什么是人工影响天气

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人工影响天气，指用人为手段使天气现象朝着人们预定的方向转化。根据《人工影响天气管理条例》的规定，人工影响天气是指为避免或者减轻气象灾害，合理利用气候资源，在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理过程进行人工影响，实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等目的的活动。

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人工影响天气，指用人为手段使天气现象朝着人们预定的方向转化。根据《人工影响天气管理条例》的规定，人工影响天气是指为避免或者减轻气象灾害，合理利用气候资源，在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理过程进行人工影响，实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等目的的活动。

2020年12月2日，国务院办公厅印发《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》。

中文名

人工影响天气

外文名

weather modification

目的

增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜

原理

云和降水物理学

方法

向云中撒播催化剂

人工影响天气简介

所谓人工影响天气，就是通过科技手段对局部大气的物理、化学过程进行人工影响来减轻或者避免气象灾害，在合理条件下，利用气候资源，达到增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等目的。也有利用小型飞机、高射炮等运载工具进行人工增雨、防雹作业，向云中播撒催化剂;在一些农田进行人工防霜，以及在机场、航道、高速公路等进行人工消雾等。

世界上第一次人工催雨试验是1946年美国V.J.谢费尔等进行的。几十年的实践表明，利用人工方法是可以影响局部天气变化的。

人工影响天气基本原理

运用云和降水物理学原理，主要采用向云中撒播催化剂的方法，使某些局地天气过程朝着有利于人类的方向转化。

人工影响天气实施方法

人工影响天气的途径，主要是利用云的微物理过程。例如在温度低于0°C的云中存在着大量未冻结的水滴，利用播撒成冰催化剂（见播云催化剂）可使水滴转化为冰晶并释放潜热，从而改变云的微物理过程和热力、动力结构。用这种方法进行人工影响天气，耗费比较小，效益可能很大。

人工影响天气最主要的方法是播云，即用飞机、火箭或地面发生器等手段向云中播撒碘化银等催化剂，改变云的微结构，使云、雾、降水等天气现象发生改变。

由于天气过程能量巨大，一个10立方公里的云体，其含水量的凝结潜热相当于10万吨煤燃烧发出的热量，而一个台风的水汽每分钟释放的潜热，相当于20个百万吨级核弹爆炸所释放的能量数。因此，目前直接制造或消灭一个天气过程是不可能的。比较现实的作法，是在云、降水和其他天气过程中的某些关键环节，施放催化剂，因势利导，以少量代价换取巨大经济效益。

人工影响天气催化剂分类

按对象的性质不同，播云所用的催化剂也不同，其催化过程可分为两类：

①冷云催化。温度为0～-30°C的云中，往往存在过冷却水滴，若在这种云中播撒碘化银或固体二氧化碳（又称干冰）等成冰催化剂，可以生成大量的人工冰晶。这类催化剂的成冰效率很高，1克催化剂就可生成数量级为1万亿个的冰晶，使1立方公里云体内产生浓度为1个/升的冰晶。在某些云中，人工冰晶通过伯杰龙过程（贝吉龙过程）可形成降水，从而达到人工降水的目的。在强对流云中，人工冰晶能长大成冰雹胚胎，同自然冰雹争夺水分，使各个冰雹都不能长成危害严重的大雹块，这样可达到防雹的目的。在过冷云（雾）中，人工冰晶使云（雾）滴蒸发而自身长大下落，又可达到消云（雾）的目的。在冷云催化过程中释放的巨大潜热会改变云的热力、动力过程，着力于这种动力效应的催化称为动力催化。动力催化可使某些对流云的云体发展而增加降水。在台风云系某些部位的动力催化，可能改变台风的环流结构而削弱其最大风力，从而减轻台风造成的灾害。

②暖云催化。在云中播撒直径略大于0.04毫米的水滴，使它们同云滴碰并，长成雨滴而降落到地面。此法效率很低，每克水大约只能形成几百万个雨滴胚胎。如果播撒大小适当的吸湿性盐粒，也能促成雨滴的生成，且效率比播撒水滴高，每克食盐大约能形成几千万个雨滴胚胎，再通过碰并过程形成雨滴，此法可促使暖云增加降水。在暖雾或某些暖云中播撒盐粒使雾滴或云滴蒸发，盐粒吸湿长大下落，也可达到消雾或消云的目的。

