人工增雨對棗莊地區(qū)的氣象影響及高質(zhì)量發(fā)展初探

摘 要：隨著全球變暖、干旱及水資源短缺日益嚴(yán)重，人工影響天氣成為氣象防災(zāi)減災(zāi)的重要手段。人工增雨旨在提高降水效率和增加降水量，是人工影響天氣中應(yīng)用最廣泛的方式之一。闡述了棗莊地區(qū)人工增雨現(xiàn)狀，重點(diǎn)探究了人工增雨對棗莊地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、森林防火、空氣環(huán)境的影響，并對棗莊地區(qū)人工增雨高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)行了初探，以促進(jìn)人工影響天氣技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工增雨；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；森林防火；空氣環(huán)境；高質(zhì)量發(fā)展

中圖分類號：P481 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）05–0-03

人工增雨是采用人為的辦法對空中可能下雨或正在下雨的云層施加影響，開發(fā)云中潛在的降水資源，增加降水量[1]。其根據(jù)不同云層的物理特性，選擇合適時(shí)機(jī)，利用飛機(jī)、火箭或高炮向云中播撒干冰、碘化銀、鹽粉等催化劑，使云層降水或增加降水量。

棗莊市位于山東省南端，屬于中緯度暖溫帶季風(fēng)型大陸性氣候，兼具南方溫濕氣候和北方干冷氣候的特點(diǎn)。受自然地理環(huán)境、季風(fēng)和人類活動的影響，棗莊地區(qū)氣象災(zāi)害及其衍生災(zāi)害種類較多，干旱、森林火災(zāi)及沙塵等災(zāi)害性天氣頻發(fā)。做好人工增雨工作，對棗莊地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)文明建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。

棗莊地區(qū)一般以人工火箭為主，高山煙爐為輔的方式進(jìn)行增雨作業(yè)，從而達(dá)到緩解旱情，凈化空氣等目的。當(dāng)前，棗莊市共有人工影響天氣作業(yè)點(diǎn)12個、煙爐6座、人工增雨作業(yè)車輛6部，火箭發(fā)射架6部，其中9 394廠BL-1型火箭發(fā)射架3部，陜西中天WR- 98火箭發(fā)射架3部，均為拖掛式。作業(yè)設(shè)備具體分布情況為滕州市、嶧城區(qū)、臺兒莊區(qū)各有9394廠BL-1型增雨火箭發(fā)射架1部，市中區(qū)有WR-98增雨火箭發(fā)射架2部，薛城區(qū)有WR-98增雨火箭發(fā)射架1部，山亭區(qū)有增雨燃燒煙爐6座[1]。

結(jié)合工作實(shí)際，從農(nóng)業(yè)、森林、空氣3個方面探究人工增雨對棗莊地區(qū)的影響，并對棗莊地區(qū)人工增雨高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)行了初探，以期最大限度地增加降水量，助力氣象高質(zhì)量發(fā)展。

1 人工增雨對農(nóng)業(yè)的影響

1.1 棗莊地區(qū)近5年旱情的概況

棗莊市是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大市，主要種植小麥和玉米等糧食作物，蔬菜、果樹種植面積也較大[2]。在地理位置和氣候條件的影響下，尤其是在全球變暖的背景下，棗莊旱災(zāi)頻發(fā)。從氣象角度來看，干旱是指某時(shí)段內(nèi)降水偏 少、天氣干燥、蒸發(fā)量增大的一種異常現(xiàn)象[3]。具有出現(xiàn)頻率高、持續(xù)時(shí)間長、波及范圍廣的特點(diǎn)。棗莊地區(qū)的干旱具有明顯的季節(jié)性特點(diǎn)，一般為春旱、夏旱和秋旱[4]。春旱通常出現(xiàn)在3—4月，此時(shí)正是春耕春播的時(shí)機(jī)，棗莊地區(qū)一般在春季種植玉米、馬鈴薯等，一旦出現(xiàn)干旱將會降低春玉米、馬鈴薯的出苗率，并影響越冬小麥的返青拔節(jié)和后期的生長發(fā)育，還會阻礙果樹生長，如嶧城石榴、山亭櫻桃的發(fā)芽；夏旱通常出現(xiàn)在6—7月，此時(shí)間段常出現(xiàn)高溫天氣且日照時(shí)間長，如不及時(shí)降雨，將影響夏玉米等夏秋作物的出苗和生長；秋旱通常出現(xiàn)在9—10月，是棗莊地區(qū)夏玉米等作物成熟的關(guān)鍵期，如出現(xiàn)干旱，不僅會導(dǎo)致夏玉米減產(chǎn)，還會影響冬小麥的播種日期。

