人工影響天氣在營口市農業氣象防災減災中的應用

收稿日期：2023-12-10

作者簡介：崔福濤（1990—），男，遼寧鞍山人，工程師，研究方向為人工影響天氣。#通信作者：耿樹江（1966—），男，遼寧開原人，正高級工程師，主要從事大氣物理與大氣環境工作。E-mail：3369168665@qq.com。

摘 要：在“雙循環”背景下，農業產業結構調整逐漸加快，對農產品的流通起到了良好的影響。然而，目前看來，隨著全球變暖等環境問題的加劇，農業氣象災害的發生頻率明顯提升，發生規模也明顯擴大，對農業生產造成了一定的負面影響。工作人員應當重視借助人工影響天氣技術，通過人工降雨、降雪、防雹、防霜等措施的實施，為農作物營造更為良好的生長環境，助推農業經濟的穩步發展。概述了營口市地理氣候環境及人工影響天氣技術，分析了人工影響天氣在營口市農業氣象防災減災中的具體應用，并提出了幾點對策。

關鍵詞：人工影響天氣；氣象防災減災；對策；營口市

中圖分類號：P48 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）04–0-03

氣候對人們的生活具有深遠影響，為保障人們的舒適生活，應用人工方式改變天氣環境已經成為推動社會發展的重要趨勢[1-2]。人工影響天氣作業方式可以通過在空中發射化學試劑改變云層結構而進行人工降水、降雪等。就目前的發展現狀來看，人工影響天氣技術在農業生產中能夠有效防止干旱氣候對農業生產造成的影響，也可以有效避免雪災、冰雹等自然災害。在我國國民經濟不斷增長的背景下，自然災害對農業生產造成的影響已經成為不容忽視的問題，在現實發展中，工作人員要靈活運用人工影響天氣技術保障農業生產質量。

1 營口市的概況

1.1 地理環境

營口位于遼寧省南部，地處遼東半島中樞，渤海東岸，大遼河入海口處，地形自東南向西北逐漸傾斜，自然形成東部山區、中部丘陵、西部平原的地貌特征[1]。整體呈現出“五山一水四分田”，山、水、田的面積分別占全市總面積的27.0%、31.6%和41.4%。地理環境對氣候的影響是多方面的，主要表現在地理緯度、海陸分布、地形地勢等對大氣候的影響，地表植被、濕地水體等對小氣候的影響，影響的直接結果表現為形成一定范圍的溫度、降水、風向風力、相對濕度等氣候要素。

1.2 氣候特征

氣候資源是指光、熱、水、風及可開發利用的大氣成分，是人類生產和生活不可缺少的自然資源，合理開發利用氣候資源對經濟社會可持續發展具有十分重要的意義。營口氣候資源較為豐富，其氣候特點是冬季漫長寒冷，夏季溫熱多雨，春季干燥多風，秋季涼爽宜人，四季分明，雨熱同季，屬大陸性季風氣候。按照氣候帶劃分，屬暖溫帶季風氣候，氣候大區（以干燥度劃分）為亞濕潤區。

營口地區熱量條件較為充足，沿海平原及丘陵地帶的熱量條件在遼寧省僅次于大連地區。年平均氣溫9.3～9.8 ℃，≥10 ℃天數為175～180 d，≥10 ℃積溫為3 595～3 754 ℃·d，最冷月（1月）平均氣溫低于-8 ℃，1月平均最高氣溫為-4～-3 ℃，屬暖溫帶[2]。營口地區降水量適中，年均降雨量在631.3～652.2 mm，最大小時降雨量可達80 mm以上，農作物生長期間（4月下旬至10月中旬）降水量為508～555 mm，干燥度系數（作物生長期可能蒸發量與同期降水量之比）接近于1，屬濕潤與亞濕潤交界區。營口地區光照條件優越，年日照時數最高為2 950 h，多于省內大部分地區，與遼寧省西部半干旱地區持平，屬光能較豐富地區。由于營口具有的特殊地形和氣候條件，當地往往多發氣象災害：春季易發生干旱，夏季易出現暴雨及洪澇，春秋季多大風、冰雹，冬季常出現寒潮、大風雪。由氣象災害帶來的次生災害，如泥石流、風暴潮等也偶有發生。

2 人工影響天氣的概述

2.1 人工影響天氣的概念

人工影響天氣主要是指以人工及人為操作形式影響局部天氣情況，在農業領域中以人工影響天氣也是防災減災的主要技術手段之一。為了進一步保障農作物正常生長，提升農業生產活動的開展效率和實施效果，農業氣象始終是重中之重。對此，氣象部門與農業部門需要緊密協調，積極配合，在農業氣象預測中始終保持精準、有效的工作原則，在必要條件下可以應用人工形式影響某一區域的天氣狀態。

