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本报特约撰稿 吴戈
尽管北京30多年来的气象资料表明,8月8日全天降雨概率为47%,暴雨等极端天气的概率仅6%,但7月30 日晚奥运开幕式第二次带妆彩排的后半段,一场大雨突如其来,仍令人有几分担心。2006年在中东国家卡塔尔首都多哈举行亚运会,多哈一年下不了5场雨,年降雨量仅30毫米,但在亚运会开幕式当天就下了20毫米。北京市气象局副局长王建捷3日透露,奥运会开幕式当天,北京的天气可能以阴、多云为主,有可能出现阵雨或雷暴天气。想让开幕式不受坏天气的影响,惟一的办法是提前对天气进行人工干预。
不用“降水概率”等模糊词语
从几年前开始,为奥运服务的气象部门就频频爆出新闻。首先是天气预报禁用“降水概率”等模糊词语,必须明确“ 是否降雨”。然后是天气预报的发布密度增加,每3小时预报一次,临近开幕式时场馆周围每5分钟预报一次。为了提高预报的准确度,我国5月27日发射了最新一代极轨气象卫星“风云3号A”,用11种设备进行全天候多光谱三维探测,引进了每秒9.8万亿次浮点运算的巨型计算机,还部署了密集的地面自动气象站和移动观测车等精密设备。
然而,由于向全球直播的奥运会开幕式时间早已确定,无论预报提前多长时间,或者精确到什么程度,要想完全不受坏天气的影响,惟一的办法是提前对天气进行人工干预。在北京市气象局7楼,北京人工影响天气办公室与10楼的天气预报会商室联了网,还设置了京津冀人工影响天气联防指挥系统,控制着远在河北、天津境内,由高射炮、火箭发射架等装置组成的多条战线。
干预天气从“造雨”开始
准确的天气预报是人工干预天气变化的前提,但有趣的是,人工影响天气的活动比现在天气预报最重要的工具——气象卫星早很多年出现。1960年,人类第一颗气象卫星在美国发射成功。
人类有意识地干预天气变化是从人工造雨开始的。1890年,美国国会曾拨款1万美元,利用火炮、火箭和气球,在云中进行爆炸摧云造雨的实验。1918年,法国科学家把装满致冷物质——液态气体的炮弹发射到空中,进行爆炸造雨的试验。1921年和1924年,美国科学家两次用飞机向云层播撒带电沙粒,试图促使云层碰撞而降雨。但这些人工造雨试验,最终都以失败告终。
二战期间,当飞机进入高空遇到冷空气时,机翼上常出现结冰现象,容易导致飞行事故。当时,美国通用公司聘请了著名科学家欧文·兰米尔博士和助手谢弗尔,帮助解决这个难题。
在大雪纷飞的新罕布什尔山区做试验时,欧文博士和助手谢弗尔惊奇地发现,周围云层的温度虽然低于冰点,云中的水却不结冰,也未形成雨或雪。当时,人们对雨雪形成的根本原因并不清楚。谢弗尔对欧文博士说:“如果我们弄清楚雨雪形成的原因和条件,不就可以进行人工造雨了吗?”