人工影响天气播云的方式

①地面播撒，通过空气运动，带入云中。此法虽然简易，但催化剂从何处入云，能有多少入云，都很难掌握。

②将催化剂装入火箭弹头或高射炮弹内，发射到云中的预定部位。此法虽迅速和直接，但是载量有限。

③用飞机将催化剂直接播入云内。此法机动性强，载量也大，但有时受飞行安全的限制。

除播云方法外，用加热空气的方法消雾或防霜冻，也有一定效果。但此法耗费很大，只能用于很小的范围，如机场跑道的消雾和果园的防霜冻。此外，用向上喷射的高温气流以促使空中或云中的局部空气产生对流运动，增加局地的水汽凝结和降水；改变地面状态或在空气中播撒碳黑微粒以吸收更多的太阳辐射，改变局地空气的热力结构。这些方法还处于探索阶段。

和其他学科关系人工影响天气涉及多种学科和技术。它的理论基础是大气科学，特别是云和降水物理学。它在试验设计和效果检验中，广泛应用数理统计的成果。在播云催化剂的研究过程中，要用到结晶学和表面化学等学科的知识。催化剂在空中和云中的扩散，涉及了大气湍流和小尺度运动。在观测技术方面，涉及气象要素和云中微粒的测量技术、气象雷达（包括多普勒雷达、双波长雷达）技术、微波探测技术（见微波大气遥感）、气象卫星测量以及示踪剂测量、超微量化学分析等。在播云技术方面，涉及火箭、炮弹和烟火剂等的设计和制作问题。在数值模拟的进展方面，则依赖于电子计算机的发展状况。从另一方面说，人工影响天气的开展，也促进了大气科学及有关领域的发展。

人工影响天气分类

人工影响天气人工防雹增雨

是应用最为广泛的一种人工影响天气方式，在我国大部分地区已经投入使用，创造了巨大的经济和社会效益。所采取的主要方式有：

一、向云中撒播碘化银等成冰催化剂，使云中产生大量人工冰雹胚胎颗粒，与自然冰雹胚胎争夺云中的过冷水滴（温度低于0℃而不结冰的水滴），大大降减小冰雹的体积。当小冰雹落到温度高于0℃的暖云中时，冰雹融化成雨，即使未全融化，也大大减轻了危害程度。当云中接近降水条件时，向云中撒播的制冷剂产生的冰晶，能迅速粘合周围的小水滴，形成降水粒子，迅速凝结，形成降水；同时，冰晶释放出来的潜热可升高云体温度，增进对流发展，增加降水的机率。

二、在云的下部撒播大小适宜、数量足够的盐分、尿素等吸湿颗粒，这些颗粒因吸湿而产生大的水滴，促进暖雨的发展，减少过冷水滴的数量，夺取了冰雹增大所需的水分，遏制了冰雹的发展。

三、沿用传统的火箭或高炮轰击雹云，爆炸产生的冲击波可改变云中的上升气流，震碎发展中的冰雹颗粒，起到减小冰雹危害、增加降水的目的。此种方法的作用机制众说纷纭，还没有形成一致的意见。当前我国普遍采用高炮或火箭发射碘化银炮弹的办法进行人工防雹增雨作业，正是采用了以上科学的方法，每年都为各地带来巨大的经济和社会效益。

人工影响天气人工消雾

是指用人工影响的方式消除局部区域内的雾滴以提高能见度的办法，多用在机场、港口等公共场所。对于温度低于0℃的过冷雾和温度高于0℃的暖雾，因其主要成分不同需区分对待：过冷雾一般由过冷水滴组成，可用撒放干冰等成冰催化剂的办法，增加空气中的冰晶数量，吸收空气中的冷水滴，冰晶长大下落使浓雾消散，这种方法在各大机场投入应用后，效果十分显著。对暖雾来说，有以下几种消除的办法：一、加热法：通过燃烧或释放高温气体加热空气，使雾消散；二、吸湿法：向雾中撒播大小适宜的氯化钠、尿素、氯化钙等吸湿性物质，吸收空气中的小水滴；三、扰动法：加强空气的对流，促进雾滴蒸发，使雾消散。以上方法因成本、技术等方面原因还处于试验阶段，只有少数机场投入使用。

为了满足某种需要，可以采用某些方法使局部区域内的云体消散，增大垂直能见度。在温度低于0℃的云中，撒播干冰等成冰催化剂，在云中产生大量的冰粒，使云中的过冷水滴蒸发，冰晶凝华下落，使云层局部消散。当前，有关部门已经做过类似尝试，效果不错。

