人工增雨對棗莊地區的氣象影響及高質量發展初探

摘 要：隨著全球變暖、干旱及水資源短缺日益嚴重，人工影響天氣成為氣象防災減災的重要手段。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用最廣泛的方式之一。闡述了棗莊地區人工增雨現狀，重點探究了人工增雨對棗莊地區的農業生產、森林防火、空氣環境的影響，并對棗莊地區人工增雨高質量發展進行了初探，以促進人工影響天氣技術的高質量發展。

關鍵詞：人工增雨；農業生產；森林防火；空氣環境；高質量發展

中圖分類號：P481 文獻標志碼：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，開發云中潛在的降水資源，增加降水量[1]。其根據不同云層的物理特性，選擇合適時機，利用飛機、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型大陸性氣候，兼具南方溫濕氣候和北方干冷氣候的特點。受自然地理環境、季風和人類活動的影響，棗莊地區氣象災害及其衍生災害種類較多，干旱、森林火災及沙塵等災害性天氣頻發。做好人工增雨工作，對棗莊地區工農業生產、經濟發展及生態文明建設具有重要的指導意義。

棗莊地區一般以人工火箭為主，高山煙爐為輔的方式進行增雨作業，從而達到緩解旱情，凈化空氣等目的。當前，棗莊市共有人工影響天氣作業點12個、煙爐6座、人工增雨作業車輛6部，火箭發射架6部，其中9 394廠BL-1型火箭發射架3部，陜西中天WR- 98火箭發射架3部，均為拖掛式。作業設備具體分布情況為滕州市、嶧城區、臺兒莊區各有9394廠BL-1型增雨火箭發射架1部，市中區有WR-98增雨火箭發射架2部，薛城區有WR-98增雨火箭發射架1部，山亭區有增雨燃燒煙爐6座[1]。

結合工作實際，從農業、森林、空氣3個方面探究人工增雨對棗莊地區的影響，并對棗莊地區人工增雨高質量發展進行了初探，以期最大限度地增加降水量，助力氣象高質量發展。

1 人工增雨對農業的影響

1.1 棗莊地區近5年旱情的概況

棗莊市是農業生產大市，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，棗莊旱災頻發。從氣象角度來看，干旱是指某時段內降水偏 少、天氣干燥、蒸發量增大的一種異常現象[3]。具有出現頻率高、持續時間長、波及范圍廣的特點。棗莊地區的干旱具有明顯的季節性特點，一般為春旱、夏旱和秋旱[4]。春旱通常出現在3—4月，此時正是春耕春播的時機，棗莊地區一般在春季種植玉米、馬鈴薯等，一旦出現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和后期的生長發育，還會阻礙果樹生長，如嶧城石榴、山亭櫻桃的發芽；夏旱通常出現在6—7月，此時間段常出現高溫天氣且日照時間長，如不及時降雨，將影響夏玉米等夏秋作物的出苗和生長；秋旱通常出現在9—10月，是棗莊地區夏玉米等作物成熟的關鍵期，如出現干旱，不僅會導致夏玉米減產，還會影響冬小麥的播種日期。

隨著干旱頻率的增加，農作物的受災面積也隨之增大，嚴重影響農作物產量及農民的收入。2019年棗莊市出現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%，據農業部門統計，截至2019年6月25日，棗莊市受旱面積達到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%，全市范圍出現不同程度的旱情。據市農業農村局調查，截至11月10日，全市小麥受旱災面積約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，未出現旱情。2022年5月下旬至6月中旬棗莊市出現明顯旱情，據棗莊市氣象局衛星遙感監測圖（2022年6月7日），棗莊市大部分地區出現輕旱，其中山亭東北部、市中東部出現重旱。全市共約9.9萬hm2農田受旱，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田旱情，助力農作物生長