二战后,谢弗尔决心把雨雪形成的原因弄清楚。他用一部能够制造类似云中冷湿气体的机器进行试验。他向制冷器内投入一些干冰,在投入干冰的同时,谢弗尔向制冷器内哈了一口热气。奇异的现象出现了:在热气中,一些小碎片在闪烁。于是他不停地向制冷器内哈气,同时投入大量干冰,冰的晶体就变成了雪花。
欧文博士非常高兴:“我们不妨到空中试试。”1948年11月的一天,天气很冷,谢弗尔驾着一架飞机,在云层上方撒下大量干冰。留在地面观察的欧文博士看见雪花飘飘洒洒地从天而降,这些雪花落在他脸上,化成了水滴。谢弗尔成功实现了用干冰进行人工造雨,将“呼风唤雨”的古老神话变成了现实。人们兴奋地把这一试验称为“给云层播种”。
从此,各国对以增雨、增雪和消雹为主要目的的人工影响天气作业不惜投入,比如一些农业大国和缺水的澳大利亚、伊朗和以色列等国。
受建国初期“人定胜天”的思想影响,中国人工影响天气作业每年的投资为4~7亿元,拥有3.2万人、35架飞机、7000门高炮和5000个火箭发射架。中国气象局的资料表明:1999~2006年,我国共人工增雨2500亿吨,每年超过300亿吨,计划到2010年,每年增雨500亿吨。
人工消雨就是提前增雨
人工干预天气变化,除了为满足农业需要进行增雨消雹外,还有为了保证大型户外项目顺利进行进行驱云消雨。如去年5月9日的红场胜利日阅兵,俄罗斯空军动用了12架军用飞机驱散云层,防止降雨,以保证阅兵式顺利进行。
奥运场馆的人工消雨,其实是将农业人工增雨运用到降雨云系抵达北京之前的上风地区,或者用盐驱散小云层,或者施放碘化银等增雨粉末,以减少每个水滴或冰晶的尺寸,使它在落地前消散,通过提前人工增雨来消雨。
然而,对于天气变化,不要说影响,就是较为准确地预报也充满挑战。北京奥运的气象投入基本用在增强预报的准确性方面,人工影响天气的手段基本未变。中国各地都设有人工影响天气办公室,2900个县近2/3有自己的作业站,多数资金用于作业而不是深入研究。
“大多数人工干预会失败”
美国《自然》杂志6月号刊载文章,对人工影响天气技术持怀疑态度。文章提醒人们:关于云和其他大气物理现象,还有许多基本问题没有答案。火箭弹每发可装11克碘化银,一克碘化银可形成1015个雨滴,利用某些云层增雨10%是可能的。但世界气象组织人工影响天气专家小组组长迪昂·特布兰切说:“(增雨的作用机制)和天气预报是一样的。一块云层会怎样变化,提前30分钟预测都很难,如果对它施加影响,你甚至不能确切预计它在性质上会发生什么变化,要证明人工影响收到了什么效果就更难了。”即使下了雨,也很难说是不是本来就要下雨。
实际上,针对哪种云,何时、怎样影响,“条件非常严格,对大多数云的人工干预都会失败”,世界最大的人工影响天气公司之一、美国北达科他州的天气改变公司气象学主任布鲁斯·波说:“这是增雨技术从诞生以来就经常面临的问题。”
同时,随着空气污染带来的大气颗粒物对云层形成和降水的重要性被逐渐认识,对以色列上世纪六七十年代进行的增雨试验也出现了争议。有两次各持续6年的试验表明,降水增加了12%~15%,这曾被视为人工增雨最令人信服的证据之一。但最近以色列特拉维夫大学的泽夫·列文发现:如果考虑到大气颗粒物等因素,在污染严重的地区,人工增雨的效果可能为零,甚至为负。
2003年美国国家研究委员会的一份报告称:国际人工影响天气活动的效果仍没有可信的科学证明。“人工影响天气的科研还处在黑暗时代,”科罗拉多大学大气物理学家威廉·科顿说,“如果有人想要真正定量的分析,我们拿不出来。”
目前,美国人工影响天气的联邦研究经费,已从上世纪70年代末的2000万美元降至几乎为零。美国国家大气研究中心气象学家丹尼尔·布雷德说:“人工增雨的效果令人鼓舞,但有很多夸大之辞,这不光损害了大气科学和人工影响天气,在整体上对科学来说都是个损害。”
对北京奥运人工消雨的成功率,北京气象局相当谨慎,表示只能对局部的弱天气系统(风速较小,大气层结构相对稳定的天气系统)取得相对较好的结果。针对奥运开幕式是否实行人工消雨,北京市人工影响天气办公室常务副主任张蔷透露,根据天气的条件,如果降水云系比较弱、影响的范围比较小,气象部门会有应对措施。她说:“消云消雨只是一个科学实验,在天气条件适合的情况下,我们会采取措施。”