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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或許都等不來2023年的第一場降雪。

天公不作美,遲遲不能降雪,“人工”能不能幫忙?最近在網絡上,人工增雪屢被提及。那么,這種降水方式是否可行呢?

為此,科技日報記者采訪了中國氣象局人工影響天氣中心二級研究員姚展予,就人工增雪的相關問題進行了解答。

冬雪匱乏會對農業生產造成影響

瑞雪兆豐年,潔白的雪不僅是大地的裝飾品,對于自然生態環境來說,一場大雪更是必不可少的越冬“物資”。

在我國廣大的農村地區,流傳著這樣一句俗語:冬天麥蓋三層被,來年枕著饅頭睡。這里的“三層被”指的就是積雪。

姚展予告訴記者,冬季降雪對于越冬農作物有著重要的意義,長期不下雪首先會造成土壤干旱,對冬小麥等作物的正常生長帶來不利影響。

“如果整個冬季不下一場大雪,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來。積雪既能防止土壤中的熱量流失,同時也能阻擋寒冷的空氣侵入。如果缺少了這層“棉被”的保護,加之土壤較為干旱,土壤中的凍土層深度便會增加,致使越冬小麥發生凍害,造成小麥麥苗出現發紅等現象。

“開春后,這些發紅的葉片很容易枯萎,對小麥生長有一定的不良影響?!币φ褂杞榻B道。

冬雪除了對越冬作物本身有影響外,也影響著土壤中越冬害蟲的成活率。一場覆蓋整個麥田的大雪融化后,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,隱藏在淺層土壤中的部分越冬害蟲將被凍在冰土層中。冰土層內的低溫、缺氧環境,會讓害蟲死亡。而如果一個冬天都沒有降雪,缺少了低溫這一“天敵”,待到春天氣溫回升后,農作物蟲害勢必增多,到時便需要加強對小麥等越冬農作物的病蟲害防治工作。

除了對農業生產造成影響,長期缺少降雪也會使得冬季空氣寒冷干燥,飄浮在空氣中的灰塵、細菌等難以得到有效抑制,會對人們的身體健康產生不利影響。尤其會加速呼吸道病毒的傳播,容易誘發呼吸道類疾病。

不是“無中生有”而是“錦上添花”

冬雪雖好,卻不是說有就有。從宏觀的天氣條件來看,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,對于人工增雪作業來說,最重要的是天氣系統和云系條件。只有二者符合基本條件,才可開展人工增雪作業,否則也只能是“巧婦難為無米之炊”。

姚展予提醒道:“人們經常將人工增雨、人工增雪稱為人工降雨、人工降雪,這是不準確的,因為人工增雨/雪作業只能在原有的天氣條件上‘錦上添花’,而無法實現‘無中生有’?!?/p>

首先,實現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為暖層,溫度在零攝氏度以下的云層被稱為冷層。冬季北方地區的云層主要以冷層為主。如果云層中的水汽充沛、自然冰晶數量充足,就容易觸發自然降雪過程。但如果云中缺乏自然冰晶,這時便需要借助人工手段向云中播撒人工冰核,促使云中的冰晶數量迅速增加。

目前,人們選用充當人工冰核的主要是碘化銀。它的使用方法也十分簡單,利用飛機、火箭彈、地面燃燒爐等方式將含有碘化銀的物質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,人工增雪作業在實施前需要進行大量的準備工作。

姚展予告訴記者,人工增雪的流程一般為,首先通過天氣預報和云預報確定適合人工增雪的云系。隨后設計好相應的作業方案,準備好飛機、火箭、地面燃燒爐等作業工具。當天氣系統基本符合條件時,利用衛星、雷達等對云系進行跟蹤監測,一旦符合人工增雪條件,便立即申報作業空域,緊接著便是飛機升空、火箭發射,一系列增雪作業迅速展開。在作業結束后,還需要綜合雷達回波、地面降雪量等評估作業效果。

使用碘化銀不會對人體造成傷害

或許是人們對于潔白無瑕的雪花有著太多美好寄托,當增雪前加上“人工”二字時,人們心中難免產生疑問,人工增雪帶來的雪還是真的雪嗎?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,對身體有害,因此不宜接觸。

對此,姚展予表示,人工增雪作業中確實需要用到碘化銀,這是因為碘化銀的分子結構與冰晶的分子結構非常相似。碘化銀在云層中可以充當人工冰核,增加冷層中的冰晶濃度,促進冷層的降雪過程。

也正是由于碘化銀的這一優異特性,只需要1克的碘化銀便可以在零下15攝氏度的環境中生成10^13—10^14個冰晶核。因此,在實際人工增雪作業過程中,碘化銀的使用量并不高。

早在上世紀60年代,國際上便開始研究碘化銀對環境的影響。美國、西班牙、澳大利亞等多個國家都對碘化銀催化降水后環境中的銀離子濃度進行了長期跟蹤檢測。研究結果表明,人工影響天氣作業后產生的銀離子濃度低,對環境的影響可以忽略不計。

我國也開展了碘化銀對環境影響的研究。例如,從2003年開始,北京市每年夏季都會在密云水庫和官廳水庫區域進行蓄水型人工增雨作業,并對水庫水體進行銀離子檢測。其檢測結果顯示,人工增雨作業后,水庫中的銀離子平均濃度為0.64微克/升,遠低于我國及世界衛生組織規定的生活飲用水中銀離子濃度不超過50微克/升的標準,這同樣表明了人工影響天氣使用碘化銀對生態環境及人體的影響幾乎不存在。

此外,還有不少人好奇,人工增雪過程是否是“拆東墻補西墻”,挪用了其他地區的降水量?

對此,姚展予解釋道,人工增雪的天氣過程一般都是大范圍的系統性降雪天氣過程,在大范圍降雪過程中,水汽是源源不斷地從云外向云內補充。同時,上升氣流也在不斷變化,云本身也在不斷形成和發展。

“大范圍的降雪過程不是像河流上游截留下游用水那樣簡單的問題。因此,人工增雪一般不會對其他地區的云層降雪量產生影響?!币φ褂柩a充道。(科技日報)

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