針對不同程度的旱情，棗莊市氣象部門密切關注天氣變化，抓住有利時機，積極組織人工增雨作業。2019年夏旱導致玉米等作物生長緩慢，葉片發黃打蔫。氣象部門分別于6月28日、7月23—24日開展全市增雨作業，發射人影火箭彈36枚。此次增雨作業增加了土壤墑情，提高了土壤質量，保障了玉米等作物抽穗開花，穩定了糧食產量。2020年秋旱造成小麥出苗緩慢、受災嚴重，針對這種情況于11月17日開展人工增雨作業，發射人影火箭彈16枚、燃燒焰條6根。此次增雨助力了小麥根系生長、發芽出苗，為小麥提供了充足的水分，保證了小麥的產量。2022年農田受旱嚴重，占總面積56.7%，氣象部門于6月13日開展增雨作業，此次作業為夏玉米播種出苗創造了有利條件，保障了夏玉米的生長發育。針對2023年的降水偏少，開展人工增雨作業2次，發射人影火箭彈36枚、燃燒焰條54根，約合增加水量0.3億m3。此次作業緩解了農田旱情，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 棗莊地區森林火情分析

森林火災的發生與氣象條件息息相關，當連續出現干旱、少雨、高溫、大風時，林內可燃物極易燃燒和蔓延。根據市森林草地防滅火指揮部辦公室發布的森林火情火災通報統計，截至12月21日，2023年發生火情25起，均發生在春季，其中3月6—15日發生9起，3月31日—4月6日發生13起。

當前，棗莊市森林火險氣象等級預報方法主要采用山東省森林火險氣象等級方法，根據《山東省森林火險氣象等級預報標準》，森林火險氣象等級劃分為5個等級，從低到高分別為一級、二級、三級、四級、五級，對應低風險、較低風險、較高風險、高風險、極高風險，如表1所示。棗莊市氣象臺近2年共發布高森林火險氣象等級（五級）15次，如圖2所示。由圖2可以看出，近2年棗莊地區高森林火險氣象等級均出現在春季，其余季節未出現，具有明顯的季節性特點。由此可見，棗莊地區林火呈季節性特點，春季易發。

2.2 人工增雨有利于植被生長，降低森林火險氣象等級

大氣溫度上升會導致植物呼吸氣孔關閉，從而限制光合作用，造成植物生長速度減緩、死亡率升高。嚴重的干旱可造成樹木出現水力失衡，降低森林生產力并導致樹木死亡。當全球升溫達2或4 ℃時，高溫會促進呼吸作用，使之強于光合作用，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，補充水分，有利于樹木光合作用和生長發育，降低樹木的死亡率。

隨著全球氣候的變化，森林極端事件發生的頻率也逐步增加，如火災、颶風等，使森林退化日益嚴峻，其中火災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、平均風速、溫度、相對濕度、積雪深度等要素研發了森林火險氣象等級客觀算法。由此可見，除了平均風速與溫度，其余要素均與降水有關。因此，對于森林來說，在干旱少雨的季節，增加降水量可有效降低森林火險氣象等級和發生火情火災的概率，有利于植被的生長。

3 人工增雨對空氣環境的影響

3.1 沙塵天氣

沙塵天氣是指風將地面塵土、沙粒卷入空中，使空氣混濁的一種天氣現象，主要影響棗莊地區的春季。氣象學上將沙塵天氣分為浮塵、揚沙、沙塵暴、強沙塵暴和特強沙塵暴五類。2021年3月15—17日、28—29日，受蒙古氣旋和冷空氣影響，棗莊地區出現兩次外部輸送造成的沙塵天氣，空氣質量指數（AQI）一度達到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影響，棗莊大部分地區發現沙塵天氣。漫天黃沙遮蔽太陽光照，導致能見度下降，嚴重影響交通安全。同時，大氣中可吸入顆粒物增加，加劇大氣污染，導致空氣質量惡化，威脅人類健康。沙塵暴過程使得土壤風蝕，沙漠化加劇，對農田土地生產力也會造成嚴重的破壞。

