手段主要有：飛機(jī)增雨（穩(wěn)定性云層）、火箭增雨（地面發(fā)射火箭，各種降水云層）、地面碘化銀發(fā)生器增雨（各種降水云層）、小型無(wú)人飛機(jī)增雨（目前還處于研發(fā)試驗(yàn)階段）等。人工增雨主要用途包括：抗旱減災(zāi)、水庫(kù)蓄水、提升地下水位、森林防（滅）火和生態(tài)環(huán)境改善等。

需要說(shuō)明的是，人工增雨科學(xué)原理是基于云形成原理建立的，而云的微物理變化錯(cuò)綜復(fù)雜，不僅受空中溫度、氣壓、濕度、風(fēng)等要素影響，同時(shí)還與地形地貌、其他天氣系統(tǒng)密切相關(guān)。因此人工增雨的外場(chǎng)作業(yè)與理論研究、科學(xué)試驗(yàn)之間還有較大差距，目前尚未成熟，仍處于邊作業(yè)、邊研究、邊認(rèn)知、邊提高階段。

2 遼西地區(qū)人工增雨歷程回顧

遼西地區(qū)人工增雨主要有飛機(jī)增雨、火箭增雨、地面碘化銀發(fā)生器增雨等方式，個(gè)別地區(qū)還嘗試使用釋放小型氫氣球攜帶催化劑進(jìn)行增雨作業(yè)，早年還使用過(guò)“三七”高炮增雨。遼西地區(qū)人工增雨主要用于抗旱減災(zāi)、水庫(kù)蓄水、提升地下水位、森林防（滅）火和生態(tài)環(huán)境改善等。

遼西地區(qū)人工增雨自20世紀(jì)60年代末開(kāi)始，從無(wú)到有，從小到大，從弱到強(qiáng)，從單一到多元，至今已有50多年歷史。歸納起來(lái)先后經(jīng)歷了4個(gè)階段，即：初始試驗(yàn)階段（1968—1989年）、重點(diǎn)發(fā)展階段（1990—1999年）、依法防災(zāi)減災(zāi)階段（2000—2012年）、科學(xué)發(fā)展階段（2013年至今）。以阜新市為例，20世紀(jì)60年代末，氣象人員開(kāi)始用自制土炮、土火箭進(jìn)行人工增雨試驗(yàn)，20世紀(jì)70年代引進(jìn)軍轉(zhuǎn)民“三七”高炮開(kāi)展增雨，處于初始試驗(yàn)階段;90年代，先后租用飛機(jī)和購(gòu)置火箭發(fā)射裝置實(shí)施人工增雨，進(jìn)入重點(diǎn)發(fā)展階段;自2000年起，國(guó)務(wù)院、中國(guó)氣象局和遼寧省政府先后出臺(tái)并實(shí)施了《中華人民共和國(guó)氣象法》、《人工影響天氣管理?xiàng)l例》、《人工影響天氣安全管理規(guī)定》、《遼寧省人工影響天氣工作實(shí)施辦法（試行）》、《遼寧省人工影響天氣管理辦法》等法規(guī)和規(guī)章，推動(dòng)人工增雨進(jìn)入防災(zāi)減災(zāi)階段;2013年至今，先后建成阜新人工影響天氣基地和作業(yè)指揮中心，尤其是隨著東北人工影響天氣工程建設(shè)項(xiàng)目啟動(dòng)，更新和改善了增雨作業(yè)的軟硬件條件，圍繞提升作業(yè)技術(shù)含量的各種業(yè)務(wù)平臺(tái)、業(yè)務(wù)培訓(xùn)陸續(xù)建立和開(kāi)展，從上至下興起了人工影響天氣科研攻關(guān)熱潮，使人工增雨逐漸由過(guò)去的粗放式向科學(xué)化轉(zhuǎn)變，推動(dòng)人工增雨工作進(jìn)入了科學(xué)發(fā)展階段。

盡管如此，由于影響大氣變化的因素諸多，天氣系統(tǒng)呈現(xiàn)錯(cuò)綜復(fù)雜的無(wú)序變化狀態(tài)，人類(lèi)的科學(xué)探索能力還遠(yuǎn)不能詳盡掌握和認(rèn)知這種變化，人工增雨仍處于邊作業(yè)、邊試驗(yàn)、邊研究、邊提高階段，增雨潛力的挖掘和效能提升遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到要求，還有不少亟待解決的技術(shù)問(wèn)題，如作業(yè)催化劑用量、作業(yè)效果評(píng)估等。

