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1.1 什么叫人工影响天气!

在我国大陆,人工影响天气试验研究的启动应从1955年制定国家12年科学发展规划谈起。在讨论我国12年科学发展规划期间,著名科学家钱学森建议将人工降雨试验列入科学发展规划,当即得到中央气象局局长涂长望和中国科学院地球物理研究所所长赵九章的积极支持。

1956年1月25 日在毛泽东主席主持召开最高国务会议期间,在讨论并通过《1956年到1967年全国农业发展纲要草案》时,中央气象局涂长望局长向毛主席汇报说:“在新制定的《12年科学技术发展远景规划》中,已将人工降雨试验列入重要项目。“毛主席听了高兴地说:“人工造雨是非常重要的,希望气象工作者多努力。”毛主席这个批示既是对气象工作者的殷切期望,也是对人工影响天气研究工作的支持。从此,我国人工影响天气工作开始启动。

人工影响天气在我国的发展总体可以分为三个阶段,第一个阶段是以1958年在当年干旱最严重的吉林省率先成功进行人工增雨试验为开始,到1980年进行的一系列人工催化的试验和研究工作。第二个阶段是自1981年到1987年,在这个阶段主要是依据1980年底主管部门针对人工影响天气工作提出需加强科学试验和大规模作业要慎重的调整意见,我国进行的人工影响天气试验和研究活动情况。第三个阶段是1987年至今,在这个阶段我国人影天气工作在1987年国家气象局制定的《关于当前开展人工影响天气工作的原则意见》的指导下逐步走上了健康发展的道路。

1、第一阶段(1958-1980年)

为了具体实施12年科学发展规划,1958年1月中央气象局党组会议决定开展人工影响局部天气试验研究,会后涂长望局长邀请著名科学家和有关单位领导开会讨论如何开展人工降雨试验研究,建立飞行实验室,高山云雾观测试验站和培训技术人员等问题,并进行了分工。

图1.1.13 我国第一次飞机播撒试验(吉林) 图1.1.14 吉林人工降雨第一位飞行员:周正同志

吉林人工降雨飞机作业在长春第一次飞行后,降雨基地由长春转到吉林市,并于8月4日成立了人工降雨领导小组,吉林市长张文海任组长(左3)。

图1.1.13 人工降雨领导小组

为了缓解西北地区干旱和开发利用祁连山的冰雪资源,中国科学院地球物理研究所与甘肃省气象局、北京大学、中央气象局协作组成工作小组。1958年7月下旬叶笃正、顾震潮进入祁连山实地考察人工降雨条件。后于8月中旬在祁连山进行地面燃烧含碘化银丙酮溶液的焦炭、施放由气球携带的含碘化银丙酮溶液药剂的定时燃烧盒进行地基人工催化试验。受到吉林飞机人工增雨成功消息的鼓舞,工作小组于8月31日至10月3日先后在兰州、酒泉、榆中和祁连山共进行了18架次的飞机播撒干冰、盐粉人工降水试验,播撒干冰后观测到云底出现雨幡或雪幡的人工影响效果。同时在飞机上用云物理仪器观测了云微结构的资料。

图1.1.16 贺诗 图1.1.17 贺词

2、第二阶段(1981-1987年)

1980年底,根据党中央提出的“调整、整顿、提高”的方针,主管部门对人工影响天气工作提出了加强科学试验,大规模作业要慎重的调整意见。经过几年努力,无论在新型技术装备的引进和研制,还是在科学研究等方面都有了很大的改善和提高、同时缩减了作业次数和规模,减少了盲目性。1981年开始,实施了我国迄今为止范围最大、参加单位和人员最多,获得成果最丰富的“北方层状云人工降水试验研究”科研项目。期间,利用引进的PMS测量系统,于1982年改装了伊尔-14飞机一架,在我国北方多个省区进行了云微物理特征飞机探测。

3、第三阶段(1987年至今)

1987年以来,在认真总结前两个阶段的成绩和经验教训的基础上,国家气象局对一些政策的提法作了必要的调整,制定了《关于当前开展人工影响天气工作的原则意见》(以下简称《原则意见》)。《原则意见》的主要内容是积极慎重、稳步前进,强调人工影响天气由各级政府领导,加强科学研究,外场作业密切结合科学试验。在《原则意见》的指导下,结合需求,逐步扩大作业规模,重视现代化建设、作业科学水平和效益提高,组织开展多项研究计划,建设人工影响天气试验和作业基地,从此,我国人工影响天气工作逐步走上健康发展的道路。

