除了人們熟知的用飛機(jī)播撒碘化銀的人工增雨作業(yè)方法之外,地面人工影響天氣(簡稱人影)作業(yè)恐怕是歷史最久遠(yuǎn)的作業(yè)手段了。
在古代,每逢久旱不雨,古人便會(huì)祈天求雨,期待神靈相助,古籍中多有記載古人請壯漢擂鼓、敲鑼祈求降雨的故事。
到了清代,《廣陽雜記》載有:“夏五、六月間,常有暴風(fēng)起,黃云自山來,必有冰雹,土人見黃云起,則鳴金鼓,以槍炮向之施放,即散去?!边@是我國歷史上第一次清楚地記載用土炮轟擊雹云,以減輕冰雹對農(nóng)作物的影響。
我國最早的人影試驗(yàn)要回溯至20世紀(jì)50年代初的山西消雹。當(dāng)時(shí)人們利用土槍土炮擊打云體,使雹云四散,消雹降雨。后來,這一方法在全國很多地方盛行。
如今,隨著科技發(fā)展,地面人影作業(yè)越來越科學(xué),與飛機(jī)作業(yè)一起,形成了科學(xué)化、規(guī)范化的人影業(yè)務(wù)體系。
那么,究竟地面人影作業(yè)是如何開展的呢?讓我們走進(jìn)青海省三江源地區(qū)地面人影作業(yè)現(xiàn)場,一探究竟。
當(dāng)前,人影作業(yè)主要分為高炮、火箭和地面煙爐等三種方式,通過搭配不同“風(fēng)味”的催化劑,在特定的天氣條件下,使“化云為雨”成為可能。
一般來說,可以實(shí)現(xiàn)人工增雨的云團(tuán),厚度應(yīng)該超過兩千米,缺乏冰晶卻擁有豐富的水汽,且云體外面仍然有充足的水汽通過輻合抬升源源不斷補(bǔ)充進(jìn)來。這種具備增雨潛力的云,是開展人工增雨作業(yè)的必備條件之一。
提高冷云降水效率的高炮
高炮作為最常用的催化劑地面播撒工具之一,在人影作業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用。高炮增雨的主要目的是通過提高云的降雨效率,增加降水量,其物理依據(jù)是靜力催化和動(dòng)力催化。靜力催化就是在冷云中引入適量的人工冰晶,由冰晶通過凝華過程及隨后的淞附或碰并過程形成冷云降水。動(dòng)力催化是在云的過冷卻部位引入大量人工冰晶,使云中過冷水迅速轉(zhuǎn)化為冰晶,并加強(qiáng)凝華過程,釋放大量凍結(jié)潛熱和凝結(jié)潛熱,增加云體溫度和浮力,促使云體在垂直和水平方向發(fā)展,延長云的生命期,從而增加降水。
在人工影響天氣地面作業(yè)中大量使用37毫米高射炮進(jìn)行作業(yè)。炮位的設(shè)置地點(diǎn)一般在作業(yè)影響區(qū)上風(fēng)方4公里內(nèi),在迎風(fēng)坡而不在背風(fēng)坡設(shè)置;在增雨作業(yè)云經(jīng)過頻次最多的路徑上設(shè)置;周圍視野開闊,視角不小于45度,射擊點(diǎn)遠(yuǎn)離居民區(qū)500米以上。
需要注意的是,實(shí)施高炮人工增雨作業(yè)前,作業(yè)組織必須按照空域申請程序,向當(dāng)?shù)乜沼蚬苤撇块T履行申報(bào)手續(xù),并登記備案。
人影高炮(資料圖)
讓地形云感到“被針對了”的地面煙爐
在這三種作業(yè)方式中,地面煙爐作業(yè)對地形條件要求最為苛刻。它通常用于山區(qū)地形云作業(yè),需設(shè)置在山體的迎風(fēng)坡面,作業(yè)人員通過燃燒含催化劑的焰條,將人工冰核送入云中。對于較難或不能申請作業(yè)空域許可的城市或地區(qū),地面煙爐再合適不過了。
如今煙爐作業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,焰條裝入后,只要通過手機(jī)發(fā)送指令,進(jìn)行遠(yuǎn)程控制即可開始作業(yè)。
一根焰條大約能燃燒十多分鐘,每當(dāng)遇到天氣過程時(shí),經(jīng)驗(yàn)豐富的作業(yè)人員會(huì)根據(jù)實(shí)際情況判斷燃燒多少根焰條。催化劑有時(shí)順著氣流直接進(jìn)入煙爐上空的云層,有時(shí)會(huì)隨著地形爬坡,繼而影響下游地區(qū)的天氣。
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與飛機(jī)作業(yè)相比,高炮和火箭作業(yè)播撒催化劑影響范圍更為集中,適合在固定區(qū)域作業(yè)(如為水庫增水等),特別適合在威脅飛機(jī)飛行安全的強(qiáng)大對流云中作業(yè)。但其難度在于申請作業(yè)空域,同時(shí)需要提前做好準(zhǔn)備等待最佳作業(yè)時(shí)機(jī)。
開展火箭增雨作業(yè)時(shí),作業(yè)人員需要事先確定作業(yè)云層和作業(yè)區(qū)域,然后登記發(fā)射火箭的編號。
將火箭裝入炮筒,將其固定。隨后,連接發(fā)射電線,將作業(yè)角度調(diào)節(jié)至45°至85°,對準(zhǔn)發(fā)射云團(tuán)。
在完成上述準(zhǔn)備工作后,立即通過地面作業(yè)空域申報(bào)系統(tǒng)向空域管制部門申報(bào)作業(yè)空域,就地等待分配空域??沼蛏陥?bào)通過后,增雨作業(yè)必須在3分鐘之內(nèi)完成。
接著便是靜候甘霖了。通常來說,降雨會(huì)在半小時(shí)至一小時(shí)之后如約而至。
不過,這還不算作業(yè)結(jié)束。按照規(guī)范的作業(yè)流程,完成作業(yè)后,決策指揮中心需要收集匯總本次地面作業(yè)信息,包括作業(yè)點(diǎn)高炮、火箭和煙爐的作業(yè)時(shí)間、次數(shù)、耗彈量等,并上報(bào)至中國氣象局人工影響天氣中心,同時(shí)還要開展作業(yè)效果的對比分析和定量檢驗(yàn),以便日后開展統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)、物理檢驗(yàn)和模式檢驗(yàn)相結(jié)合的綜合效果評估及效益評價(jià)工作。
圖為地面人影火箭彈。其最大射高為6千米,彈長1.07米,全彈質(zhì)量4.3千克,發(fā)射后最終以傘降方式落地。李根