隨著干旱頻率的增加，農(nóng)作物的受災(zāi)面積也隨之增大，嚴(yán)重影響農(nóng)作物產(chǎn)量及農(nóng)民的收入。2019年棗莊市出現(xiàn)2次旱情，6—7月中旬棗莊市平均降水量僅為50 mm，較常年偏少79.8%，據(jù)農(nóng)業(yè)部門統(tǒng)計(jì)，截至2019年6月25日，棗莊市受旱面積達(dá)到12.85萬hm2；8月13日—11月9日，棗莊市平均降水量為40.5 mm，較常年（215.9 mm）偏少81%，特別是10月13日以后，棗莊市幾乎無降水，對冬小麥播種出苗造成了一定的影響。2020年9月21日—11月10日，棗莊市平均降水量為14.7 mm，較常年（61.1 mm）偏少75.9%，全市范圍出現(xiàn)不同程度的旱情。據(jù)市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局調(diào)查，截至11月10日，全市小麥?zhǔn)芎禐?zāi)面積約7.0萬hm2，占已播小麥面積的50.2%，其中重旱面積約1.1萬hm2，占比為占7.61%。本次干旱過程嚴(yán)重影響了小麥生長分蘗。2021年全市平均降水量較常年偏多，未出現(xiàn)旱情。2022年5月下旬至6月中旬棗莊市出現(xiàn)明顯旱情，據(jù)棗莊市氣象局衛(wèi)星遙感監(jiān)測圖（2022年6月7日），棗莊市大部分地區(qū)出現(xiàn)輕旱，其中山亭東北部、市中東部出現(xiàn)重旱。全市共約9.9萬hm2農(nóng)田受旱，占總面積的56.7%，其中重旱約1.8萬hm2，占受旱面積17.8%。2023年春季降水偏少，特別是在3月份全市平均降水量僅3.2 mm，較常年偏少85.5%，屬于典型的春旱（圖1）。

1.2 人工增雨有效緩解農(nóng)田旱情，助力農(nóng)作物生長

針對不同程度的旱情，棗莊市氣象部門密切關(guān)注天氣變化，抓住有利時(shí)機(jī)，積極組織人工增雨作業(yè)。2019年夏旱導(dǎo)致玉米等作物生長緩慢，葉片發(fā)黃打蔫。氣象部門分別于6月28日、7月23—24日開展全市增雨作業(yè)，發(fā)射人影火箭彈36枚。此次增雨作業(yè)增加了土壤墑情，提高了土壤質(zhì)量，保障了玉米等作物抽穗開花，穩(wěn)定了糧食產(chǎn)量。2020年秋旱造成小麥出苗緩慢、受災(zāi)嚴(yán)重，針對這種情況于11月17日開展人工增雨作業(yè)，發(fā)射人影火箭彈16枚、燃燒焰條6根。此次增雨助力了小麥根系生長、發(fā)芽出苗，為小麥提供了充足的水分，保證了小麥的產(chǎn)量。2022年農(nóng)田受旱嚴(yán)重，占總面積56.7%，氣象部門于6月13日開展增雨作業(yè)，此次作業(yè)為夏玉米播種出苗創(chuàng)造了有利條件，保障了夏玉米的生長發(fā)育。針對2023年的降水偏少，開展人工增雨作業(yè)2次，發(fā)射人影火箭彈36枚、燃燒焰條54根，約合增加水量0.3億m3。此次作業(yè)緩解了農(nóng)田旱情，增加了土壤的水分含量，保證了春耕春播工作的順利完成，為春玉米、馬鈴薯等春季作物的生長提供了水分。

2 人工增雨對森林的影響

2.1 棗莊地區(qū)森林火情分析

森林火災(zāi)的發(fā)生與氣象條件息息相關(guān)，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)干旱、少雨、高溫、大風(fēng)時(shí)，林內(nèi)可燃物極易燃燒和蔓延。根據(jù)市森林草地防滅火指揮部辦公室發(fā)布的森林火情火災(zāi)通報(bào)統(tǒng)計(jì)，截至12月21日，2023年發(fā)生火情25起，均發(fā)生在春季，其中3月6—15日發(fā)生9起，3月31日—4月6日發(fā)生13起。

