人工影響天氣作業(yè)在氣象防災(zāi)減災(zāi)中的作用分析

劉沫彤

赤峰市氣象局，內(nèi)蒙古赤峰 024000

氣象災(zāi)害會對人類社會和經(jīng)濟造成巨大的影響，如暴雨洪水、干旱、臺風(fēng)和颶風(fēng)等，這些災(zāi)害不僅會導(dǎo)致人員傷亡和財產(chǎn)損失，還會破壞農(nóng)業(yè)、能源和交通等基礎(chǔ)設(shè)施，嚴(yán)重威脅社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展。為了減少災(zāi)害風(fēng)險和保護人們的生命財產(chǎn)安全，人工影響天氣作業(yè)作為一種防災(zāi)減災(zāi)手段被廣泛應(yīng)用。人工影響天氣作業(yè)包括云霧減災(zāi)、防雹、降雨增雪和抗旱等措施。通過人工干預(yù)氣象過程，可以調(diào)節(jié)降水分布、減弱風(fēng)力和降低災(zāi)害風(fēng)險。人工影響天氣作業(yè)的研究和實踐經(jīng)驗表明，通過合理的技術(shù)和方法，可以在一定程度上改變天氣形勢，減輕災(zāi)害的影響。因此，深入研究人工影響天氣作業(yè)的機制、效果評估和可持續(xù)發(fā)展策略，為進一步提高防災(zāi)減災(zāi)能力提供科學(xué)依據(jù)和決策支持具有重要意義。

1 人工影響天氣作業(yè)在氣象防災(zāi)減災(zāi)中的作用

1.1 預(yù)防洪澇災(zāi)害

洪澇災(zāi)害是由極端降水引發(fā)的自然災(zāi)害，會給人類生命財產(chǎn)和社會經(jīng)濟帶來嚴(yán)重?fù)p失。人工影響天氣作業(yè)通過調(diào)控降水過程，可以有效預(yù)防和減輕洪澇災(zāi)害的發(fā)生與影響。通過調(diào)整降水時空分布，避免降水過程集中和暴雨發(fā)生。通過云種植、云間種植、降雨增強、降雨減弱等技術(shù)，可以合理引導(dǎo)和調(diào)節(jié)降水過程，使降雨分布更加均勻，降低暴雨的發(fā)生頻率和降水強度，降低洪澇災(zāi)害的風(fēng)險。通過人工影響天氣作業(yè)，可以提前對降水過程進行干預(yù)和調(diào)整，防止降雨量超過地表承載能力，通過改變云體內(nèi)的水含量和云粒子大小，調(diào)節(jié)降水的強度和時間，避免過量降水導(dǎo)致的洪水災(zāi)害[1]。此外，人工影響天氣作業(yè)還可以調(diào)控降水對地表徑流的影響，減緩洪水形成和發(fā)展的速度。通過減少降雨對地表的沖擊力和徑流量，可以延緩洪水的泛濫過程，為人們爭取更多的逃生和救援時間，減輕洪澇災(zāi)害的損失。

1.2 干預(yù)風(fēng)暴和臺風(fēng)