3 制約人工增雨的因素

大量理論研究和科學(xué)試驗(yàn)結(jié)果證明，實(shí)施人工催化干預(yù)云微物理過(guò)程，顯著增加降水的方法毋庸置疑，可為人類(lèi)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。然而，以往的外場(chǎng)增雨作業(yè)往往會(huì)受到一些客觀因素影響和條件限制，實(shí)際增雨作業(yè)效果相比理論、試驗(yàn)結(jié)果往往有一定差距，有時(shí)差距甚至還很大，影響因素主要是對(duì)作業(yè)時(shí)機(jī)、催化部位、作業(yè)劑量的準(zhǔn)確判斷和實(shí)操把握。

3.1 作業(yè)時(shí)機(jī)非最佳

3.1.1 技術(shù)層面原因 我國(guó)對(duì)云微物理過(guò)程在人工增雨中應(yīng)用的研究和分析開(kāi)展時(shí)間較晚，云微物理參量增雨催化作業(yè)指標(biāo)和相應(yīng)業(yè)務(wù)指導(dǎo)產(chǎn)品的精準(zhǔn)度不高，作業(yè)技術(shù)方法相對(duì)落后，加上作業(yè)設(shè)備品種單一，且簡(jiǎn)單、滯后，往往作業(yè)多為粗放式進(jìn)行，導(dǎo)致作業(yè)時(shí)機(jī)、作業(yè)部位、作業(yè)劑量的確定和掌握受到一定影響。

3.1.2 作業(yè)空域批復(fù)難度加大 近年來(lái)，隨著國(guó)防、軍隊(duì)建設(shè)需求的不斷加強(qiáng)，尤其是軍隊(duì)改革的逐漸深化，空軍訓(xùn)練已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N天氣下全天候訓(xùn)練、演習(xí)，飛行活動(dòng)增多;其次是國(guó)家建設(shè)全方位展開(kāi)，民航飛行線路越來(lái)越密集，民航班次越來(lái)越多，海監(jiān)、物探、航拍、航運(yùn)等通用商務(wù)飛行活動(dòng)大量增加。這些都增加了空域批復(fù)的難度和批復(fù)時(shí)間的不確定性，導(dǎo)致增雨飛機(jī)不能按照事先制定的方案準(zhǔn)時(shí)起飛、作業(yè)，地面火箭無(wú)法按預(yù)定時(shí)間發(fā)射，往往錯(cuò)過(guò)增雨作業(yè)的最佳時(shí)機(jī)。

3.2 作業(yè)部位不精準(zhǔn)

（1）技術(shù)不成熟、方法不得當(dāng)，對(duì)到達(dá)最佳云區(qū)有效部位開(kāi)展增雨催化作業(yè)具有較大影響，降低增雨效率。

（2）作業(yè)裝備也是影響作業(yè)部位精準(zhǔn)的重要原因。以冷云增雨為例，最新科學(xué)研究和試驗(yàn)表明，過(guò)冷水最多、催化劑冰核成核率最高的云區(qū)是人工增雨催化作業(yè)效果最佳部位，綜合兩者對(duì)溫度要求條件，-10℃左右云中最適合開(kāi)展增雨作業(yè)。然而，目前我國(guó)絕大部分地區(qū)飛機(jī)增雨采用的均為小型飛機(jī)（如運(yùn)-12系列），受升限、除冰設(shè)備、機(jī)艙供氧和供暖功能等條件影響，這些飛機(jī)增雨作業(yè)飛行高度、速度、穩(wěn)定性都受到不同程度的限制，特別是遇到大風(fēng)或?qū)α鞯葠毫犹鞖鈺r(shí)，飛機(jī)難以按照事先設(shè)計(jì)的路線飛行到達(dá)指定的高度進(jìn)行催化作業(yè)。同樣，地面增雨火箭發(fā)射升空后，受火箭彈飛行設(shè)計(jì)高度限制和高空風(fēng)影響，時(shí)常出現(xiàn)火箭無(wú)法到達(dá)指定高度云區(qū)播撒催化的情況，而影響增雨效果。

（3）受作業(yè)點(diǎn)周?chē)h(huán)境安全條件限制，火箭增雨作業(yè)必須按照事先經(jīng)勘查選取、符合安全射界要求的有限的一個(gè)或幾個(gè)方向發(fā)射火箭彈，很難做到周?chē)?60°內(nèi)任意方向進(jìn)行發(fā)射，導(dǎo)致增雨作業(yè)達(dá)不到預(yù)期效果。