當(dāng)前，棗莊市森林火險(xiǎn)氣象等級預(yù)報(bào)方法主要采用山東省森林火險(xiǎn)氣象等級方法，根據(jù)《山東省森林火險(xiǎn)氣象等級預(yù)報(bào)標(biāo)準(zhǔn)》，森林火險(xiǎn)氣象等級劃分為5個等級，從低到高分別為一級、二級、三級、四級、五級，對應(yīng)低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)、極高風(fēng)險(xiǎn)，如表1所示。棗莊市氣象臺近2年共發(fā)布高森林火險(xiǎn)氣象等級（五級）15次，如圖2所示。由圖2可以看出，近2年棗莊地區(qū)高森林火險(xiǎn)氣象等級均出現(xiàn)在春季，其余季節(jié)未出現(xiàn)，具有明顯的季節(jié)性特點(diǎn)。由此可見，棗莊地區(qū)林火呈季節(jié)性特點(diǎn)，春季易發(fā)。

2.2 人工增雨有利于植被生長，降低森林火險(xiǎn)氣象等級

大氣溫度上升會導(dǎo)致植物呼吸氣孔關(guān)閉，從而限制光合作用，造成植物生長速度減緩、死亡率升高。嚴(yán)重的干旱可造成樹木出現(xiàn)水力失衡，降低森林生產(chǎn)力并導(dǎo)致樹木死亡。當(dāng)全球升溫達(dá)2或4 ℃時(shí)，高溫會促進(jìn)呼吸作用，使之強(qiáng)于光合作用，全球森林死亡面積分別增加22%和140%[5]。人工增雨能夠降低森林溫度，補(bǔ)充水分，有利于樹木光合作用和生長發(fā)育，降低樹木的死亡率。

隨著全球氣候的變化，森林極端事件發(fā)生的頻率也逐步增加，如火災(zāi)、颶風(fēng)等，使森林退化日益嚴(yán)峻，其中火災(zāi)是我國森林損失的最主要因素。山東省氣象臺基于植被含水率、過去7 d和未來24 h的降水量、平均風(fēng)速、溫度、相對濕度、積雪深度等要素研發(fā)了森林火險(xiǎn)氣象等級客觀算法。由此可見，除了平均風(fēng)速與溫度，其余要素均與降水有關(guān)。因此，對于森林來說，在干旱少雨的季節(jié)，增加降水量可有效降低森林火險(xiǎn)氣象等級和發(fā)生火情火災(zāi)的概率，有利于植被的生長。

3 人工增雨對空氣環(huán)境的影響

3.1 沙塵天氣

沙塵天氣是指風(fēng)將地面塵土、沙粒卷入空中，使空氣混濁的一種天氣現(xiàn)象，主要影響棗莊地區(qū)的春季。氣象學(xué)上將沙塵天氣分為浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴、強(qiáng)沙塵暴和特強(qiáng)沙塵暴五類。2021年3月15—17日、28—29日，受蒙古氣旋和冷空氣影響，棗莊地區(qū)出現(xiàn)兩次外部輸送造成的沙塵天氣，空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）一度達(dá)到500以上，主要污染物為PM10。2023年3月22—23日、4月11—12日，受上游沙塵傳輸和大風(fēng)影響，棗莊大部分地區(qū)發(fā)現(xiàn)沙塵天氣。漫天黃沙遮蔽太陽光照，導(dǎo)致能見度下降，嚴(yán)重影響交通安全。同時(shí)，大氣中可吸入顆粒物增加，加劇大氣污染，導(dǎo)致空氣質(zhì)量惡化，威脅人類健康。沙塵暴過程使得土壤風(fēng)蝕，沙漠化加劇，對農(nóng)田土地生產(chǎn)力也會造成嚴(yán)重的破壞。

3.2 人工增雨有利于凈化空氣

棗莊地區(qū)降水時(shí)空分布不均，屬于典型的季風(fēng)性氣候，往往夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。沙塵暴春季多發(fā)，植被尚未返青，降水少，土壤表層干燥，是良好的沙塵源，加之春季冷空氣活動頻繁，伴有強(qiáng)大的西北風(fēng)，不穩(wěn)定的大氣層結(jié)狀態(tài)容易發(fā)生沙塵暴。當(dāng)雨水遇到塵土在天空中下降時(shí)，會吸附空氣中的泥沙，塵土?xí)S著雨水落下，變成泥雨。在這種天氣下，增加降水可以沉降空氣中的污染物，大大降低沙塵暴的等級，減少空氣中的沙塵，更好地凈化空氣中的微塵。