從技術落實的角度來看，人工影響天氣技術手段最早出現于20世紀40年代末，最早由美國朗格繆爾進行技術實驗發展，截至當前，人工影響天氣已經在各領域廣泛應用深入實踐，受到了社會各界的廣泛關注。也正因如此，人工影響天氣成了氣象領域的重大實踐和進步之一。現如今，人工影響天氣不僅僅局限于人工降雨技術，還可以充分利用氣候資源，并配合飛機、火箭、高射炮等多種類型的運載工具和科學技術手段，實現對局部天氣的人工影響，進而實現降雨、防災、防霜、消霧等多重農業氣象目標。

2.2 人工影響天氣的技術原理

2.2.1 暖云人工增雨的原理

暖云是云體溫度超過0 ℃，且云頂溫度不足0 ℃，

同時有過冷云滴存在的云[3]。暖云產生的自然降水是氣流攜帶水汽進入云中，以凝結核為核心，凝結后形成的云滴，下落到地面后就成了降水。若是降水較小或沒有降水出現，可利用人工方式引入大水滴或有大水滴的物質出現，進而引發降水或增加降水量。

2.2.2 云的動力催化原理

由于冷云催化的影響，云中會出現大量冰晶，這個過程會釋放大量潛力，改變積云的宏觀動力，隨后引發降水天氣。由于云內外間有溫差，會進而產生浮力，同時會影響積云的上升氣流速度。發展較旺盛的積雨云涵蓋了較多的過冷水滴。若是在冷云中播撒大量成冰的催化劑，短期內則會導致過冷水滴凍結，積云快速上升，且云體不斷擴大，導致云體內水分不斷增加，繼而出現強降水天氣。

2.2.3 冷云人工增雨原理

冷云包含了過冷水滴、冰晶和水汽，即溫度在0 ℃以下的云，而對云中冰水進行轉化則是降水天氣出現的關鍵。若將催化劑播撒到0～30 ℃的過冷卻云中，將會產生人工冰晶，經過蒸凝后會出現降水天氣，這就是人工增雨。

2.2.4 人工防雹原理

（1）過量播撒催化劑。是指大量的過冷卻水累積到冰雹云上部，該區域也是冰雹生長位置。在累積帶內會出現緩慢上升的氣流，再加上四周低溫，極易產生雹胚。雹胚在與過冷水滴多次碰撞后，會增大體積，再加上上升氣流作用，為冰雹天氣的出現提供了有利條件。若是將一定量的冰雹胚胎引入至累積區，會降低水分濃度，不利于冰雹的形成。（2）云中爆炸。將人工增雨防雹炮彈發射到云中，使其炸裂，該過程會形成沖擊波，使冰雹出現震動，云層中過冷卻液態水含量也會下降，冰雹變軟后不利于冰雹體積的增大。

3 人工影響天氣在農業氣象防災減災中的應用

3.1 人工增雨

人工增雨主要是通過人工影響天氣的方式進行干預，利用自然降水原理和人工降雨操作，結合不同云層的特點和情況，借助飛機等設施向其中噴灑降雨催化劑，促使云滴迅速凝結碰撞成雨滴，下降到地面，從而確保農作物能夠正常生長[4-5]。

營口市春季干旱情況較為嚴重，4月下旬左右降水量相對較為集中，因此大田農作物播種時期多集中在此階段。但與此同時，營口市年際降水量變化情況較為明顯，大部分年份4月中旬的降水量小于10 mm，干旱情況明顯，對當地春播影響嚴重。因此，需要通過人工增雨的方式緩解農業種植過程中的干旱問題。

3.2 人工防霜

霜凍是農業種植過程中的主要災害，對農作物產量和質量的影響較大。營口市一年內寒冷天氣占比較高，且溫差較大，不利于作物播種和生長發育。在幼苗培育和移栽期間，營口市存在持續低溫天氣，低溫冷害發生頻率在9%左右，極端低氣溫甚至可達到-31.4 ℃。

此外，10—11月，營口寒潮和冷空氣的出現頻率相對較高，并伴有大風，對于農業種植影響十分嚴重。當前，常見的人工防霜措施主要為煙熏處理，工作人員應根據當地實際天氣情況，選擇適當時間，在作物種植區域進行燃燒煙熏，以調節農作物周圍環境的溫度，降低霜凍的影響。

3.3 人工防雹

冰雹天氣對于農作物危害影響嚴重，且常伴隨大風、雷暴等不良現象，破壞性較強，主要損壞植物莖葉和果實，降低農作物質量和產量。經過對營口市天氣情況的統計分析發現，其冰雹天氣出現的概率相對較高，時間較長，長達25～36 d。在實際進行人工防雹作業的過程中，工作人員可通過撒播催化劑、爆炸等人工方式影響云層，抑制云層中冰雹的形成和生長，以此避免冰雹降。人工防雹的主要作業內容包括冰雹預報、防雹措施以及效果檢驗。