3.2 人工增雨有利于凈化空氣

棗莊地區降水時空分布不均，屬于典型的季風性氣候，往往夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。沙塵暴春季多發，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，伴有強大的西北風，不穩定的大氣層結狀態容易發生沙塵暴。當雨水遇到塵土在天空中下降時，會吸附空氣中的泥沙，塵土會隨著雨水落下，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 人工增雨作業高質量發展的路徑

4.1 強化組織領導，加大地方投入

人工增雨作業是防災減災、保障農業發展、改善生態環境的一種有效措施。地方政府應高度重視人工影響天氣作業，推進人工影響天氣高質量發展。一是加大對人工增雨工作的支持力度，做好有關工作協調；二是建立健全科學的工作機制，明確責任和分工；三是優化升級人影作業裝備，探索新方式、高科技領域增雨作業模式。地方政府要認識到人工增雨作業的必要性和緊迫性，同時也要加大經費投入力度，保障人影裝備充足和有計劃地升級和更新。氣象部門要強化資金的使用和管理，提高資金利用效率，及時升級更新人影作業裝備，探索高科技新型人影作業方式，加快完善基礎性建設，推進建設符合標準的固定作業點及彈藥儲存庫，進一步提高棗莊市人工影響天氣作業水平。

4.2 加強部門合作，提高空域批復率

人工增雨作業是一項復雜的工程，不僅僅需要氣象部門，還需要民航等部門的合作。目前，棗莊作業空域申請方式落后，時效性低，批復率不高，嚴重影響增雨作業。有時人員、裝備、時機均已到位，但空域申請失敗，導致整個作業未能得以完成。因此，要加強部門間合作，任何部門都要意識到人工增雨是一項保障民生的重大工程，部門間要協調統一，政府也要加強對人工影響天氣的組織和協調，避免延誤時機，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量發展合力。

4.3 優化站點布局，提高增雨效能

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

2 400 km2，僅占全市總面積的52.9%。部分作業點周圍為高標準農田，兩旁的樹木經過長時間生長，高10余m，限制了作業方位角和仰角的設定。因此，需進一步增加作業點數量，提高作業站點質量，積極推進站點選址標準化、規范化。選擇既能為當地農業生產、森林保護等帶來明顯效益，視野開闊的地方進行作業。

4.4 加強科技支撐，培養高素質人才

氣象部門要在每年增雨作業前，對作業人員進行資質審查，對審查合格人員進行培訓。培訓要注重將理論與實踐相結合，既要學習有關法律法規和專業性知識，又要學習火箭發射操作等實際訓練。在作業人員每次作業后，還要及時總結經驗，彌補不足，進一步提高增雨作業水平。指揮人員要科學指揮作業，提高監測能力，密切關注天氣變化，充分利用衛星云圖、雷達回波判定增雨時機，并決定作業部位和用彈量，提高作業精度。

5 結束語

人工增雨是氣象防災減災的重要手段，是人工影響天氣的重要形式之一。棗莊地區氣象災害種類繁多，如干旱、雹災、沙塵暴等。人工增雨作業有利于改善土壤墑情，緩解農田旱情，推動當地農業發展；有利于植被生長，降低森林火險氣象等級；有利于凈化空氣，減少沙塵。未來，應當加大科研力度，提高增雨效率，研究增雨效果，最大限度地發揮人工增雨的作用，促進氣象高質量發展。

參考文獻

[1] 馬蘭香，田加才，王治國.山東棗莊農作物種業科技創新情況調研報告[J].中國種業，2021（12）：57-59.

[2] 孫榮強.干旱定義及其指標評述[J].災害學，1994（1）：17-21.

[3] 王倩.棗莊市農業氣象災害分析及防御措施[J].農業災害研究，2022，12（8）：149-151.

[4] 曾子航.全球氣候變化對森林的影響與啟示[J].綠色中國，2022（8）：60-63.

[5] 吳進，李琛，朱曉婉，等.2021年和2022年春季中國北方地區沙塵氣象因素和沙源地條件異同[J].大氣科學學報， 2023，46（6）：950-960.

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