風(fēng)暴和臺風(fēng)是強風(fēng)和暴雨相結(jié)合的極端天氣現(xiàn)象，常伴隨洪澇、風(fēng)害、海嘯等災(zāi)害，對人類生命財產(chǎn)和社會穩(wěn)定造成巨大威脅，人工影響天氣作業(yè)通過減弱風(fēng)暴和臺風(fēng)的威力和降雨量，可以有效控制其危害。人工影響天氣作業(yè)可以通過云間種植、云體激活和降雨減弱等技術(shù)，可以減緩風(fēng)暴和臺風(fēng)的發(fā)展和增強過程，通過干預(yù)云體的動力結(jié)構(gòu)和濕度分布，可以削弱風(fēng)暴和臺風(fēng)的風(fēng)力和降雨強度，降低其對人類和建筑物的破壞性。人工影響天氣作業(yè)還可以調(diào)整風(fēng)暴和臺風(fēng)的路徑，使其避開人口密集地區(qū)和重要基礎(chǔ)設(shè)施，通過引導(dǎo)和干預(yù)大氣環(huán)流，可以改變風(fēng)暴和臺風(fēng)的移動方向和速度，減輕其對人類安全的威脅[2]。此外，人工影響天氣作業(yè)還可以通過增加對流層中水汽含量和云量的調(diào)控，減緩降雨的下降速度，減少降雨強度和降雨量，從而減輕洪澇等降水引發(fā)的災(zāi)害。需要強調(diào)的是，人工影響天氣作業(yè)在控制風(fēng)暴和臺風(fēng)中需要科學(xué)謹(jǐn)慎，避免不可預(yù)知的負(fù)面影響。準(zhǔn)確的氣象監(jiān)測和預(yù)報，以及科學(xué)的決策和應(yīng)急響應(yīng)措施是保證干預(yù)效果的重要保障。

1.3 減輕冰雹危害

冰雹是一種固態(tài)降水，直徑＞5 mm的冰粒以高速墜落，對農(nóng)作物、建筑物和人類活動造成嚴(yán)重破壞，人工影響天氣作業(yè)通過干預(yù)云體和降水過程，可以減少冰雹的形成和降落，減輕其對人類生命財產(chǎn)的危害。人工影響天氣作業(yè)主要通過改變云層內(nèi)的溫度和濕度條件，降低冰雹粒子的形成和生長速率，以減輕冰雹的形成。具體操作可能包括：(1)云體激活。通過特定的技術(shù)，如使用干冰或其他催化劑，增加云層的活躍度，促進云中水汽的凝結(jié)。(2)冰核增加。向云體中釋放含有冰核的物質(zhì)，這些冰核可以作為水汽凝結(jié)的核，促進雨滴的形成，從而抑制冰雹粒子的生長。(3)凝結(jié)核數(shù)量增加。通過向云體中噴灑含有凝結(jié)核的物質(zhì)，增加云中的凝結(jié)核數(shù)量，促進水汽向雨滴的轉(zhuǎn)化，通過調(diào)控降雨顆粒的大小和密度，可以使冰雹經(jīng)過融化過程，從而減輕其對農(nóng)作物和建筑物的破壞[3]。人工影響天氣作業(yè)還可以通過調(diào)整云體和降水的空間分布，使冰雹集中在較少人口密集地區(qū)，減少其對人類安全和財產(chǎn)的威脅，通過引導(dǎo)云體發(fā)展和控制降水位置，減輕冰雹在特定地區(qū)的影響。

1.4 增加干旱地區(qū)的降水

干旱是指某地區(qū)因長期無雨或少雨，導(dǎo)致河流、湖泊水量減少，以及土壤、地下水含水層中水分虧缺的自然現(xiàn)象，會給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源供應(yīng)和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。人工影響天氣作業(yè)可以通過云間種植、云體激活和增雨等技術(shù)，刺激云體發(fā)展增加降水量，為干旱地區(qū)提供所需的水源，減輕旱災(zāi)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水的影響。云間種植是通過向云中噴灑云凝結(jié)劑或云種子，改變云滴的物理和化學(xué)特性，促使云滴結(jié)晶成降水粒子，從而增加降水量，云間種植的關(guān)鍵是選擇合適的云、噴灑適量的云凝結(jié)劑和種植技術(shù)。研究表明，云間種植可以在一定程度上增加干旱地區(qū)的降水量。例如：中國西北地區(qū)是世界上干旱程度最高的地區(qū)。在該地區(qū)，通過云間種植技術(shù)，2019—2021年，共實施了多次云間種植作業(yè)。結(jié)果顯示，云間種植使得降水量較無處理情況下增加了15%以上，其中某些地區(qū)的增雨效果甚至超過30%。這些額外的降水量對農(nóng)業(yè)灌溉、水資源補給和生態(tài)恢復(fù)具有重要意義。此外，研究發(fā)現(xiàn)，云間種植能夠引導(dǎo)降水向目標(biāo)區(qū)域移動，使得干旱地區(qū)得到更為均勻的降水分布，延長降雨持續(xù)時間。通過調(diào)整降水顆粒的大小和密度，可以使降水更容易滲入土壤，減少水分流失和蒸發(fā)，保證可持續(xù)水源供應(yīng)，有利于土壤水分的補給和植物的生長[4]。

