如果云層中的水汽充沛、自然冰晶數(shù)量充足，就容易觸發(fā)自然降雪過(guò)程。但如果云中缺乏自然冰晶，這時(shí)便需要借助人工手段向云中播撒人工冰核，促使云中的冰晶數(shù)量迅速增加。
(相關(guān)資料圖)
目前，人們選用充當(dāng)人工冰核的主要是碘化銀。它的使用方法也十分簡(jiǎn)單，利用飛機(jī)、火箭彈、地面燃燒爐等方式將含有碘化銀的物質(zhì)直接播撒至云中的合適部位，隨后便可以等待降雪。
新年伊始，辭舊迎新，但是許多人在瑞雪中迎接新年的愿望又一次落空了。今年1月上旬，北京、河北等部分華北地區(qū)或許都等不來(lái)2023年的第一場(chǎng)降雪。
天公不作美，遲遲不能降雪，“人工”能不能幫忙？最近在網(wǎng)絡(luò)上，人工增雪屢被提及。那么，這種降水方式是否可行呢？
為此，科技日?qǐng)?bào)記者采訪了中國(guó)氣象局人工影響天氣中心二級(jí)研究員姚展予，就人工增雪的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了解答。
冬雪匱乏會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成影響
瑞雪兆豐年，潔白的雪不僅是大地的裝飾品，對(duì)于自然生態(tài)環(huán)境來(lái)說(shuō)，一場(chǎng)大雪更是必不可少的越冬“物資”。
在我國(guó)廣大的農(nóng)村地區(qū)，流傳著這樣一句俗語(yǔ)：冬天麥蓋三層被，來(lái)年枕著饅頭睡。這里的“三層被”指的就是積雪。
姚展予告訴記者，冬季降雪對(duì)于越冬農(nóng)作物有著重要的意義，長(zhǎng)期不下雪首先會(huì)造成土壤干旱，對(duì)冬小麥等作物的正常生長(zhǎng)帶來(lái)不利影響。
“如果整個(gè)冬季不下一場(chǎng)大雪，很容易造成土壤干旱，影響冬小麥的正常水分供給?！币φ褂璞硎?。
其次，缺少了冬季降雪，冬小麥的抗寒能力也會(huì)大大下降。積雪疏松多孔，一層厚厚的降雪像一條柔軟的“棉被”，將土壤、作物與外界的冷空氣隔絕開(kāi)來(lái)。積雪既能防止土壤中的熱量流失，同時(shí)也能阻擋寒冷的空氣侵入。如果缺少了這層“棉被”的保護(hù)，加之土壤較為干旱，土壤中的凍土層深度便會(huì)增加，致使越冬小麥發(fā)生凍害，造成小麥麥苗出現(xiàn)發(fā)紅等現(xiàn)象。
“開(kāi)春后，這些發(fā)紅的葉片很容易枯萎，對(duì)小麥生長(zhǎng)有一定的不良影響?！币φ褂杞榻B道。
冬雪除了對(duì)越冬作物本身有影響外，也影響著土壤中越冬害蟲(chóng)的成活率。一場(chǎng)覆蓋整個(gè)麥田的大雪融化后，雪水滲入土壤，在低溫的作用下，地表層的土壤將形成冰土層。如此一來(lái)，隱藏在淺層土壤中的部分越冬害蟲(chóng)將被凍在冰土層中。冰土層內(nèi)的低溫、缺氧環(huán)境，會(huì)讓害蟲(chóng)死亡。而如果一個(gè)冬天都沒(méi)有降雪，缺少了低溫這一“天敵”，待到春天氣溫回升后，農(nóng)作物蟲(chóng)害勢(shì)必增多，到時(shí)便需要加強(qiáng)對(duì)小麥等越冬農(nóng)作物的病蟲(chóng)害防治工作。
除了對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成影響，長(zhǎng)期缺少降雪也會(huì)使得冬季空氣寒冷干燥，飄浮在空氣中的灰塵、細(xì)菌等難以得到有效抑制，會(huì)對(duì)人們的身體健康產(chǎn)生不利影響。尤其會(huì)加速呼吸道病毒的傳播，容易誘發(fā)呼吸道類(lèi)疾病。
不是“無(wú)中生有”而是“錦上添花”
冬雪雖好，卻不是說(shuō)有就有。從宏觀的天氣條件來(lái)看，雨雪的形成需要冷暖氣流交匯，且云層中要擁有足夠的水汽。從微觀層面來(lái)看，還需要云層中有充足的冰核幫助雪晶聚少成多，變成雪花降落地面。因此，對(duì)于人工增雪作業(yè)來(lái)說(shuō)，最重要的是天氣系統(tǒng)和云系條件。只有二者符合基本條件，才可開(kāi)展人工增雪作業(yè)，否則也只能是“巧婦難為無(wú)米之炊”。
姚展予提醒道：“人們經(jīng)常將人工增雨、人工增雪稱(chēng)為人工降雨、人工降雪，這是不準(zhǔn)確的，因?yàn)槿斯ぴ鲇?雪作業(yè)只能在原有的天氣條件上‘錦上添花’，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)‘無(wú)中生有’?！?/p>
