作者:张双虎 来源:中国科学报 发布时间:2021/12/24 18:22:01
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气象科技让“空中水库”触手可及

 

云雨经天,江河行地。蒸发、水汽输送、凝结成云、降水和径流构成了全球水循环的完整闭环。

对地表径流,人们通过大坝、水库等设施加以综合利用,而对同样丰富的空中“云水资源”却囿于技术原因无法按照人们的需求开发利用。

近日,中国气象局人工影响天气中心(以下简称人工影响天气中心)正式启动,这将“翻开我国人工影响天气能力建设的新篇章”。依靠科技力量促进人工影响天气事业的发展,能精准开发“空中水库”的梦想逐步成为现实。

取得非凡成就

“从1958年我国首次进行人工增雨作业开始,我们见证了中国人工影响天气走过的60多年历程。”启动仪式上,中国工程院院士徐祥德说,“随着经济技术的发展,人工影响天气会有更广阔的拓展空间,必将产生显著的科学和社会效益。”

1958年8月8日,为应对吉林严重干旱,我国首次进行人工飞机增雨作业,开创了我国现代人工影响天气事业发展的新纪元。上世纪60年代,科研工作者克服困难,自主研发一系列云雾观测仪器并应用于试验研究。1993年,高效碘化银焰剂研制成功,“催化”人工影响天气事业加速发展。

气象资料显示,从2016年到2020年,针对春季北方重大干旱, “三北”地区年均增雨(雪)作业覆盖面积达283万平方公里,累计增雨(雪)约792亿吨,全国累计增加降水约2100亿立方米,及时有效地为农作物“解渴”。

当前,全国人工增雨(雪)作业覆盖面积约500万平方公里,人工防雹作业保护面积逾50万平方公里,人工增雨作业多次在森林火险扑救、降低森林火险等级等灾害防御中立功。大范围常态化人工增雨(雪)作业已成为补充生态用水、扩大湖泊湿地面积、增加草地生物量和冰川雪线面积的有力支撑。

2020年11月,《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》印发,进一步推进健全人工影响天气工作体系。在人工影响天气工作发展规划指导下,各地政府将人工影响天气纳入经济社会发展规划,完善了统一协调、联防联动、跨区作业的人工影响天气业务运行机制。

科技屡立奇功

“党的十八大以来,我国人工影响天气事业快速发展,相关科学研究和技术日新月异。”中国气象局党组书记、局长庄国泰说,“人工影响天气在保障国家粮食安全、自然灾害防治、生态文明建设、水资源补给和重大活动保障等领域做出了重要贡献。”

近年来,科学家和气象工作者在科技创新方面持续发力,我国人工影响天气工作也坚持“防抗救”相结合,人工增雨作业多次在森林火险扑救、降低森林火险等级等灾害防御中屡立奇功。

2018年6月,针对大兴安岭森林火灾,气象部门迅速组织增雨飞机紧急驰援,增雨量达5000至7500万立方米。扑火前线指挥部总指挥长李树铭评价说,“人工增雨作业效果相当于发挥了几千人的扑火作用”。2019年4月3日,23枚火箭弹射向四川木里火场上空,一架“空中国王”飞机持续3小时作业,作业区域普遍降雨,有效抑制了火势蔓延。

从一滴水到一片湖,在生态环境质量提高的背后,也离不开人工影响天气工作。卫星遥感监测数据显示,截至今年9月底,青海湖水体面积达4625.6平方公里,为17年来面积最大。从2006年开始实施以生态修复型为主要目标的三江源人工增雨工程,让生态系统涵养水分功能逐步恢复。当前,人工影响天气已经成为气象保障生态文明建设的重要发力点。

不仅如此,江苏、浙江等地夏季通过人工增雨为城市降温,抑制太湖流域蓝藻蔓延。气象工作者精心组织、科学实施的人工影响天气作业,为重大活动和应急保障提供支撑,得到国家和有关部门高度肯定。正在探索开展的人工增雨净化空气作业试验,为持续打赢“蓝天保卫战”注入活力。

发挥引领作用

尽管已取得了骄人的成就,但推动人工影响天气事业高质量发展还任重道远。要进行人工增雨试验,就需“钻到云里”去观测分析,依托综合气象观测系统,气象部门加强双偏振雷达、微波辐射计、天气现象仪、云雷达、飞机云物理探测等能力建设,“织密”空中云水资源监测网。

为进一步厘清不同云降水特征和人工影响天气机理,就要针对西风槽、东北冷涡等天气系统的典型云系,建立多尺度作业概念模型;从天山南北到滇黔川湘,云雾物理实验室、外场试验示范基地、高山云雾试验站和冰雹防控试验基地相继建成,开展对流云、层状云、地形云等飞机-地面综合观测试验,提出云水资源评估方法;青藏高原大气-水循环、气溶胶-云-降水相互作用、云降水催化效果仿真模拟、风云四号气象卫星云参量反演等技术研发取得重要进展。

在监测精密与科研能力提升的配合下,我国自主研发的3公里水平分辨率云降水数值预报系统、卫星雷达监测产品、物联网监控系统、空地实时指挥系统等关键技术成果先后投入业务运行,国产新型高效催化剂的催化效率提高100倍以上。

目前,独具中国特色的“横向到边、纵向到底”业务技术体系基本形成,积极推动人工影响天气重大业务工程出成果、出效益、出人才。

“人工影响天气中心主要参与制定人工影响天气相关技术标准、规范,负责业务系统建设、运行、维护,装备研发、试验考核和保障及新技术推广,组织国家级重大科技项目和大型科学试验,负责全国大范围飞机作业的方案制定及跨区域作业的组织实施等工作。”庄国泰介绍说,“下一步,人工影响天气中心将加快推进组织建设工作,尽快建立规章制度,充分发挥国家级研究型业务单位的科技引领作用,做好业务指导和技术支撑,打造一支实力硬、科技强、素质高、作风实的人工影响天气国家队,更好服务保障社会主义现代化强国建设和民生福祉。”

 
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