1.5 提高防雷抗災(zāi)能力

雷電會對人類生活和農(nóng)作物產(chǎn)量造成嚴(yán)重影響，通過人工影響天氣技術(shù)，可以干預(yù)云系的電荷分布和水汽條件，可以有效降低雷電的發(fā)生頻率和強度，減輕其對社會經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)的危害。例如：通過云間種植技術(shù)改變云層中的電荷分布，減少云間放電的可能性，從而降低雷電發(fā)生的概率。通過建立健全的防雷防雹監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，可以及時掌握雷電和冰雹的發(fā)生情況，并提前采取相應(yīng)的防護措施，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。在實際應(yīng)用中，人工影響天氣作業(yè)需要綜合運用多種技術(shù)，如云物理過程模擬、雷達監(jiān)測和氣象預(yù)報等，不斷提升防雷能力，確保其在氣象防災(zāi)減災(zāi)中的作用最大化。

2 人工影響天氣作業(yè)在氣象防災(zāi)減災(zāi)中的具體措施

2.1 提高氣象監(jiān)測能力

準(zhǔn)確、實時的氣象監(jiān)測是人工影響天氣作業(yè)的基礎(chǔ)，可以為決策者提供準(zhǔn)確的氣象信息，為干預(yù)措施的制定和實施提供科學(xué)依據(jù)。

第一，現(xiàn)代氣象觀測設(shè)備和傳感器的精度和靈敏度不斷提高，可以實現(xiàn)對大氣溫度、濕度、壓力、風(fēng)向風(fēng)速等氣象要素的高精度監(jiān)測。同時，引入新型傳感器和遙感技術(shù)，如衛(wèi)星遙感、雷達探測等，可以實現(xiàn)對更廣范圍和更細(xì)致尺度的氣象觀測，提高監(jiān)測的空間和時間分辨率。

第二，建立氣象觀測數(shù)據(jù)共享平臺，促進不同地區(qū)、部門和國家之間的數(shù)據(jù)共享和交流，可以獲得更全面、準(zhǔn)確的氣象信息，通過數(shù)據(jù)共享及時了解氣象變化，準(zhǔn)確預(yù)報天氣災(zāi)害，為人工影響天氣作業(yè)提供及時的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

第三，結(jié)合先進的氣象模型和算法，增強氣象預(yù)報系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，提高天氣事件的預(yù)報時效，加強對極端天氣事件的監(jiān)測和預(yù)警，及時發(fā)布預(yù)警信息，提醒公眾和決策者采取相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)措施。

第四，應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，構(gòu)建智能化的氣象監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)對氣象數(shù)據(jù)的自動采集、分析和處理，通過智能化系統(tǒng)，提高氣象數(shù)據(jù)的處理效率和準(zhǔn)確性，為人工影響天氣作業(yè)提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。

第五，提高氣象人員的專業(yè)水平和技能，加強對氣象監(jiān)測技術(shù)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，推動氣象人員之間的交流和合作。建立國際合作機制，促進不同國家之間的氣象技術(shù)交流和共同發(fā)展，共同應(yīng)對氣象災(zāi)害挑戰(zhàn)。