3.3 作業(yè)劑量存在出入

作業(yè)劑量選擇對(duì)人工增雨來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。用量少，增雨達(dá)不到最佳效果;相反，如果催化劑量過(guò)多，不但不能增加雨量，甚至可能起到相反的抑制降水的作用。主要表現(xiàn)在：

（1）受彈藥生產(chǎn)設(shè)備、技術(shù)工藝、生產(chǎn)條件和操作人員的技術(shù)能力、責(zé)任心等因素影響，彈藥催化劑的劑量、配比等都可能與設(shè)定的指標(biāo)存在差異而影響作業(yè)催化效果。

（2）由于目前還沒(méi)有催化劑用量的科學(xué)計(jì)算、使用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，往往受增雨作業(yè)（指揮）人員的業(yè)務(wù)能力、責(zé)任心影響，導(dǎo)致作業(yè)劑量的估算存在出入，達(dá)不到預(yù)期的增雨實(shí)效。

3.4 作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)增加

隨著實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)進(jìn)入倒計(jì)時(shí)，國(guó)家針對(duì)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民扶貧、脫貧的攻堅(jiān)戰(zhàn)已經(jīng)進(jìn)入最后實(shí)施、沖刺階段，扶貧、脫貧方式也由“輸血”轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸煅保沟棉r(nóng)村城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程加快，大量生產(chǎn)、建設(shè)扶持項(xiàng)目落戶到廣大農(nóng)村，各種企業(yè)廠房、電力和基礎(chǔ)設(shè)施、醫(yī)療、學(xué)校、民宅小區(qū)等新建筑物或構(gòu)筑物群體陸續(xù)出現(xiàn)在農(nóng)村各個(gè)角落，導(dǎo)致地面火箭增雨作業(yè)點(diǎn)選取的空間越來(lái)越小、難度越來(lái)越大。在已使用的作業(yè)點(diǎn)安全發(fā)射范圍內(nèi)不久就可能有新的建筑物出現(xiàn)，增加了作業(yè)的安全隱患，降低了作業(yè)的安全性。

4 遼西地區(qū)人工增雨前景展望

4.1 國(guó)家政策支持

2012年，第3次全國(guó)人工影響天氣工作會(huì)議后，按國(guó)務(wù)院44號(hào)文件要求，為加強(qiáng)國(guó)家級(jí)人工影響天氣業(yè)務(wù)科研服務(wù)能力建設(shè)，帶領(lǐng)全國(guó)實(shí)現(xiàn)人工影響天氣現(xiàn)代化，組建了國(guó)家級(jí)人工影響天氣中心，掛靠在中國(guó)氣象科學(xué)研究院。同年籌建東北區(qū)域人工影響天氣中心，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)遼寧、吉林、黑龍江、內(nèi)蒙古4省間人工影響天氣工作協(xié)調(diào)發(fā)展，這是我國(guó)首個(gè)區(qū)域人工影響天氣中心。東北區(qū)域人工影響天氣工程建設(shè)項(xiàng)目包括：飛機(jī)作業(yè)能力建設(shè)、飛機(jī)保障中心建設(shè)、作業(yè)指揮系統(tǒng)建設(shè)、地面作業(yè)能力建設(shè)、觀測(cè)系統(tǒng)建設(shè)、效果檢驗(yàn)示范區(qū)建設(shè)、新裝備考核系統(tǒng)建設(shè)7個(gè)項(xiàng)目。東北區(qū)域人工影響天氣工程項(xiàng)目建設(shè)，是中央和地方人工影響天氣事業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的新實(shí)踐，為區(qū)域人工影響天氣能力建設(shè)提供了成功示范，實(shí)現(xiàn)了人才資源統(tǒng)籌安排、集約利用。