人工影响天气业务科技发展

改革开发之后,特别是进入20世纪90年代以来,随着我国经济和社会的快速发展,在人工增雨解决水资源短缺、防雹减灾和提高重大灾害性天气的预测水平的巨大需求下,云降水物理和人工影响天气的研究和业务技术提高受到了极大的关注,科技投入明显加大。各地开展的以抗旱增蓄、防雹减灾、改善生态环境、扑灭林火等为目的的人工增雨(雪)作业,机场、高速公路、城市的人工消雾试验,以及保障大型社会活动的人工消雨和防雹作业试验等,均取得了积极成效,在某些领域也取得了明显的进展,主要表现在:

1、探测技术的提高

利用引进的云粒子测量系统(PMS)、多普勒和数字化天气雷达、卫星和自行研制的探测设备和技术(如地基和机载微波辐射计),开展了有关人工增雨和人工防雹的云降水结构、作业条件选择及其催化物理效果的试验研究;开始了云参数的卫星监测技术研究;研制了人工增雨和防雹的实时监测技术,大大扩展了探测范围、提高了探测质量和时空分辨,并为人工增雨和防雹提供了更加丰富的资料,综合提高了人工影响天气的探测技术。

2、催化技术的改善

人影工作在实验技术和催化作业工具上也取得了重大进展。对以碘化银为主要成份的复合核的成冰性能进行了系统研究,通过优选催化剂配方研制了高效碘化银焰剂,显著提高了成冰阈温和成核率,达到国际先进水平;研制了多种类型的焰剂式火箭、焰弹、飞机和地面发生器;开展了机载碘化银焰剂末端燃烧器催化设备的研制和液氮、液态二氧化碳致冷剂型催化设备的试验研究;开始了吸湿性焰剂的研制实验。这些新的催化剂和催化工具为提高人工增雨的作业水平和成效奠定了基础。

3、云降水数值模式的应用

我国先后研制了一维、二维、三维的对流云和层状云数值模式,在物理机制和催化原理的模拟和预报方面取得了有特色的成果,并在完善、细微地考虑微物理过程参数化和层状云、冰雹数值模拟等方面处于世界先进水平。研制的云降水物理过程方案耦合到一些中尺度模式中,在人工影响天气研究中显示出优势。一些模式已开始应用于人工增雨和防雹的方案设计、催化机理研究和效果检验,起到了减少盲目性,增强科学性的作用。

4、作业指挥系统的改进

随着气象现代化的发展,包括有信息监测、实时传输、数据处理和分析决策的省、市级人工增雨和防雹的作业指挥系统有了显著改进。主要特点是云降水综合监测系统和计算机通讯网络紧密联合,包括数值模拟等多项专家系统快速运行分析,可对云降水场的增雨潜力进行提前预测识别,科学决策,实时指挥作业,逐步减少了盲目性,提高作业的科学性。

经过50余年的不懈努力,我国初步建立了有中国特色的国家—省—地—县四级人工影响天气业务体系。在业务技术方面,国家级主要提供全国人工影响天气业务技术指导、装备技术支持和跨区域作业协调;省级业务主要有业务管理,作业(飞机增雨)组织、指导、科研和技术开发;地市级业务主要有业务管理,指挥高炮、火箭作业,作业指挥系统开发;县级业务主要有组织实施高炮、火箭作业,装备管护、信息收集。人工影响天气业务基本形成了以下技术路线:

① 依托天气气候预测预报、地面和高空观测、卫星和雷达实时遥感监测、部分运用云物理特种观测技术和设备以及数值模式等为手段的作业条件监测识别方法;

② 以飞机、高炮、火箭和地面发生器等运载工具播撒人工冰核(碘化银)、和致冷剂的作业催化手段;

③ 物理检验和统计检验评估相结合的作业效果评估方法。

图1.1.18 中国的人工影响天气业务规模

目前,全国有30个省(区、市)开展飞机、火箭、高炮、地面发生器等形式的人工影响天气作业,各地共租用增雨飞机近40架,投入高炮7200多门、新火箭发射架4300多部、小火箭发射架1400多部,人工增雨和防雹保护作业面积分别达到300多万平方千米和44余万平方千米,人工影响天气从业人员达到37000多人。各地人工增雨防雹地方财政年总投入4.5亿元左右。人工影响天气作业效益也越来越高,受到了各级政府和广大人民群众的肯定和赞誉。

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