人工增雨作業(yè)對我省農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)的影響

張曉霞+王靈玲+楊光武

摘要：吉林省地處享譽(yù)世界的“黃金玉米帶”，是著名的“黑土地之鄉(xiāng)”，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得天獨(dú)厚，但同時(shí)具有較明顯的季風(fēng)氣候，降水時(shí)空分布極為不均，可用水資源缺乏，所以干旱一直成為困擾全省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要問題。人工增雨作業(yè)目前成為解決水資源不足的重要途徑之一，有其獨(dú)特的優(yōu)越性。如今隨著全國首個(gè)區(qū)域人影中心——東北區(qū)域人工影響天氣落戶長春，高性能增雨飛機(jī)入列，東北區(qū)域人工影響天氣作業(yè)能力、指揮能力、監(jiān)測能力和技術(shù)研發(fā)應(yīng)用水平得到很大提升，空地一體化作業(yè)、監(jiān)測、指揮業(yè)務(wù)體系基本形成，在全省農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)中發(fā)揮著更加重要的作用和影響。

關(guān)鍵詞：人工增雨作業(yè)；干旱；增雨飛機(jī)

中圖分類號： P481 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.12.056

呼風(fēng)喚雨、控制變幻莫測的天氣變化實(shí)現(xiàn)趨利避害是人類一直以來的夢想，我國從1958年以來氣象人就開始了喚雨的嘗試，而國內(nèi)第一次飛機(jī)人工增雨試驗(yàn)正是在吉林省開展的，也開創(chuàng)了全國飛機(jī)人工增雨的先河。多年來，氣象人攻難克艱，飛機(jī)作業(yè)能力顯著提升，地面作業(yè)現(xiàn)代化水平明顯提高，在促進(jìn)地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等方面做出不小的貢獻(xiàn)，尤其在農(nóng)業(yè)抗旱增產(chǎn)增收方面的貢獻(xiàn)可圈可點(diǎn)。

1 何謂人工增雨

1.1 人工增雨的含義

人工增雨是人為的對一個(gè)地區(qū)上空可能下雨或者正在下雨的云層進(jìn)行影響，從而最大限度地開發(fā)云中潛在的降雨資源，增加降水量的過程。原理是根據(jù)云的性質(zhì)、高度、厚度、濃度、范圍等情況，分別向云體播撒干冰、丙烷等致冷劑、碘化鹽、碘化鉛、間苯三酚、四聚乙醛、硫化亞鐵等結(jié)晶劑、食鹽、尿素、氯化鈣等吸濕劑和水霧等，從而改變云滴的大小、分布和性質(zhì)，干擾大氣氣流，改變浮力平衡，加速其生長過程，讓云滴增大，達(dá)到一定程度后實(shí)現(xiàn)降水的目的。

1.2 人工增雨作業(yè)的條件

人工增雨作業(yè)也并非一遇到旱情就可以隨時(shí)讓“天公”聽候調(diào)遣擺布而輕易實(shí)現(xiàn)，而是要具備一定的天氣條件。一般來說，只有當(dāng)云系發(fā)展到一定的厚度，同時(shí)云里要有一定的過冷水含量，還需要有上升氣流，氣象人才能通過地面的高炮、火箭或飛機(jī)等方式將催化劑攜帶到云中的有效部位，起到人工增雨的目的。

目前人工增雨作業(yè)的方式有利用火箭高炮的地面作業(yè)和直接利用飛機(jī)作業(yè)兩種。在實(shí)施人工增雨作業(yè)的關(guān)鍵之一就是云團(tuán)云層的選擇，尋找到“雨做的云”。一般來說出現(xiàn)濃積云和積雨云比較適合作業(yè)。還有一個(gè)重要條件是人工增加足夠多的冰晶，在有潛力的云中散布大量的冰晶后，冰晶表面上的飽和水汽壓比水面要低，水滴中的水就會蒸發(fā)并凝集到冰晶上去，當(dāng)冰晶不斷地變大，直到空氣浮力托不住它們的時(shí)候，就會成為雨降落到地面。

作業(yè)點(diǎn)的選擇同等重要，關(guān)系到作業(yè)的效果，直接影響到受益點(diǎn)。作業(yè)點(diǎn)一般設(shè)在受益點(diǎn)的上風(fēng)方，根據(jù)炮彈的射程參數(shù)、發(fā)射的角度參數(shù)，計(jì)算出彈著點(diǎn)與作業(yè)點(diǎn)的距離最終確定安全作業(yè)點(diǎn)，捕捉作業(yè)機(jī)會。