4.2 現(xiàn)代化科技支撐

在東北區(qū)域人工影響天氣工程建設(shè)和國(guó)家人工影響天氣三年行動(dòng)計(jì)劃總體任務(wù)全面實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)大量的科技研發(fā)和外場(chǎng)試驗(yàn)，取得多項(xiàng)國(guó)家級(jí)科研成果，開(kāi)發(fā)出云微物理變化、增雨作業(yè)條件指標(biāo)等方面的關(guān)鍵技術(shù)成果以及數(shù)據(jù)收集存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)加工處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)共享發(fā)布等多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng);研發(fā)建立了一體化人工影響天氣作業(yè)指揮業(yè)務(wù)平臺(tái);推出了云模擬預(yù)報(bào)等4項(xiàng)技術(shù)任務(wù)、含碘化銀催化劑動(dòng)態(tài)檢測(cè)等7項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和飛機(jī)作業(yè)過(guò)程分析要求等7項(xiàng)業(yè)務(wù)規(guī)范;制定了包括作業(yè)計(jì)劃制定、作業(yè)預(yù)案制定、作業(yè)方案設(shè)計(jì)、作業(yè)跟蹤指揮、作業(yè)實(shí)施、作業(yè)效果評(píng)估等多項(xiàng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)任務(wù);設(shè)計(jì)出現(xiàn)代人工影響天氣“五段式”業(yè)務(wù)工作方式，使人工影響天氣業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)“橫向倒邊”、“縱向到底”;提出了人工影響天氣作業(yè)要達(dá)到“適當(dāng)時(shí)機(jī)、適當(dāng)部位、適當(dāng)劑量”的“三適當(dāng)”業(yè)務(wù)目標(biāo)。通過(guò)舉辦國(guó)家級(jí)、省級(jí)、市縣級(jí)業(yè)務(wù)培訓(xùn)，使廣大人工影響天氣管理、指揮、作業(yè)人員掌握新技術(shù)成果，并在實(shí)時(shí)人工影響天氣作業(yè)中轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

4.3 作業(yè)裝備優(yōu)化更新

通過(guò)東北區(qū)域人工影響天氣工程建設(shè)，使得人工增雨作業(yè)裝備得到了較大改觀。一是為了提升包括遼西在內(nèi)的全省人工增雨作業(yè)能力，更新采用負(fù)載大、升限高、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、抗結(jié)冰能力強(qiáng)、具有國(guó)際先進(jìn)水平的“新舟-60”大中型飛機(jī)，停靠在桃仙機(jī)場(chǎng);二是為了遼西地區(qū)安全、有效實(shí)施飛機(jī)增雨作業(yè)提供通信保障，在遼西地區(qū)建成了阜新、朝陽(yáng)2個(gè)具有一定規(guī)模的飛機(jī)增雨作業(yè)保障基地，并增設(shè)、開(kāi)通了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)增雨作業(yè)空地間實(shí)時(shí)通信;三是為實(shí)時(shí)獲取遼西地區(qū)云微物理數(shù)據(jù)資料并開(kāi)展科學(xué)研究，建設(shè)阜新人工影響天氣地基垂直觀測(cè)系統(tǒng);四是為提升遼西地區(qū)人工增雨作業(yè)指揮、效果評(píng)估能力，建設(shè)葫蘆島多普勒雷達(dá)觀測(cè)系統(tǒng);五是為提升地面增雨作業(yè)的安全性和有效性，在遼西地區(qū)建設(shè)了20多個(gè)地面火箭增雨標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)站和布局合理的人工影響天氣觀測(cè)與試驗(yàn)系統(tǒng)。作業(yè)裝備的優(yōu)化更新，使人工影響天氣“五段式”業(yè)務(wù)工作模式和“三適當(dāng)”工作目標(biāo)在遼西地區(qū)得以順利實(shí)施和應(yīng)用，不斷提升遼西地區(qū)人工增雨作業(yè)能力，必將有力推動(dòng)遼西地區(qū)人工增雨工作邁上新臺(tái)階，在當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

隨著我國(guó)航空航天技術(shù)不斷發(fā)展，人工增雨無(wú)人機(jī)技術(shù)已趨成熟。2017年底國(guó)內(nèi)首次無(wú)人機(jī)人工增雨試驗(yàn)獲得成功，標(biāo)志著無(wú)人機(jī)技術(shù)有望更廣泛地運(yùn)用于人工影響天氣工作中，采用無(wú)人機(jī)開(kāi)展增雨作業(yè)指日可待。相比過(guò)去的對(duì)空射擊、有人機(jī)等手段，無(wú)人機(jī)增雨具有飛行升限高、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、應(yīng)對(duì)復(fù)雜天氣能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以解決上述存在的人工增雨技術(shù)、裝備、安全等問(wèn)題，提高增雨效率，同時(shí)還能有效降低人工增雨成本。展望未來(lái)，遼西人工增雨事業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?、大有可為，必將為?dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)繁榮、抗旱減災(zāi)、生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

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責(zé)任編輯：李楊

作者簡(jiǎn)介 孫寶利（1962-），男，遼寧凌源人，高級(jí)工程師，從事人工影響天氣工作。

收稿日期 2019-07-25