人工影响天气人工消雨

人工消雨是通过在降水云团的上游地区采用大范围、大规模的人工增雨作业，使天气系统的能量加速扩散，同时使空中水滴提前快速形成，并且提前降落地面。这种方式可以使一些降水提前降落，从而保证了预定的好天气。

形成降水要有两个条件，一是云中要有充足的水汽，二是要有适当多的凝结核。因此，人工降雨的方法就是向云中引入人工凝结核。一般是采用飞机、火箭、高炮、气球和在上升气流区地面燃烧碘化银等手段，把催化剂送入云中。飞机一般飞到6000米左右高度穿云播撒催化剂。火箭、高炮则直接轰击雷雨云适当部位，弹头装载碘化银送入云中。气球下挂碘化银焰弹，升入云中零度层以上燃烧，把催化剂释放出来。对温度在零上的暖云一般使用吸湿性物质如盐粉、尿素、氯化钙等，使云中水汽变成大水滴下落成雨。对于温度低于零度的冷云则播撒人工晶核碘化银等，或者播撒干冰、液体氮气等，使冷云中冰晶数量增加而提高降水效率。

人工消雨的原理与人工降雨近似，但也有所区别。人工消雨有两种方式。一是在目标区的上风方，通常大约是60—120千米的距离，进行人工增雨作业，让雨提前下完；二是在目标区上风方，通常大约是30—60千米的距离，往云层里超量播撒冰核，使冰核含量达到降水标准的3至5倍，冰核数量多了，每个冰核吸收的水分就少，无法形成足够大的雨滴。通俗来讲，就是让雨“憋着不下”。

人工影响天气人工削弱台风

工削弱台风，向台风中特定部位的对流云播撒大量的成冰催化剂，改变台风的某些结构，使最大风力减弱，以减轻其危害。有人估计，如果台风最大风力减弱10%，就会使灾情减轻20%。所以人工削弱台风试验，都是以削弱台风眼周围的最大风力为目标。

人工削弱台风的原理

在台风眼周围的云墙和离台风眼稍远的螺旋状云系内，播撒大量的碘化银（见播云催化剂），使云中产生大量冰晶和冻滴，释放冻结潜热，促进对流云发展，从而使水汽进一步凝结而继续释放潜热，造成该区域的气温上升，这样，低层气压降低，就可以使台风眼附近的气压梯度变小，最大风力减弱(见图)。同时，由于主要上升气流区向外围扩展，低层入流区也随之外移，根据角动量守恒原理，这将使最大水平风速减小。理论模式的计算结果表明，用催化的方法，能使台风眼壁向外扩展10公里，并使海面最大风速减小3～4米/秒(6～8%)。

人工削弱台风试验

美国在1947年10月对台风进行了首次播云尝试。在60年代和70年代，又先后对4个台风进行了8次有计划的播云试验，其中 4次在播撒碘化银后，最大风速减小了10～30%。但由于台风风速的自然变率较大，最大风速的这种减小，还不能完全肯定是播云的效果。在20世纪80年代，美国对台风又作了进一步探测，发现台风的云墙和螺旋状云系内过冷水含量很少(一般小于 0.5克/立方米)，冰晶浓度很高(1～200个/升)，云内的铅直气流较弱(一般小于3～5米/秒)，估计人工播撒成冰剂很难产生明显的热力效应，所以用人工播云法削弱台风的可行性又受到了怀疑。

人工影响天气影响

有些人会担心人工影响天气把雨“打跑”，其实遇到大范围降水过程，云中所含的水汽是不断补充的，云系随上升气流的变化而不断更新。在每次降雨过程中，云中的水汽都是充足的，人工催化增雨量相当于降水的一小部分，所以，人工催化作业对水汽通量的影响非常小。实际上，在一定距离之外，下游降水的云体往往不是上游催化的云体。云带是由较小的云体组成，云体不断生消更新，不会像河水那样，上游截留，下游就会减少。为了检验上游人工增雨作业对下游降雨量的影响，科学家先后在澳大利亚、美国、以色列、瑞士等地开展了人工增雨随机试验。统计结果表明，在催化区的下风向地区，降水量同催化区一样是增加的。尚未有证据表明上游地区的人工增雨会减少下游地区的降雨量。

当然，人工影响天气效果评估问题几乎称得上是世界性难题，随着人工影响天气规模化作业在未来的不断增加和发展，气象工作者对人工增雨、消雨可能带给下游的影响会保持密切关注，并做进一步的深入研究。

