沒有金剛鉆,不攬瓷器活。而想要影響“高高在上”的天氣,沒有高科技的裝備,當(dāng)然是行不通的。無論是人工增雨、增雪,還是消雹、消霧、消雨、防霜,人們影響天氣的手段,不外乎是將碘化銀、干冰等催化劑播撒到云中適當(dāng)位置。而為了讓這些催化劑抵達(dá)云層,人們創(chuàng)造或利用了各具特點(diǎn)的人工影響天氣裝備。
飛機(jī):云內(nèi)播撒的最佳平臺(tái)
如何將催化劑撒到云中?最直接的答案自然是“到云里去撒”。事實(shí)上,人工增雨作業(yè)飛機(jī)確實(shí)是云內(nèi)播撒催化劑的最佳方式。
飛機(jī)適合于對(duì)層狀可降水云系的連續(xù)增雨作業(yè)。當(dāng)然,將飛機(jī)開到云中,并不等于播撒了催化劑,人們還需要多種機(jī)載裝備,以完成作業(yè)過程。這些機(jī)載裝備包括碘化銀末端燃燒器、碘化銀焰彈發(fā)射器、液態(tài)二氧化碳播撒器、液氮播撒器等,適用于不同的作業(yè)目的。安裝有多種播撒裝置的飛機(jī),可以將催化劑直接播入云中,還可裝載探測(cè)儀器對(duì)作業(yè)前后云的宏觀、微觀狀態(tài)變化進(jìn)行追蹤監(jiān)測(cè)。飛機(jī)作業(yè)機(jī)動(dòng)性強(qiáng),攜載能力強(qiáng),可來回飛行,形成“面源播撒”,催化作業(yè)面積大,增雨效果好。
早在1947年,在美國(guó)政府主持下,通用電氣公司就開展了第一個(gè)人工影響天氣計(jì)劃“卷云計(jì)劃”,其中投入了B-25、B-17等軍用飛機(jī)。數(shù)十年間,飛機(jī)作為人工影響天氣的作業(yè)平臺(tái)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,其有效載重、最大升限、最大航程、巡航速度、續(xù)航時(shí)間等性能都有不同程度的提升。
另一方面,由于開展人工影響天氣作業(yè)時(shí)飛行條件往往較為惡劣,在山區(qū)、低空飛行時(shí)容易遇到危險(xiǎn)。因此,人們一直在探索無人駕駛飛機(jī)在人工影響天氣中的應(yīng)用。我國(guó)自20世紀(jì)90年代初期開始進(jìn)行無人機(jī)研制與試驗(yàn),目前已有多種無人機(jī)可攜帶碘化銀、鹽粉、尿素、液化丙烷、干冰等催化劑執(zhí)行人工增雨、消霧作業(yè),并承擔(dān)一定的探測(cè)任務(wù)。
火箭與高炮:強(qiáng)對(duì)流中顯身手
人們使用火箭或高炮防雹的場(chǎng)面,如同戰(zhàn)爭(zhēng)中的炮兵陣地。只不過大炮不是打向敵人,而是射向空中的云朵。與飛機(jī)作業(yè)相比,火箭和高炮作業(yè)播撒催化劑集中、形成冰核濃度高,特別適合飛機(jī)難以進(jìn)入的對(duì)流云作業(yè),以及空中條件惡劣的防雹作業(yè)。因此,它們主要在強(qiáng)對(duì)流和防雹作業(yè)中出場(chǎng)。
人們利用火箭發(fā)射架向空中發(fā)射含有催化劑的火箭彈,一枚火箭彈中含有8到15克的碘化銀?;鸺龔椩诘竭_(dá)七八千米高空的云中預(yù)定位置以后,催化劑被自動(dòng)點(diǎn)燃,隨著火箭彈飛行沿途燃燒,“線源播撒”,隨風(fēng)擴(kuò)散。高炮則是防雹專業(yè)戶,炮彈射向云中,在云中爆炸,把催化劑播撒開來,同時(shí)爆炸產(chǎn)生的沖擊震動(dòng)也起到一定的消雹作用。
當(dāng)含有碘化銀的炮彈、爆炸類火箭在冰雹生長(zhǎng)區(qū)或上升氣流區(qū)進(jìn)行小部位、大劑量的定點(diǎn)快速爆炸時(shí),可以迅速增加云中的冰雹胚胎數(shù)量,這些胚胎通過爭(zhēng)奪云中含水量,改變?cè)浦械奈⑽锢磉^程,可以短時(shí)破壞或影響上升氣流結(jié)構(gòu)。
火箭和高炮具備攜帶催化劑量大、播撒路徑長(zhǎng)、發(fā)射高度高,操作便利、流動(dòng)作業(yè)能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然,如何準(zhǔn)確地將炮彈或火箭發(fā)射到有效部位,對(duì)人工影響天氣的指揮水平以及工作人員的操作技術(shù)都是較大考驗(yàn)。
地面煙爐:山區(qū)增雨的好手
無論是飛機(jī)還是火箭、高炮,人工影響天氣作業(yè)總會(huì)引發(fā)很大的動(dòng)靜,最主要的不便,就是作業(yè)需要申請(qǐng)空域許可。相比之下,安靜燃燒的地面煙爐可以說是最“沉默”的人工影響天氣裝備。
人工增雨地面煙爐常用于山區(qū)地形云的作業(yè)。作業(yè)人員將其設(shè)置在迎風(fēng)坡面后,燃燒含催化劑的焰條,通過熱量產(chǎn)生的上升氣流,將人工冰核送入云中。除了山區(qū)以外,對(duì)于較難或不能申請(qǐng)作業(yè)空域許可的城市及周邊區(qū)域,地面煙爐也是非常適宜的。
看似簡(jiǎn)單的地面煙爐,實(shí)際上也在不斷改進(jìn)。目前很多地面煙爐可以遙控點(diǎn)火,俄羅斯研制的地面煙爐可將催化劑發(fā)射到150米至250米高度后爆炸式播撒。