人工影响天气作业在气象防灾减灾中的作用分析

刘沫彤

赤峰市气象局，内蒙古赤峰 024000

气象灾害会对人类社会和经济造成巨大的影响，如暴雨洪水、干旱、台风和飓风等，这些灾害不仅会导致人员伤亡和财产损失，还会破坏农业、能源和交通等基础设施，严重威胁社会稳定和经济发展。为了减少灾害风险和保护人们的生命财产安全，人工影响天气作业作为一种防灾减灾手段被广泛应用。人工影响天气作业包括云雾减灾、防雹、降雨增雪和抗旱等措施。通过人工干预气象过程，可以调节降水分布、减弱风力和降低灾害风险。人工影响天气作业的研究和实践经验表明，通过合理的技术和方法，可以在一定程度上改变天气形势，减轻灾害的影响。因此，深入研究人工影响天气作业的机制、效果评估和可持续发展策略，为进一步提高防灾减灾能力提供科学依据和决策支持具有重要意义。

1 人工影响天气作业在气象防灾减灾中的作用

1.1 预防洪涝灾害

洪涝灾害是由极端降水引发的自然灾害，会给人类生命财产和社会经济带来严重损失。人工影响天气作业通过调控降水过程，可以有效预防和减轻洪涝灾害的发生与影响。通过调整降水时空分布，避免降水过程集中和暴雨发生。通过云种植、云间种植、降雨增强、降雨减弱等技术，可以合理引导和调节降水过程，使降雨分布更加均匀，降低暴雨的发生频率和降水强度，降低洪涝灾害的风险。通过人工影响天气作业，可以提前对降水过程进行干预和调整，防止降雨量超过地表承载能力，通过改变云体内的水含量和云粒子大小，调节降水的强度和时间，避免过量降水导致的洪水灾害[1]。此外，人工影响天气作业还可以调控降水对地表径流的影响，减缓洪水形成和发展的速度。通过减少降雨对地表的冲击力和径流量，可以延缓洪水的泛滥过程，为人们争取更多的逃生和救援时间，减轻洪涝灾害的损失。

1.2 干预风暴和台风

风暴和台风是强风和暴雨相结合的极端天气现象，常伴随洪涝、风害、海啸等灾害，对人类生命财产和社会稳定造成巨大威胁，人工影响天气作业通过减弱风暴和台风的威力和降雨量，可以有效控制其危害。人工影响天气作业可以通过云间种植、云体激活和降雨减弱等技术，可以减缓风暴和台风的发展和增强过程，通过干预云体的动力结构和湿度分布，可以削弱风暴和台风的风力和降雨强度，降低其对人类和建筑物的破坏性。人工影响天气作业还可以调整风暴和台风的路径，使其避开人口密集地区和重要基础设施，通过引导和干预大气环流，可以改变风暴和台风的移动方向和速度，减轻其对人类安全的威胁[2]。此外，人工影响天气作业还可以通过增加对流层中水汽含量和云量的调控，减缓降雨的下降速度，减少降雨强度和降雨量，从而减轻洪涝等降水引发的灾害。需要强调的是，人工影响天气作业在控制风暴和台风中需要科学谨慎，避免不可预知的负面影响。准确的气象监测和预报，以及科学的决策和应急响应措施是保证干预效果的重要保障。

1.3 减轻冰雹危害

冰雹是一种固态降水，直径＞5 mm的冰粒以高速坠落，对农作物、建筑物和人类活动造成严重破坏，人工影响天气作业通过干预云体和降水过程，可以减少冰雹的形成和降落，减轻其对人类生命财产的危害。人工影响天气作业主要通过改变云层内的温度和湿度条件，降低冰雹粒子的形成和生长速率，以减轻冰雹的形成。具体操作可能包括：(1)云体激活。通过特定的技术，如使用干冰或其他催化剂，增加云层的活跃度，促进云中水汽的凝结。(2)冰核增加。向云体中释放含有冰核的物质，这些冰核可以作为水汽凝结的核，促进雨滴的形成，从而抑制冰雹粒子的生长。(3)凝结核数量增加。通过向云体中喷洒含有凝结核的物质，增加云中的凝结核数量，促进水汽向雨滴的转化，通过调控降雨颗粒的大小和密度，可以使冰雹经过融化过程，从而减轻其对农作物和建筑物的破坏[3]。人工影响天气作业还可以通过调整云体和降水的空间分布，使冰雹集中在较少人口密集地区，减少其对人类安全和财产的威胁，通过引导云体发展和控制降水位置，减轻冰雹在特定地区的影响。