2 吉林省人工增雨作業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1958年夏季，吉林省遇到了歷史上60年未有的嚴(yán)重干旱，威脅著省內(nèi)中部地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)年7月21日，長春市出現(xiàn)了適宜人工增雨的天氣條件，“由‘杜-2飛機(jī)裝載著200公斤的氯化鈉作為催化劑，在長春至樺甸上空進(jìn)行了中國歷史上第一次人工降雨試驗(yàn)”。50多年來，吉林省人工增雨作業(yè)取得了很大的進(jìn)展。由初始的試驗(yàn)到大范圍的野外操作，作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化、程序化，取得了不少的成果。

如今，吉林省人工增雨作業(yè)不再是單打獨(dú)斗，2013年，東北區(qū)域人影中心落戶長春，由吉林省氣象局落實(shí)專門機(jī)構(gòu)和人員，承擔(dān)東北區(qū)域人影中心的職責(zé)任務(wù)。目前區(qū)域中心飛機(jī)作業(yè)平臺由5架運(yùn)-12小型增雨飛機(jī)，增加到12架增雨飛機(jī)，其中2架為新舟60大中型增雨飛機(jī)，新舟60增雨飛機(jī)集云宏微觀探測、催化作業(yè)、實(shí)時(shí)通信與綜合顯示集成功能于一體的高性能增雨飛機(jī)，具有載重大、航程長、抗結(jié)冰能力強(qiáng)，能夠在復(fù)雜天氣執(zhí)行任務(wù)等特點(diǎn)，整體技術(shù)處于國際先進(jìn)水平。

網(wǎng)狀地面火箭作業(yè)布局也已經(jīng)形成，地面作業(yè)的現(xiàn)代化水平也明顯提高，布設(shè)的新型智能化火箭發(fā)射系統(tǒng)，具有指揮控制一體化功能。火箭彈具有自動(dòng)裝訂播撒和開傘時(shí)間的功能，在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)子母彈立體播撒，從而擴(kuò)大了作業(yè)面積和效果。加上科學(xué)指揮平臺的助力，可實(shí)現(xiàn)對具有作業(yè)天氣過程潛力條件的預(yù)判，全程追蹤云系的變化，根據(jù)條件實(shí)現(xiàn)空中多架飛機(jī)聯(lián)合作業(yè)、地面高炮、火箭進(jìn)行補(bǔ)充作業(yè)，空地協(xié)調(diào)，有效實(shí)施立體作業(yè)，合理充分開發(fā)云水資源。

3 人工增雨在抗旱減災(zāi)中的作用

現(xiàn)階段，人工增雨作業(yè)技術(shù)相對成熟，開發(fā)空中云水資源科學(xué)抗旱是經(jīng)濟(jì)有效的抗旱減災(zāi)手段之一。在每年的春播、春管期間發(fā)揮了積極作用，特別在每年的春旱和夏季的“掐脖旱”中全省氣象部門跟蹤監(jiān)測、搶抓機(jī)遇、周密部署，晝夜奮戰(zhàn)，人工增雨屢次發(fā)揮作用，為抗旱保豐收提供了有效服務(wù)。

3.1 人工增雨作業(yè)因地制宜開展抗春旱

吉林省是我國商品糧主產(chǎn)區(qū)和主要商品糧省份。天氣情況直接影響糧食產(chǎn)量，有些年份在備春耕時(shí)節(jié)，部分耕地墑情較差。今年以來，全省氣溫明顯偏高，居歷史高溫第4位。平均降雨量比常年少21%，特別是3月份以來降水較常年少81%，為歷史同期最少，各地第一場透雨出現(xiàn)時(shí)間普遍稍晚，致使吉林省中西部部分旱田墑情較差，抗旱形勢十分嚴(yán)峻。全省氣象部門積極做好準(zhǔn)備，抓住有利天氣時(shí)機(jī)開展增雨作業(yè)。從4月13日開始東北區(qū)域中心多次組織區(qū)域聯(lián)合會商，調(diào)派東北區(qū)域內(nèi)的增雨作業(yè)飛機(jī)從天氣系統(tǒng)的上游開始，追蹤降水云團(tuán)實(shí)施多飛機(jī)、多層次的增雨作業(yè)。4月16日～18日，東北區(qū)域人影中心統(tǒng)一調(diào)配區(qū)域內(nèi)增雨飛機(jī)開展聯(lián)合跨區(qū)域增雨作業(yè)，共飛行17架次，飛行時(shí)間41小時(shí)15分，總增雨量5.44億立方米。地面作業(yè)同時(shí)展開，我省共發(fā)射增雨火箭彈104枚、煙條86根，作業(yè)影響區(qū)普降小雨，局地小到中雨，東部山區(qū)形成中到大雨，改善了部分耕地墑情，為抗旱保春播提供了有效服務(wù)。