2.2 提高天氣預(yù)報精準(zhǔn)性

通過增加氣象觀測站點，尤其是在偏遠(yuǎn)和人口稀少的地區(qū)增加觀測設(shè)施，可以提高氣象數(shù)據(jù)的空間分辨率和拓寬覆蓋范圍，可以更好地捕捉天氣系統(tǒng)的演變和變化趨勢，提高預(yù)報的準(zhǔn)確性。氣象模型是天氣預(yù)報的核心工具，通過數(shù)值模擬大氣的物理過程預(yù)測未來天氣，調(diào)整模型的參數(shù)化方案、網(wǎng)格分辨率和邊界條件，優(yōu)化模型的物理過程和數(shù)值算法，可以提高模型的準(zhǔn)確性和預(yù)報能力。將多種數(shù)據(jù)源，如衛(wèi)星遙感、雷達觀測、地面觀測和氣象探空等數(shù)據(jù)融合起來，可以綜合利用各種數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，增強預(yù)報的準(zhǔn)確性，應(yīng)用數(shù)據(jù)同化技術(shù)優(yōu)化融合觀測數(shù)據(jù)與模型，提高模型的初始條件，進一步優(yōu)化預(yù)報結(jié)果。通過深入分析和統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)，了解不同天氣系統(tǒng)的特征和規(guī)律，進一步完善模型和算法，進行預(yù)報驗證，與實際觀測數(shù)據(jù)進行對比，評估預(yù)報的準(zhǔn)確性和偏差，及時修正和改進預(yù)報方法。天氣系統(tǒng)跨越國界，國際合作和信息共享對增強天氣預(yù)報精準(zhǔn)性至關(guān)重要，通過共享數(shù)據(jù)、經(jīng)驗和技術(shù)，各國可以相互學(xué)習(xí)和借鑒，保證天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性和可靠性，共同應(yīng)對氣象災(zāi)害的挑戰(zhàn)[5-6]。

2.3 提高氣候模擬和預(yù)測能力

氣候模擬和預(yù)測是通過數(shù)值模型和統(tǒng)計方法對氣候系統(tǒng)進行建模和預(yù)測，為氣象災(zāi)害的預(yù)警和應(yīng)對提供科學(xué)依據(jù)。氣候模型是對氣候系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述，準(zhǔn)確地模擬和預(yù)測需要考慮大氣、海洋、陸地和冰雪等要素的相互作用，通過優(yōu)化模型的物理參數(shù)化方案和過程描述，加強對氣候系統(tǒng)的準(zhǔn)確模擬，從而提高氣候預(yù)測的可靠性。氣候模擬和預(yù)測需要大量的觀測數(shù)據(jù)作為輸入和驗證，因此提高觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量和時空分辨率，以及模型的計算能力和數(shù)據(jù)處理能力對提高氣候預(yù)測的能力至關(guān)重要。加強觀測網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，包括氣象站、衛(wèi)星遙感等技術(shù)，提高數(shù)據(jù)的精度和時效性，為氣候模擬和預(yù)測提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。借助高性能計算技術(shù)和并行計算方法，加快模型的運算速度，同時優(yōu)化數(shù)據(jù)處理算法，提高數(shù)據(jù)的存儲和分析效率。通過與實際觀測數(shù)據(jù)進行對比，評估模型的準(zhǔn)確性和誤差范圍，不斷改進模型和算法，提高氣候預(yù)測的可靠性和準(zhǔn)確度。氣候系統(tǒng)具有全球性的特征，各國可以共享氣候數(shù)據(jù)、模型和技術(shù)，開展合作研究和交流，共同提高氣候模擬和預(yù)測的水平，為全球范圍內(nèi)的氣象防災(zāi)減災(zāi)工作提供支持[7-8]。

2.4 建立健全災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)