1.4 增加干旱地区的降水

干旱是指某地区因长期无雨或少雨，导致河流、湖泊水量减少，以及土壤、地下水含水层中水分亏缺的自然现象，会给农业生产、水资源供应和生态环境造成严重影响。人工影响天气作业可以通过云间种植、云体激活和增雨等技术，刺激云体发展增加降水量，为干旱地区提供所需的水源，减轻旱灾对农业生产和生活用水的影响。云间种植是通过向云中喷洒云凝结剂或云种子，改变云滴的物理和化学特性，促使云滴结晶成降水粒子，从而增加降水量，云间种植的关键是选择合适的云、喷洒适量的云凝结剂和种植技术。研究表明，云间种植可以在一定程度上增加干旱地区的降水量。例如：中国西北地区是世界上干旱程度最高的地区。在该地区，通过云间种植技术，2019—2021年，共实施了多次云间种植作业。结果显示，云间种植使得降水量较无处理情况下增加了15%以上，其中某些地区的增雨效果甚至超过30%。这些额外的降水量对农业灌溉、水资源补给和生态恢复具有重要意义。此外，研究发现，云间种植能够引导降水向目标区域移动，使得干旱地区得到更为均匀的降水分布，延长降雨持续时间。通过调整降水颗粒的大小和密度，可以使降水更容易渗入土壤，减少水分流失和蒸发，保证可持续水源供应，有利于土壤水分的补给和植物的生长[4]。

1.5 提高防雷抗灾能力

雷电会对人类生活和农作物产量造成严重影响，通过人工影响天气技术，可以干预云系的电荷分布和水汽条件，可以有效降低雷电的发生频率和强度，减轻其对社会经济和农业的危害。例如：通过云间种植技术改变云层中的电荷分布，减少云间放电的可能性，从而降低雷电发生的概率。通过建立健全的防雷防雹监测与预警系统，可以及时掌握雷电和冰雹的发生情况，并提前采取相应的防护措施，减少人员伤亡和财产损失。在实际应用中，人工影响天气作业需要综合运用多种技术，如云物理过程模拟、雷达监测和气象预报等，不断提升防雷能力，确保其在气象防灾减灾中的作用最大化。

2 人工影响天气作业在气象防灾减灾中的具体措施

2.1 提高气象监测能力

准确、实时的气象监测是人工影响天气作业的基础，可以为决策者提供准确的气象信息，为干预措施的制定和实施提供科学依据。

第一，现代气象观测设备和传感器的精度和灵敏度不断提高，可以实现对大气温度、湿度、压力、风向风速等气象要素的高精度监测。同时，引入新型传感器和遥感技术，如卫星遥感、雷达探测等，可以实现对更广范围和更细致尺度的气象观测，提高监测的空间和时间分辨率。

第二，建立气象观测数据共享平台，促进不同地区、部门和国家之间的数据共享和交流，可以获得更全面、准确的气象信息，通过数据共享及时了解气象变化，准确预报天气灾害，为人工影响天气作业提供及时的基础数据。

第三，结合先进的气象模型和算法，增强气象预报系统的准确性和可靠性，提高天气事件的预报时效，加强对极端天气事件的监测和预警，及时发布预警信息，提醒公众和决策者采取相应的防灾减灾措施。

第四，应用人工智能、大数据和物联网等技术，构建智能化的气象监测和预警系统，实现对气象数据的自动采集、分析和处理，通过智能化系统，提高气象数据的处理效率和准确性，为人工影响天气作业提供更可靠的数据支持。

第五，提高气象人员的专业水平和技能，加强对气象监测技术的培训和学习，推动气象人员之间的交流和合作。建立国际合作机制，促进不同国家之间的气象技术交流和共同发展，共同应对气象灾害挑战。

2.2 提高天气预报精准性

通过增加气象观测站点，尤其是在偏远和人口稀少的地区增加观测设施，可以提高气象数据的空间分辨率和拓宽覆盖范围，可以更好地捕捉天气系统的演变和变化趋势，提高预报的准确性。气象模型是天气预报的核心工具，通过数值模拟大气的物理过程预测未来天气，调整模型的参数化方案、网格分辨率和边界条件，优化模型的物理过程和数值算法，可以提高模型的准确性和预报能力。将多种数据源，如卫星遥感、雷达观测、地面观测和气象探空等数据融合起来，可以综合利用各种数据的优势，增强预报的准确性，应用数据同化技术优化融合观测数据与模型，提高模型的初始条件，进一步优化预报结果。通过深入分析和统计历史数据，了解不同天气系统的特征和规律，进一步完善模型和算法，进行预报验证，与实际观测数据进行对比，评估预报的准确性和偏差，及时修正和改进预报方法。天气系统跨越国界，国际合作和信息共享对增强天气预报精准性至关重要，通过共享数据、经验和技术，各国可以相互学习和借鉴，保证天气预报的准确性和可靠性，共同应对气象灾害的挑战[5-6]。