首先，實(shí)現(xiàn)人工增雪需要有合適的云層。
溫度在零攝氏度以上的云層被稱(chēng)為暖層，溫度在零攝氏度以下的云層被稱(chēng)為冷層。冬季北方地區(qū)的云層主要以冷層為主。如果云層中的水汽充沛、自然冰晶數(shù)量充足，就容易觸發(fā)自然降雪過(guò)程。但如果云中缺乏自然冰晶，這時(shí)便需要借助人工手段向云中播撒人工冰核，促使云中的冰晶數(shù)量迅速增加。
目前，人們選用充當(dāng)人工冰核的主要是碘化銀。它的使用方法也十分簡(jiǎn)單，利用飛機(jī)、火箭彈、地面燃燒爐等方式將含有碘化銀的物質(zhì)直接播撒至云中的合適部位，隨后便可以等待降雪。
由于受自然條件限制，人工增雪作業(yè)在實(shí)施前需要進(jìn)行大量的準(zhǔn)備工作。
姚展予告訴記者，人工增雪的流程一般為，首先通過(guò)天氣預(yù)報(bào)和云預(yù)報(bào)確定適合人工增雪的云系。隨后設(shè)計(jì)好相應(yīng)的作業(yè)方案，準(zhǔn)備好飛機(jī)、火箭、地面燃燒爐等作業(yè)工具。當(dāng)天氣系統(tǒng)基本符合條件時(shí)，利用衛(wèi)星、雷達(dá)等對(duì)云系進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，一旦符合人工增雪條件，便立即申報(bào)作業(yè)空域，緊接著便是飛機(jī)升空、火箭發(fā)射，一系列增雪作業(yè)迅速展開(kāi)。在作業(yè)結(jié)束后，還需要綜合雷達(dá)回波、地面降雪量等評(píng)估作業(yè)效果。
使用碘化銀不會(huì)對(duì)人體造成傷害
或許是人們對(duì)于潔白無(wú)瑕的雪花有著太多美好寄托，當(dāng)增雪前加上“人工”二字時(shí)，人們心中難免產(chǎn)生疑問(wèn)，人工增雪帶來(lái)的雪還是真的雪嗎？甚至在朋友圈中也一度流傳著這樣一則謠言：人工增雪的雪花中含有碘化銀，對(duì)身體有害，因此不宜接觸。
對(duì)此，姚展予表示，人工增雪作業(yè)中確實(shí)需要用到碘化銀，這是因?yàn)榈饣y的分子結(jié)構(gòu)與冰晶的分子結(jié)構(gòu)非常相似。碘化銀在云層中可以充當(dāng)人工冰核，增加冷層中的冰晶濃度，促進(jìn)冷層的降雪過(guò)程。
也正是由于碘化銀的這一優(yōu)異特性，只需要1克的碘化銀便可以在零下15攝氏度的環(huán)境中生成10^13—10^14個(gè)冰晶核。因此，在實(shí)際人工增雪作業(yè)過(guò)程中，碘化銀的使用量并不高。
早在上世紀(jì)60年代，國(guó)際上便開(kāi)始研究碘化銀對(duì)環(huán)境的影響。美國(guó)、西班牙、澳大利亞等多個(gè)國(guó)家都對(duì)碘化銀催化降水后環(huán)境中的銀離子濃度進(jìn)行了長(zhǎng)期跟蹤檢測(cè)。研究結(jié)果表明，人工影響天氣作業(yè)后產(chǎn)生的銀離子濃度低，對(duì)環(huán)境的影響可以忽略不計(jì)。
我國(guó)也開(kāi)展了碘化銀對(duì)環(huán)境影響的研究。例如，從2003年開(kāi)始，北京市每年夏季都會(huì)在密云水庫(kù)和官?gòu)d水庫(kù)區(qū)域進(jìn)行蓄水型人工增雨作業(yè)，并對(duì)水庫(kù)水體進(jìn)行銀離子檢測(cè)。其檢測(cè)結(jié)果顯示，人工增雨作業(yè)后，水庫(kù)中的銀離子平均濃度為0.64微克/升，遠(yuǎn)低于我國(guó)及世界衛(wèi)生組織規(guī)定的生活飲用水中銀離子濃度不超過(guò)50微克/升的標(biāo)準(zhǔn)，這同樣表明了人工影響天氣使用碘化銀對(duì)生態(tài)環(huán)境及人體的影響幾乎不存在。
此外，還有不少人好奇，人工增雪過(guò)程是否是“拆東墻補(bǔ)西墻”，挪用了其他地區(qū)的降水量？
對(duì)此，姚展予解釋道，人工增雪的天氣過(guò)程一般都是大范圍的系統(tǒng)性降雪天氣過(guò)程，在大范圍降雪過(guò)程中，水汽是源源不斷地從云外向云內(nèi)補(bǔ)充。同時(shí)，上升氣流也在不斷變化，云本身也在不斷形成和發(fā)展。
“大范圍的降雪過(guò)程不是像河流上游截留下游用水那樣簡(jiǎn)單的問(wèn)題。因此，人工增雪一般不會(huì)對(duì)其他地區(qū)的云層降雪量產(chǎn)生影響?！币φ褂柩a(bǔ)充道。
