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天气预报常用数据分析方法(珍晓推科普第208期)

天气预报常用数据分析方法(珍晓推科普第208期)人工降雨飞机从理论走向试验那时候,我们的祖先开始夜观天象,作出四象、十二辰、二十八宿的星空划分;把各种物候和天象用于“造宪”,制定了四时、八节、二十四节气、七十二候的季节划分。在天灾面前,人们不免会产生一些美好愿望,幻想可以求助自然力量。于是,每逢久旱不雨时,古人会祈天求雨,期待神灵相助,古籍中多有古人请壮汉擂鼓、敲锣祈求降雨的记载。清代的《广阳杂记》记载:“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。”这是我国历史上第一次清楚地记载用土炮轰击雹云以减轻冰雹对农作物影响的尝试。对大气的探究是人类不约而同的选择,在古希腊、古埃及、古巴比伦,都有相关探索。但幻想要真正步入科学轨道,则要等待很久。

专家顾问:中国气象局人工影响天气中心首席专家 周毓荃

人工影响天气从数千年的构想中孕育,到乘上近现代科学发展的迅猛浪潮而取得突破性进展,并终于在实践中展现了科学落地的成效。

美好愿望时代

对于早期先民来说,大自然风云变幻、雾雨雷电象征着强大的力量,也伴随着无边的恐惧。

那时候,我们的祖先开始夜观天象,作出四象、十二辰、二十八宿的星空划分;把各种物候和天象用于“造宪”,制定了四时、八节、二十四节气、七十二候的季节划分。

在天灾面前,人们不免会产生一些美好愿望,幻想可以求助自然力量。于是,每逢久旱不雨时,古人会祈天求雨,期待神灵相助,古籍中多有古人请壮汉擂鼓、敲锣祈求降雨的记载。清代的《广阳杂记》记载:“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。”这是我国历史上第一次清楚地记载用土炮轰击雹云以减轻冰雹对农作物影响的尝试。

对大气的探究是人类不约而同的选择,在古希腊、古埃及、古巴比伦,都有相关探索。但幻想要真正步入科学轨道,则要等待很久。

从理论走向试验

天气预报常用数据分析方法(珍晓推科普第208期)(1)

人工降雨飞机

14世纪到17世纪航海事业兴起、天文学和物理学的突破性进展,以及气象要素测量仪器的陆续发明,成为人们定量描述大气现象、研究大气运动规律的基础。从第一张天气图出现,到20世纪40年代末,大气科学的主要分支学科相继形成。人工影响天气的探索正是在这个阶段摆脱了幻想,逐渐进入科学时代。

20世纪30年代,瑞典科学家贝吉龙发现,极小的冰核可以吸收水汽,促使过冷却水滴转化为大冰粒子,大到足以落地成雨。这一发现便是冷云降水的主要机制。1939年,德国科学家芬德生从数以千计的降水云观测中证明了贝吉龙假说的合理性,并进一步完善这一理论,形成“贝吉龙—芬德生”理论。

大约同时期,北美大陆也在进行相似的操作。1946年,在美国科学家朗缪尔的指导下,其助手谢弗通过飞机将干冰倒在云层中,随后地面观测到有降雪。1946年秋季,冯内古特则在试验中发现碘化银和碘化铅的晶体结构和冰晶相近、又不溶于水,由此找到了有效的、可以作为冰核的物质——碘化银。由此,现代人工影响天气的序幕徐徐拉开。

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、法国和中国等多个国家的科学家做了各种尝试。

向天借力的中国实践

当朗缪尔团队的发现在欧美社会引发了比原子弹爆炸还要轰动的社会效应时,中国的云雾物理与人工影响天气学科也发展起来了。

自1956年开始,我国云与降水物理过程和人工控制水分状态的试验研究萌芽;1957年,我国选派研究生赴苏联学习云物理和人工控制天气理论和技术。在条件极为艰苦的情况下,涂长望、赵九章等组织和开展了云雾物理研究及人工影响天气工作,建立了庐山云雾试验站与天气控制研究所。1959年4月开始进行云雾微物理观测,5月5日进行雨滴谱观测。

在中国人工影响天气的初创阶段,还有顾震潮、叶笃正、施雅风、谢义炳等当时几乎所有相关领域的大科学家都曾为此工作过。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一部理论专著出版。

1958年,我国在吉林省首次使用飞机进行人工增雨试验。那年夏季,吉林正遭受多年未遇的大旱。我国飞机播撒干冰开展人工影响天气也正式迈出了第一步。

通过几十年的发展,我国人工影响天气技术和科研水平有了明显提高。我国使用地面碘化银燃烧炉、高炮和火箭、飞机等方式开展人工影响天气作业的格局逐渐形成。

可以说,人类经过无数次波折,才对大自然稍稍有所了解,并摸索出一点点与其相处的经验。人工影响天气,只是在一定的时机和条件下,通过技术,对局部区域内大气中的物理过程施加影响,使其发生某种变化,从而达到减轻或避免气象灾害的一种科技手段。既不夸大,也不畏缩,是对科学的态度,也是到达彼岸的必经之路。

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