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摘 要 人工影响天气科学是广泛应用于农业生产和天气调节的现代科学，对经济发展和抗灾减灾具有非常重要的作用。目前，我国正在积极发展人工影响天气科学技术，尤其重视对其作业装备的研发和应用。基于此，结合西藏自治区气象局人工影响天气中心数据信息，对人工影响天气科学不同的作业装备进行介绍，探讨其研发及应用进展。

关键词 人工影响天气；作业装备；研发；应用

中图分类号：P48 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.06.072

人工影响天气，简称人影，是20世纪40年代发展起来的一种通过人工方式改变天气状况的现代科学技术。通常来说，人影作业装备依照作业形式可以分为空中作业装备与地面作业装备两种。无论是哪种作业装备，都不可避免地会用到催化剂。因此，催化剂也可以算作人影作业装备的一种。

1 空中作业装备的研发和应用进展

1.1 飞机

人工影响天气空中作业离不开飞机，如果没有飞机，一系列人影空中作业都无法得以展开。飞机用于人工影响天气作业的历史已经非常久远，事实上，历史上第一次人影作业就是通过飞机完成的。1946年，美国科学家谢弗利用飞机把约1.35 kg干冰投入到过冷层状云之中，几分钟过后，云下就出现了降雪。自此之后，对人影作业飞机的研究就一直在不断展开。美国首先在1947—1952年率先展開了人工影响天气计划，投入了大量军用飞机用于研究。目前，美国人影作业飞机的研究及应用已经相当成熟，不仅拥有大量人影作业飞机，而且这些飞机还分为不同的类型，可以满足不同的人影作业要求。与此同时，世界最先进的大气探测飞机也是由美国建造，在负荷量、航程、飞行时间、飞行高度等方面都处于世界先进水平，可以很好地完成人影作业[1]。我国人工影响天气空中作业起步较晚，1958年才首次利用杜-2飞机完成人工增雨实验。之后，全国各地陆续引进、改进、研发新作业飞机，为我国人影空中作业的进步作出了极大贡献。近年来，我国正在深入研究无人机在人影作业方面的应用，并取得了一定的成绩。

1.2 机载作业设备

机载作业设备是指搭载在作业飞机上的人影作业设备，是完成人影空中作业的关键。机载作业设备性能越好，人影作业的作用也就越明显，对天气的调节作用也就越强。基于机载作业设备的作业类型，可以大致将其分为燃烧器、发射器、播撒器和发生器几种，不同的机载作业设备适用于不同的催化剂与作业要求。其中燃烧器和发射器组合而成的作业设备是作业效率高、作业成本低的常用设备，但在很长一段时间内，燃烧器的成核率偏低，导致人影空中作业失败。燃烧器通常使用AgI做催化剂，一开始，美国就通过不同含量的AgI焰弹进行对燃烧器和发射器进行试验，发现燃烧器中的温度保持在一定温度之上时，AgI焰弹的成核率会显著提升，进而保证人影空中作业的有效性。之后经过长时间的研究和应用，焰弹燃烧器和发射器已成为人影空中作业的重要机载作业设备，在产生降雨方面有着重要作用。我国的AgI焰弹燃烧器及发射器应用起步晚，1985年自美国引进E-16型发生器之后才算正式展开。目前。我国已有大量自研AgI焰弹发生器用于实际作业之中，对我国人影作业的发展和进步有着积极意义。另外，在操作性高但作业效率偏低的播撒器方面，我国也在大力展开研究，研发了许多性能更好的播撒器，并在人工消云作业方面取得了良好成绩。

2 地面作业装备的研发和应用进展

2.1 火箭与高射炮

由于地面作业可以避开高空环境威胁，故而非常适用于飞机难以展开作业的情况。早在20世纪60年代，前苏联就致力于研究人影作业火箭系统，从而弥补人影空中作业飞机无法完成的作业任务[2]。不过，当时的火箭系统还处于研究的起步阶段，导致研究成果并不能完全满足作业要求，更无法广泛应用到实际作业之中。随后在20世纪80年代，前苏联终于解决了作业要求问题，研发出能够用于实际人影作业的火箭系统，但该系统成本过高，依旧无法广泛应用。到20世纪90年代，俄罗斯研发出能广泛应用的人影地面作业火箭系统。我国早在20世纪80年代便跟进世界脚步，着力研究火箭系统，时至今日已经研发并应用大量人影作业火箭系统。同时，我国在人影作业高射炮研发与应用方面也处于世界先进水平。

2.2 地面发生器

地面发生器避免了使用火箭和高射炮，进而能在不申请空域的前提下完成人影作业。但也正因如此，地面发生器仅适用于小范围的低空增雨（雪）、防雹作业。地面发生器的研发与应用工作早在20世纪50年代初就已在法国展开。我国随后也投入到相应的研究之中，到目前为止，我国已有大量不同型号的地面发生器投入实际人影作业，为我国农业发展及防灾减灾作出了重要贡献。

3 催化剂的研发和应用进展

人工影响天气科学形成以来，从一开始的干冰，到现在人工合成的各种催化剂，对催化剂的研发和应用就一直是重中之重。就目前来说，催化剂主要可以分为冷云催化剂和暖云催化剂两种。

3.1 冷云催化剂

冷云催化剂是人工影响天气科学研发和应用的重点，其代表催化剂有AgI和干冰。将冷云催化剂播撒到冷云（-30～0 ℃）中，能够将其中的过冷却水滴变成人工冰晶，并在一系列反应后形成降水，同是还能在不同云层环境下起到防雹和消雾的作用[3]。其中，AgI丙酮溶是催化剂研发的难点之一。美国为此进行了大量实验，研发出不同的AgI丙酮溶液，并通过燃烧法将其应用到实际作业之中。另外，AgI焰剂也是研发的重点，提升AgI焰剂的成核率一直都是国际性难题，全世界各国都对此进行了大量研究，并取得了相应成果。我国也有许多科学家对此展开了研究，大幅度提升了AgI焰剂的成核率。

3.2 暖云催化剂

暖云催化剂的工作原理与冷云催化剂截然不同，它是通过与云滴的接触合并而形成雨滴，进而形成降水。与此同时，暖云催化剂还能起到消雾和消云的作用。暖云催化剂主要包括NaCl、CaCl2、NH4NO3和NH2CONH2等。不过，暖云催化剂的作业效率偏低，而且使用条件范围更小，其研究也相应较少。对暖云催化剂的研究中主要集中在催化剂混合原料及其比例上，印度、南非、墨西哥、泰国及我国都对暖云催化剂的混合原料进行了相应研究，也在一定程度上提升了其适用性。近年来，暖云催化剂原料的平均粒径有所提升，但还未达到其应用的最佳粒径。

4 结语

人工影响天气对现代社会的重要程度越来越高，利用人影作业，人们可以实现增雨、防雹等目的，进而起到保证农业经济发展、防灾减灾的作用。根据不同的作业环境与作业要求，选择不同的作业方式、设备及催化剂，能最大程度提升作业效率。同时，不断对当前的人影作业装备进行改进和研发，对我国人影作业的发展有着重要意义。

参考文献：

[1] 陈薇.天水市人工影响天气作业现状及对策[J].现代农业科技，2017（2）：210，214.

[2] 潘继鹏.让人影装备安全“卸任”[N].中国气象报，2016-09-14.

[3] 郑国光，郭学良.人工影响天气科学技术现状及发展趋势[J].中国工程科学，2012，14（9）：20-27.

（责任编辑：赵中正）