2.3 提高气候模拟和预测能力

气候模拟和预测是通过数值模型和统计方法对气候系统进行建模和预测，为气象灾害的预警和应对提供科学依据。气候模型是对气候系统的数学描述，准确地模拟和预测需要考虑大气、海洋、陆地和冰雪等要素的相互作用，通过优化模型的物理参数化方案和过程描述，加强对气候系统的准确模拟，从而提高气候预测的可靠性。气候模拟和预测需要大量的观测数据作为输入和验证，因此提高观测数据的质量和时空分辨率，以及模型的计算能力和数据处理能力对提高气候预测的能力至关重要。加强观测网络的建设，包括气象站、卫星遥感等技术，提高数据的精度和时效性，为气候模拟和预测提供更准确的数据支持。借助高性能计算技术和并行计算方法，加快模型的运算速度，同时优化数据处理算法，提高数据的存储和分析效率。通过与实际观测数据进行对比，评估模型的准确性和误差范围，不断改进模型和算法，提高气候预测的可靠性和准确度。气候系统具有全球性的特征，各国可以共享气候数据、模型和技术，开展合作研究和交流，共同提高气候模拟和预测的水平，为全球范围内的气象防灾减灾工作提供支持[7-8]。

2.4 建立健全灾害监测与预警系统

建立健全的灾害监测与预警系统的目标是及时、准确地监测和预警各类气象灾害，以便采取相应的防护和应急措施。这包括气象观测站、卫星遥感、气象雷达、地下水位监测站等监测设施的布设，通过这些监测设施，可以实时监测降水、温度、风速等气象要素的变化，从而及时发现潜在的气象灾害。在监测到潜在的气象灾害后，需要通过灾害预警系统及时向相关部门和公众发布灾害类型、可能影响的地区、预计发生的时间等预警信息，以便采取相应的防护和救援措施。建立灾害信息数据库，收集和整理历史灾害数据、观测数据、模型预测数据等，形成完整的灾害信息体系，利用先进的信息技术，实现信息的快速传递和共享，增强灾害信息的时效性和准确性。通过不断改进预警模型和算法，增强预警的准确性。同时，结合大数据分析和人工智能等技术，对大规模的观测数据进行快速处理和分析，提供更精确的预警结果。建立完善的应急响应机制，包括预案制定、人员培训和资源调配等，以便在灾害发生时能够迅速采取相应的应对措施。同时，加强灾后恢复工作的组织和协调，包括灾后评估、重建规划和灾民救助等，促进受灾地区尽快恢复正常生产和生活秩序[9-10]。

2.5 提高应急响应和灾后恢复能力

在灾害发生后，及时、有效的应急响应和灾后恢复工作可以最大限度地减轻灾害造成的损失和影响。制定详细的应急预案，明确各级部门和责任人的职责和任务。加强应急队伍的建设和培训，着力提升综合应急管理水平。在灾害发生前要做好相应的规划和准备工作，包括建立灾后恢复规划、资源调配和资金安排等，在灾后恢复工作中，要注重生态环境的恢复和生产设施的修复，以促进受灾地区的快速恢复和发展。借助先进的技术，如遥感、人工智能等，提高灾后评估和监测能力，为灾后恢复工作提供科学依据。加强灾害知识的普及，通过宣传教育增强公众的气象灾害防范意识和自我保护意识，推动公众参与气象防灾减灾工作，减少灾害对人民生命财产的危害[11]。

3 结束语

作为一项重要的气象防灾减灾措施，人工影响天气作业在预防洪涝灾害、缓解旱灾风险、控制风暴和台风、减轻冰雹危害、增加干旱地区降水以及提高防雷防雹能力等方面发挥着重要作用。通过提高气象监测能力、增强天气预报精准性、提高气候模拟和预测能力、建立健全灾害监测与预警系统等措施，可以进一步增强人工影响天气作业的效果，有效减轻气象灾害的影响，保障群众的生命财产安全。