从环境方面来看，人工影响天气的技术是没有任何危害的，重要目的是为了获得更多的水资源，以满足人类最基本的生活。大气中7%的悬浮微粒物例如霾是由人类活动产生的，人工增雨也会产生一定的颗粒。但是由于打入大气中的物质已大大超出了可吸入颗粒物的粒径，所以少量使用是对大气和空气没有明显影响的。

人工影响天气研究历程

人工影响天气是人类自古以来的理想，17世纪末，中国清代的《广阳杂记》就载有：“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。”这是中国古代用土炮防雹的生动描述。1946年，美国科学家I.朗缪尔等根据冰晶在降水形成过程中的重要作用，提出了人工产生冰晶影响冷云降水的设想，他的助手V.J.谢弗和B.冯内古特，发现将干冰碎粒和碘化银烟粒引入充满过冷水滴的云室里，能够产生大量的冰晶。同年11月，谢弗进行了第一次对自然云层的人工催化试验。他用飞机将3磅干冰碎块投入云顶温度为-20°C的过冷层状云中，5分钟后，云下出现了降雪。此试验结果引起广泛的重视，推动了人工影响天气试验的迅速发展。到了20世纪60年代，美国科学家J.辛普森进行了动力催化试验，获得一定程度的成效。苏联科学家苏拉克韦利泽等，用冷云催化方法进行了大规模防雹试验。全世界大约已有80个国家或地区开展过这种试验研究，其中规模较大的国家有美国、苏联、中国、澳大利亚、法国等。中国从上世纪50年代开始，在大多数的省（自治区）开展了人工降水或防雹试验，有些单位还进行过消雾、消云和抑制雷电的试验。

在人工影响天气的各项研究中，开展得最多的是人工降水。一些比较严格的试验表明，在一定条件下，通过冷云催化可以增加降水量10～20%。也有些试验的效果不显著，个别情况还反而减少了降水量。暖云催化试验进行得比较少，技术上也不太成熟。人工防雹的规模仅次于人工降水。20世纪60年代以来，苏联持续进行了多年的防雹试验，他们宣称用催化剂方法可使雹灾的损失减少60～90%，但是由于缺乏严格的效果检验，未能得到一致的确认。中国、美国、瑞士等国所进行的大量防雹试验，效果不一。20世纪70年代美国进行了“国家冰雹研究计划”，结果防雹效果不好。人工消云开展较少，在一定条件下可以消除局地的过冷层云。在消除暖云方面，也有一些试验成功的例子。人工消雾开展得很早，20世纪40年代已经试验用加热法消除机场跑道上的雾，耗费虽大，但有相当成效。用干冰或液化丙烷消除过冷雾的技术，已在一些机场投入业务使用。消暖雾以及人工削弱台风、人工抑制雷电等，都尚处于探索试验阶段。

人工影响天气的试验曾经在一些国家广泛开展。随着试验研究的深入，逐步认识到这项工作的复杂性：

①人工影响天气必须具备一定的自然条件，例如云中必须存在过冷水滴，才能使冷云催化奏效；

②因为云中的动力过程和微物理过程十分复杂，两者又互相影响，所以采用同样的播云方法，在不同的自然条件下，可能产生完全不同的效果，不同场合的播云结果往往出入很大；

③因为天气现象的自然变率很大，播云造成的改变较小，要把人为的改变从自然变化中区分开来(即效果检验)是十分困难的。所以人们对于人工影响天气的实际效果，常常存在着不同的看法和估价。人们正在着重进行有科学设计的专业试验，通过大量试验的统计分析、综合观测的物理分析、数值模拟的理论分析三个方面来检验效果，明确适宜的播云条件，改进播云技术，逐步认识自然规律，以提高人工影响天气的实际效果。

人工影响天气中国研究

人工影响天气发展

1958年中国开始有组织地开展人工影响天气工作，2018年是人工影响天气60周年。

2008年北京奥运会开幕式时，气象部门提前监测到北京房山区域有降雨云，采取人工手段拦截，保证鸟巢滴雨未下。

中国自主研发的3千米精细化云降水数值预报系统投入业务运行；国产新型高效催化剂研发取得突破性进展，催化效率提高100倍以上；雷达指挥、自动发射、立体播撒的火箭作业系统研制成功，达到世界先进水平并广泛用于各地作业。

人工影响天气政策

2012年8月30日，国务院办公厅印发《国务院办公厅关于进一步加强人工影响天气工作的意见》。意见提出：到2020年，建立较为完善的人工影响天气工作体系，基础研究和应用技术研发取得重要成果，基础保障能力显著提升，协调指挥和安全监管水平得到增强，人工增雨（雪）作业年增加降水600亿吨以上，人工防雹保护面积由目前的47万平方千米增加到54万平方千米以上，服务经济社会发展的效益明显提高。