建立健全的災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)的目標(biāo)是及時、準(zhǔn)確地監(jiān)測和預(yù)警各類氣象災(zāi)害，以便采取相應(yīng)的防護和應(yīng)急措施。這包括氣象觀測站、衛(wèi)星遙感、氣象雷達、地下水位監(jiān)測站等監(jiān)測設(shè)施的布設(shè)，通過這些監(jiān)測設(shè)施，可以實時監(jiān)測降水、溫度、風(fēng)速等氣象要素的變化，從而及時發(fā)現(xiàn)潛在的氣象災(zāi)害。在監(jiān)測到潛在的氣象災(zāi)害后，需要通過災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)及時向相關(guān)部門和公眾發(fā)布災(zāi)害類型、可能影響的地區(qū)、預(yù)計發(fā)生的時間等預(yù)警信息，以便采取相應(yīng)的防護和救援措施。建立災(zāi)害信息數(shù)據(jù)庫，收集和整理歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)、觀測數(shù)據(jù)、模型預(yù)測數(shù)據(jù)等，形成完整的災(zāi)害信息體系，利用先進的信息技術(shù)，實現(xiàn)信息的快速傳遞和共享，增強災(zāi)害信息的時效性和準(zhǔn)確性。通過不斷改進預(yù)警模型和算法，增強預(yù)警的準(zhǔn)確性。同時，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和人工智能等技術(shù)，對大規(guī)模的觀測數(shù)據(jù)進行快速處理和分析，提供更精確的預(yù)警結(jié)果。建立完善的應(yīng)急響應(yīng)機制，包括預(yù)案制定、人員培訓(xùn)和資源調(diào)配等，以便在災(zāi)害發(fā)生時能夠迅速采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。同時，加強災(zāi)后恢復(fù)工作的組織和協(xié)調(diào)，包括災(zāi)后評估、重建規(guī)劃和災(zāi)民救助等，促進受災(zāi)地區(qū)盡快恢復(fù)正常生產(chǎn)和生活秩序[9-10]。

2.5 提高應(yīng)急響應(yīng)和災(zāi)后恢復(fù)能力

在災(zāi)害發(fā)生后，及時、有效的應(yīng)急響應(yīng)和災(zāi)后恢復(fù)工作可以最大限度地減輕災(zāi)害造成的損失和影響。制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，明確各級部門和責(zé)任人的職責(zé)和任務(wù)。加強應(yīng)急隊伍的建設(shè)和培訓(xùn)，著力提升綜合應(yīng)急管理水平。在災(zāi)害發(fā)生前要做好相應(yīng)的規(guī)劃和準(zhǔn)備工作，包括建立災(zāi)后恢復(fù)規(guī)劃、資源調(diào)配和資金安排等，在災(zāi)后恢復(fù)工作中，要注重生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和生產(chǎn)設(shè)施的修復(fù)，以促進受災(zāi)地區(qū)的快速恢復(fù)和發(fā)展。借助先進的技術(shù)，如遙感、人工智能等，提高災(zāi)后評估和監(jiān)測能力，為災(zāi)后恢復(fù)工作提供科學(xué)依據(jù)。加強災(zāi)害知識的普及，通過宣傳教育增強公眾的氣象災(zāi)害防范意識和自我保護意識，推動公眾參與氣象防災(zāi)減災(zāi)工作，減少災(zāi)害對人民生命財產(chǎn)的危害[11]。

3 結(jié)束語

作為一項重要的氣象防災(zāi)減災(zāi)措施，人工影響天氣作業(yè)在預(yù)防洪澇災(zāi)害、緩解旱災(zāi)風(fēng)險、控制風(fēng)暴和臺風(fēng)、減輕冰雹危害、增加干旱地區(qū)降水以及提高防雷防雹能力等方面發(fā)揮著重要作用。通過提高氣象監(jiān)測能力、增強天氣預(yù)報精準(zhǔn)性、提高氣候模擬和預(yù)測能力、建立健全災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)等措施，可以進一步增強人工影響天氣作業(yè)的效果，有效減輕氣象災(zāi)害的影響，保障群眾的生命財產(chǎn)安全。