要弄明白如何化云为雨要先了解大气水循环过程

2020-12-08 11:08:11来源：科技日报

12月2日，《国务院办公厅关于推进人工影响天气工作高质量发展的意见》(简称《意见》)正式发布，《意见》提出，要深入开展全球气候变化背景下的云降水和人工影响天气机理研究，着力在云水资源评估、作业条件监测预报、作业催化、效果检验和效益评价等关键技术上实现突破。

其实，人工影响天气的做法并非近年才出现。在抗旱减灾的强烈需求推动下，从1958年开始，我国就进行了大量的人工增雨(雪)作业。如今，随着对人工影响天气机理研究和关键技术的突破，人工影响天气作业愈发常见。然而，化云为雨，并非想象的那么简单。

人工影响天气

掌握云水资源是关键

要弄明白如何化云为雨，需要先了解大气水循环过程。

大气水循环是怎样的过程呢?中国气象科学研究院研究员周毓荃介绍，来自海洋和陆地的水(固态和液态)蒸发成为水汽，进入大气;水汽受大气不均匀的动力热力影响移动和上升，部分水汽在天空冷却凝结成具有复杂的宏微观结构的云，内部充满各种大小不同、相态不一的高浓度细微云滴或冰晶(直径约10微米)，在一定条件下，这些云滴或冰晶增长为直径约102—103微米的大颗粒水凝物，即云水，进而形成雨、雪、霰等，最终落出云体，降落到地面成为降水。

可见，在大气水循环中，水汽无法直接变为降水，在物理转化过程中必须要有云水出现，这些水汽才有可能转化形成降水。

“在大气水循环过程中，有一部分云水还留在空中，不能靠自然过程直接转化成为降水，我们把循环过程中这些仍留在空中的云水叫作云水资源。这些云水通过人工催化的手段有可能被开发成为降水，也就是通常说的人工增雨(雪)。”周毓荃说。

今年年初，基于国家重点研发专项《云水资源评估和利用示范》项目研究表明，近20年，中国大陆全年参与大气水循环的水汽年平均总量约36万亿吨，水汽更新期约8—10天;大气水凝物年平均总量约8万亿—10万亿吨，但其更新期平均仅5—8小时;留在空中没有形成降水的云水资源年平均总量仍约有2万亿—3万亿吨。如此丰富的云水资源，十分有利于我国大气水循环和云水资源的开发利用。

云水资源开发

不同手段因“云”制宜

云水资源究竟是如何开发的?

据了解，云按照物理特性可分为冷云和暖云，暖云里充满小水珠，温度在0℃以上，上升气流的托举使它们飘浮在空中掉不下来;冷云的温度在0℃以下，云里有许多闪亮的冰晶和冷却水珠，但由于它们又小又轻，在上升气流的托举下，也不会掉下来。

这时候，就需要通过人工干预，影响其微物理过程，促使冰—水转化、小云滴凝结或碰并等物理过程发生，实现增雨(雪)目的。目前常用的催化剂有制冷剂(干冰等)、结晶剂(碘化银等)、吸湿剂(食盐、尿素等)等。制冷剂和结晶剂主要用于冷云，暖云则主要依靠吸湿剂来促进降水形成。

“近年来，我国在云降水和人工影响天气机理研究方面，取得了一系列重大突破。”中国气象局云雾物理环境重点开放实验室主任、全国人工影响天气科技咨询评议委员会副主任委员陈宝君说，依托观测技术进步和云数值模式发展，气象部门借助于天空地一体化的立体气象观测网，并利用先进的云降水数值模式，对我国典型地区典型云系(如华北层状云、西北地形云、南方对流云)的微物理结构(如液态水含量和分布、云粒子特性等)和降水形成机制有了更深入了解，并成功得到了我国云水资源的时空分布特征。

研究表明，从云水资源总量分布看，我国东南区域的云水总量平均值最大，中部区域次之，西北和华北区域的云水总量平均值较小。丰沛区主要位于我国的东南地区和东北地区东部，而华北至西部地区的云水资源量值相对较少。

周毓荃认为，科学认识云水资源及变化规律意义重大，未来气象部门要进一步提升科学评估、精准开发、精确检验和高效利用的效率，还有许多科学难点要突破。

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