3.2 人工增雨作業(yè)緩解伏旱“燃眉之急”

俗語說“春旱不算旱，夏旱減一半”，伏旱又稱“掐脖旱”，對秋收有直接影響。近年我省伏旱印象深刻的莫過于2014年夏天，7月1日至8月中旬，全省平均降水量為113.1毫米，居歷史同期少雨第2位。吉林省氣象部門加強(qiáng)旱情監(jiān)測預(yù)報(bào)預(yù)警，8月9日9時(shí)35分，省氣象局啟動(dòng)重大氣象災(zāi)害（干旱）Ⅲ級應(yīng)急響應(yīng)，東北區(qū)域人影中心充分利用有利于人工增雨的天氣過程，精心設(shè)計(jì)人工增雨實(shí)施方案，積極組織協(xié)調(diào)增雨飛機(jī)開展飛機(jī)集群跨區(qū)域作業(yè)。8月14日～17日，4架增雨飛機(jī)共進(jìn)行飛機(jī)人工增雨作業(yè)13架次，飛行歷時(shí)33小時(shí)。省氣象局同時(shí)組織全省地面火箭開展地面人工增雨作業(yè)，累計(jì)發(fā)射增雨火箭652枚。此次作業(yè)區(qū)域平均雨量13.9毫米，共增水3.9億立方米。

3.3 人工增雨作業(yè)在抗旱減災(zāi)方面突顯優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的抗旱方式相比，人工增雨作業(yè)在抗旱減災(zāi)方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢。首先覆蓋范圍大，尤其是當(dāng)發(fā)生大范圍持續(xù)干旱的時(shí)候，澆水灌溉的范圍和效應(yīng)是相對有限的。人工增雨作業(yè)可以在作業(yè)條件分析預(yù)測的基礎(chǔ)上，結(jié)合較大范圍和較長時(shí)間序列的衛(wèi)星云圖資料，判斷有利人工增雨云區(qū)覆蓋范圍、移動(dòng)方向和速度，結(jié)合云模式計(jì)算的增雨潛力區(qū)，統(tǒng)一發(fā)布作業(yè)警報(bào)，通報(bào)空域管制部門，飛機(jī)、高炮、火箭進(jìn)入臨戰(zhàn)狀態(tài)，隨時(shí)待命作業(yè)，最大限度的開展作業(yè)。特別是飛機(jī)人工增雨作業(yè)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、播撒位置準(zhǔn)確、覆蓋范圍廣。如針對吉林2015年的特大干旱，東北區(qū)域人影中心共組織6架飛機(jī)實(shí)施了三次大規(guī)模的區(qū)域性跨省（區(qū)）聯(lián)合作業(yè)，分別在5月11～12日、7月23～30日和8月6～7日，實(shí)施多架次飛機(jī)作業(yè)，取得良好的聯(lián)合作業(yè)效果；其次是增墑效果好。是否能夠增加土壤墑情是判斷增雨作業(yè)效果的一個(gè)表現(xiàn)。人工增雨并非無中生有，而是利用天氣過程，開發(fā)或增大降雨量，如自然降雨一樣，能使水分緩慢滲入土壤中，降水損耗少，水分利用率高，從而增加土壤墑情；再次是成本相對較低。火箭彈價(jià)格、飛機(jī)作業(yè)和設(shè)備維護(hù)成本綜合起來與增加雨量相比，人工增雨投入產(chǎn)出效益比算是“小投入大回報(bào)”。此外組織實(shí)施較為簡單。人工增雨主要由氣象部門，飛機(jī)作業(yè)是氣象部門配合民航等部門具體實(shí)施。

如今，人工增雨作業(yè)目前雖然取得了一些可喜的成績，成為抗旱的有效途徑之一，但增雨作業(yè)仍受天氣條件、夜間飛行等因素的限制，距離真正實(shí)現(xiàn)按照人們的需求呼風(fēng)喚雨仍有很長的路需要走，氣象部門將繼續(xù)加大研發(fā)力度，協(xié)同攻關(guān)。

參考文獻(xiàn)

[1]吉林省志編地方纂委員會編纂.吉林省志 卷三十五/氣象志 吉林人民出版社，1996. 204.

[2]陳光學(xué).火箭人工影響天氣技術(shù)[M].北京.氣象出版社.2007：139-147.