3.4 人工增雪

人工增雪也是解決區域季節性干旱的重要措施，與人工增雨的原理相同。人工增雪本身難度較大，對天氣條件要求更高，一方面，需要具備充足的水汽，要求冷云中包含充足的小水滴和小雪晶，從而通過噴灑催化劑，促使雪晶快速增長并克服浮力落到地面。另一方面，對云層的厚度、高度等也有一定的要求，過厚、過高或者過低的云層都不利于人工降雪作業。冬季人工降雪不僅有助于緩解土壤干旱和補充水量，還能夠有效抑制病蟲害發生，為次年農作物的種植栽培提供良好的環境條件。

4 人工影響天氣在農業氣象防災減災中的措施

4.1 做好人工影響天氣作業前的準備工作

第一，相關部門要提前發出或公布人為擾動的預警信息，在作業前對操作者進行培訓，每年定期檢修，以保證作業的安全。同時，相關部門要做好后勤保障、經費預算、彈藥采購、設備更新等工作，并定期進行安全檢查，確保安全制度得到切實落實[6-7]。

第二，要把握時機，積極采取人工增雨防雹措施。根據區域氣候、短期氣象預報，各級有關部門運用現代技術，提前制訂人工影響天氣的工作計劃，保障農業生產，科學地利用云汽云團，從多角度、多方位地解決干旱問題。

第三，在春季、秋季重點防火期，相關部門應聯合相關部門開展人工增雨（降雪），確保群眾的生命財產安全。在強對流冷渦天氣高發期應加強相關部門的預報、應急聯動，積極主動地進行人工降雪、人工防雹，以增強人影工作的及時性和科學性。操作人員要積極主動地適應新時期的農業生產模式，為農業生產提供更好的配套服務，優化操作場所、操作模式，提高人工影響天氣的工作效率，增強災害防治能力。

4.2 使用數字信息技術，優化氣象預報能力

近年來，在信息時代的大環境下，大量先進的信息技術應運而生，為氣象防災減災工作的實施提供了一定的助力[8]。為實現對人工影響天氣的優化利用，工作人員可將數字信息技術引入至氣象預報與氣象防災減災工作中，提升工作質量。例如，強化對大數據技術的應用。工作人員可利用此類技術，收集、整理和分析海量的氣象數據信息。傳統的氣象觀測手段往往受限于時間、空間和資源等因素，獲取的數據量相對有限。技術人員可借助大數據技術，實時、全面地收集各種氣象要素數據，包括溫度、濕度、氣壓、風速等，獲取更加詳盡和精確的氣象信息，為人工影響天氣的實施提供更全面的分析、決策依據。

整體看來，數字信息技術在氣象預報工作中的應用價值：第一，數字信息技術能夠改善氣象預報的時效性。通過快速實施數據傳輸，工作人員可觀測氣象數據，并使用預測模型計算結果，迅速傳遞給決策者和應用人員，幫助相關人員準確把握天氣變化的趨勢，選擇最佳的干預時機和方法，提高人工影響天氣的應用效果。

第二，數字信息技術能夠促進氣象數據的可視化和共享。通過數據可視化的方式，可將復雜的氣象數據以直觀、易懂的形式展現出來，便于決策者理解、利用，促進對氣象數據的共享和交流，實現各個部門和機構之間的數據互通，方便相關工作者更好地應用人工影響天氣技術。

4.3 其他措施

（1）提高服務水平。發揮人工影響天氣趨利避害作用，做好糧食生產功能區、重要農產品保護區以及特色農業產業帶的抗旱、防雹等作業，切實保障糧食安全和農產品有效供給，以及更好地服務防災減災。

（2）發揮人工影響天氣工作的獨特優勢。在應對干旱、異常高溫、森林火災、冰雹等自然災害中，適時開展作業，降低災害損失，保護人民群眾生命財產安全。加快人工影響天氣作業由增雨防雹減災向服務生態環境拓展，進一步提升生態文明建設的保障能力[9]。

（3）提高發展質量。市氣象局會同各地區、各部門要持續加強基礎業務建設，加快推動人工影響天氣現代化作業裝備更新升級，不斷提升精準、科學、安全作業能力；要持續加強關鍵技術攻關和人才隊伍建設，提升人工影響天氣的科技內涵和創新支撐，力爭在作業條件監測預報、科學試驗和技術應用上取得新突破；要共同守住安全底線，將人工影響天氣工作納入安全保障體系，履行好氣象、公安、應急等行業安全監管責任，加強作業裝備、彈藥全流程安全管理，確保人工影響天氣工作安全發展。

5 結束語

在新時代發展進程中，我國農業領域的發展速度越來越快，為進一步保障農作物順利生長，推進農業現代化改革，需要真正落實農業防災減災，發揮人工影響天氣作業在農業氣象防災減災中的重要作用和價值。當前農業氣象防災減災領域應用的人工影響天氣技術主要涵蓋人工增雨、人工防雹、人工消霧等。相關部門應進一步發揮公共預警平臺的作用，廣大農戶需要不斷提升防災減災意識，在日常生活和農業生產中提高對災情信息的了解，及時應對不同類型突發風險和氣象災情，最大限度地減少損失。

參考文獻

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