4 人工增雨作業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的路徑

4.1 強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo)，加大地方投入

人工增雨作業(yè)是防災(zāi)減災(zāi)、保障農(nóng)業(yè)發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境的一種有效措施。地方政府應(yīng)高度重視人工影響天氣作業(yè)，推進(jìn)人工影響天氣高質(zhì)量發(fā)展。一是加大對人工增雨工作的支持力度，做好有關(guān)工作協(xié)調(diào)；二是建立健全科學(xué)的工作機(jī)制，明確責(zé)任和分工；三是優(yōu)化升級人影作業(yè)裝備，探索新方式、高科技領(lǐng)域增雨作業(yè)模式。地方政府要認(rèn)識到人工增雨作業(yè)的必要性和緊迫性，同時(shí)也要加大經(jīng)費(fèi)投入力度，保障人影裝備充足和有計(jì)劃地升級和更新。氣象部門要強(qiáng)化資金的使用和管理，提高資金利用效率，及時(shí)升級更新人影作業(yè)裝備，探索高科技新型人影作業(yè)方式，加快完善基礎(chǔ)性建設(shè)，推進(jìn)建設(shè)符合標(biāo)準(zhǔn)的固定作業(yè)點(diǎn)及彈藥儲存庫，進(jìn)一步提高棗莊市人工影響天氣作業(yè)水平。

4.2 加強(qiáng)部門合作，提高空域批復(fù)率

人工增雨作業(yè)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，不僅僅需要?dú)庀蟛块T，還需要民航等部門的合作。目前，棗莊作業(yè)空域申請方式落后，時(shí)效性低，批復(fù)率不高，嚴(yán)重影響增雨作業(yè)。有時(shí)人員、裝備、時(shí)機(jī)均已到位，但空域申請失敗，導(dǎo)致整個作業(yè)未能得以完成。因此，要加強(qiáng)部門間合作，任何部門都要意識到人工增雨是一項(xiàng)保障民生的重大工程，部門間要協(xié)調(diào)統(tǒng)一，政府也要加強(qiáng)對人工影響天氣的組織和協(xié)調(diào)，避免延誤時(shí)機(jī)，造成損失。各級各部門要各司其職，加快形成人工影響天氣工作高質(zhì)量發(fā)展合力。

4.3 優(yōu)化站點(diǎn)布局，提高增雨效能

當(dāng)前，棗莊市共有12個站點(diǎn)，其中滕州市3個，薛城區(qū)4個，嶧城區(qū)2個，臺兒莊區(qū)2個，市中區(qū)1個，人工火箭的有效作業(yè)面積一般為200 km2，可有效覆蓋

2 400 km2，僅占全市總面積的52.9%。部分作業(yè)點(diǎn)周圍為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，兩旁的樹木經(jīng)過長時(shí)間生長，高10余m，限制了作業(yè)方位角和仰角的設(shè)定。因此，需進(jìn)一步增加作業(yè)點(diǎn)數(shù)量，提高作業(yè)站點(diǎn)質(zhì)量，積極推進(jìn)站點(diǎn)選址標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。選擇既能為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、森林保護(hù)等帶來明顯效益，視野開闊的地方進(jìn)行作業(yè)。

4.4 加強(qiáng)科技支撐，培養(yǎng)高素質(zhì)人才

氣象部門要在每年增雨作業(yè)前，對作業(yè)人員進(jìn)行資質(zhì)審查，對審查合格人員進(jìn)行培訓(xùn)。培訓(xùn)要注重將理論與實(shí)踐相結(jié)合，既要學(xué)習(xí)有關(guān)法律法規(guī)和專業(yè)性知識，又要學(xué)習(xí)火箭發(fā)射操作等實(shí)際訓(xùn)練。在作業(yè)人員每次作業(yè)后，還要及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，彌補(bǔ)不足，進(jìn)一步提高增雨作業(yè)水平。指揮人員要科學(xué)指揮作業(yè)，提高監(jiān)測能力，密切關(guān)注天氣變化，充分利用衛(wèi)星云圖、雷達(dá)回波判定增雨時(shí)機(jī)，并決定作業(yè)部位和用彈量，提高作業(yè)精度。

5 結(jié)束語

人工增雨是氣象防災(zāi)減災(zāi)的重要手段，是人工影響天氣的重要形式之一。棗莊地區(qū)氣象災(zāi)害種類繁多，如干旱、雹災(zāi)、沙塵暴等。人工增雨作業(yè)有利于改善土壤墑情，緩解農(nóng)田旱情，推動當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展；有利于植被生長，降低森林火險(xiǎn)氣象等級；有利于凈化空氣，減少沙塵。未來，應(yīng)當(dāng)加大科研力度，提高增雨效率，研究增雨效果，最大限度地發(fā)揮人工增雨的作用，促進(jìn)氣象高質(zhì)量發(fā)展。

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作者簡介：孔文秀（1995—），女，山東濟(jì)寧人，助理工程師，主要從事氣象服務(wù)與應(yīng)用氣象工作。#通信作者：慈航（1981—），男，山東青島人，工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)工作，E-mail：ci_hang1@163.com。