2014年12月17日，国家发改委、中国气象局共同印发《全国人工影响天气发展规划（2014-2020年）》，明确区域发展布局。我国构建了国家、省、市、县以及作业点五级有机衔接的组织领导体系。卫星、雷达、自动站以及人工增雨机载探测系统构成了综合立体观测网络，50多架作业飞机、6500多门高炮、8200多部火箭作业系统、5万余作业人员组成空地一体化协同作业体系，作业指挥系统省市县全覆盖。

2020年12月2日，国务院办公厅印发《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》。

人工影响天气投入力度

中国气象局的资料表明：1999-2006 年，中国共人工增雨2500亿吨，每年超过300亿吨，计划到2010年，每年增雨500 亿吨。与此相关，每年在这方面的投资高达数亿元，全国各地为此投入3.7 万人、约7000 门高炮和5000 个火箭发射架。

人工影响天气主要案例

中国最早做的人工降雨是在1958年，吉林省这年夏季遭受到60年未遇的大旱。这次作业用的是食盐，由空军二航校的飞行员周正驾驶一架图-2型轰炸机，在云层播撒了将近200公斤食盐。图-2型轰炸机是当时解放军的主力机型，这次行动也是一次准军事行动。

1987年5月大兴安岭特大火灾中发射了降雨弹4700枚，据说在一定程度上减小了火势。20世纪90年代，国外对人工影响天气的兴趣开始减小。2009年2月，中国北方地区发生了38年罕见的干旱，很多地方使用碘化银炮弹促使增加降水，使人工增雨在中国成为新话题。

2008年北京奥运会，据中国官方披露数据显示，开幕式当晚向天空打了1100多枚消雨火箭。

人工影响天气美国应用

美国的人工影响天气有着较长的历史，自上个世纪40年代现代科技发展以来就开始发展。但在当时有一定的争议，因为起初虽然看似可以非常简单地进行这项工作，但随着对云认识的不断加深，人们逐渐意识到了其复杂性。在科学界，这是一个有难度的问题。在某些情况下，播云技术可能并不能起作用，然而这些情况随着地点、时间，都会发生改变。在过去的20年间，计算机技术有了迅猛的发展，人们可以利用其获得更好的模式以及进行模拟。而多普勒雷达和卫星雷达的出现，可以帮助人们进一步加深对云的了解并知道降水如何形成。现代科技的发展也能帮助人们更好地去衡量我们所做工作的结果。但世界上大多数相关项目所使用的技术都是50年之前的，人们的相关知识并没有与时俱进，所以对科学家以及项目执行者进行这一方面的培训十分重要。

大多数项目使用的仍是50年前的技术，有很大一部分原因是基于知识和研究没有与时俱进。在过去的20年间，有很多研究提供了新的技术和视野，需要考虑应该如何改进播云技术，如何更有效率地进行这项工作。

由于预报天气的能力还有限，播云技术不会在所有的时间和区域都适用，但有了更好的监测和测量方法，可以更好地对一些天气系统进行评估，一个重要的问题就是对人工影响天气的效果进行评估。很多国家都在从事人工影响天气工作，但相关的效果评估做得很少，或者说欠缺一些相关评估的知识和经验。但效果评估是十分重要的一部分，因为不论是要增雨还是消雨，都在于人们想要获得或者消除多少的雨水，或者获得每立方米的水要花费多少。做效果评估的技术也比较可靠，但需要投入人力、设备等等。

在冬季增雪方面，美国进行得非常好，这也比较容易。对于夏季的雷暴天气等，就比较困难了。因为还缺乏相关的了解和理论。而对于一些不能起作用的区域，也可以解释这些原因。对于数据而言，美国使用类似医学的体系来进行效果评估，看作业是否起到了作用。拥有的知识和理论越多，就可以更好地和模型相整合。但不论怎样，这些都是以自然为基础的。

在美国，人工影响天气的项目约有36个，其中大部分在冬季实施，在美国西部以及山区，这些项目被用来增加冬天的降雪。这些项目都发展得比较成熟了，有一些已经有50多年的历史。而在夏季，北达科他州会有一些人工消雹的项目，在得克萨斯州会有一些人工增雨的项目，这些项目都在使用效果评估以及播云的最新技术。而随着技术的进步，相关研究的投入也越来越多。