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历史篇:为给天气“捣个乱”,科学家的努力超乎想象

来源:中国气象报   发布时间:2018年09月12日15:44
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中国气象报记者 孙楠

中国气象局人工影响天气作业飞机。

  在古代,每逢久旱不雨时,古人会祈天求雨,期待神灵相助,古籍中多有记载古人请壮汉擂鼓、敲锣祈求降雨的故事。

  清代的《广阳杂记》载有:“夏五、六月间,常有暴风起,黄云自山来,必有冰雹,土人见黄云起,则鸣金鼓,以枪炮向之施放,即散去。”这是历史上第一次清楚记载用土炮轰击雹云,以减轻冰雹对农作物收成的影响。

  祈雨可能全凭运气,但土炮轰击则有些误打误撞——在合适的天气条件下,火药的颗粒物会让雨形成得更容易,或者它们爆炸会扰乱局地气流,从而引发降雨。

  科学家真正摸清如何对着天气“捣个乱”,大约在19世纪二三十年代。当时,有个叫贝吉龙的瑞典人很善于观察,他发现,极小的冰核可以吸收水汽,使过冷却水滴变为大冰粒子,让自己逐步变大,大到足以成雨落地。这一发现便是冷云降水过程的主要机制。

  紧随其后,1938年,美国科学家霍尔顿在麻省理工学院试验站用吸湿性物质(CaCl2)播入暖雾中进行消雾,这是首次符合物理原理并获得成功的人工影响天气科学试验。1939年,德国科学家芬德生从数以千计的降水云中观测证明,贝吉龙的假说是成立的,并进一步完善了这一理论,被称为“贝吉龙-芬德生”理论。

  再下一个里程碑当属美国人文森特·谢弗和英国人冯内古特。文森特·谢弗发现干冰能够提供大量冰晶,冯内古特则找到了有效的、可以作为冰核的物质碘化银。这一发现开创了人工影响天气的新时代——若是把干冰和碘化银送入充满水汽的云中,人工影响天气便可不拘泥于论文中。

  在随后长达半个多世纪的试验中,美国、澳大利亚、以色列、俄罗斯、法国等超过100个国家,做了各种尝试。

  我国最初的人工影响天气试验要数20世纪50年代初的山西消雹。1950年7月6日的《山西日报》记载,“为防春雹,开春就部署土炮土枪,并由民兵组成观天组、炮手组、防雹站等。特别是当年5月25日天气陡然闷热,武乡县151个村庄警觉起来,当西北方黑云压顶移来时,上北漳的土炮首先攻击,打向云头,引发上千门土炮土枪齐击云体,迫使雹云四散,仅下少许雨点。”科学家认为云底与地面间的气流可以被土炮干扰,进而起到四两拨千斤的作用,改变了天气形态。

  这种自明代开始就流传的土办法颇有群众基础,当时,有的县建有专职指挥部,民间甚至流传出一些经验,如“打云头,云转向;打云腰,雹云裂;打云尾,防不住”“打早不打迟,打头不打尾”。

  我国第一次通过飞机作业影响天气发生在1958年的吉林。那年,吉林省自春迄夏降水稀少,农田缺水,水库容水不足,发电也困难。吉林省气象局开始考虑模仿国外的办法进行人工增雨。他们一方面请苏联专家协助制造干冰,一方面又学习了刚刚编译的世界气象组织人工影响天气的资料,还争取到中国科学院地球物理研究所的技术协助。终于,他们在有利天气条件下,采用飞机在云中播撒干冰及碘化银的方式,造雨成功,开创了我国飞机播撒干冰人工影响天气的第一步。

  试验成功,理论则需更加精进。可能让人想不到的是,在我国人工影响天气事业初创阶段,几乎所有相关领域的大科学家都曾投身其中。如赵九章、顾震潮、钱学森、叶笃正、施雅风、谢义炳……20世纪60年代初,人工影响天气开始专业化发展,干冰碘化银等制备技术、催化剂研发技术都有很大发展,1968年,在顾震潮的培养下,周秀骥的《起伏条件下的暖云降水理论》作为我国人工增雨方面的第一部理论专著出版。

1974年,在吉林省白城地区洮南县大通公社首次进行了“三七”高炮增雨试验。

  到了上世纪七八十年代,科学家开始建云物理实验室。实验室需要超大的云室罐子,在这里检验哪种方式的人工影响天气作业最有效。通过北京市政府特批,100立方米的云室罐子连夜送到北京,之后人们在罐子外面盖好房子,开始新型催化剂研制。

2003年10月,美国犹他州大学著名人工影响天气专家田教授受邀介绍液态二氧化碳最新科研成果。

  回望历程,正如我国已故大气物理学家王鹏飞教授回忆的那样,“人工影响天气研究科学步履经历了波折和发奋,在探索中摸索经验,在评论中理清思路,在研究中获得真知。”我国使用地面碘化银烧炉、高炮和火箭、飞机等方式进行人工影响天气作业的格局逐渐开始形成。

(来源:《中国气象报》2018年9月12日四版 责任编辑:王美丽)

  

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