新年伊始,辞旧迎新,但是许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、河北等部分华北地区或许都等不来2023年的第一场降雪。
天公不作美,迟迟不能降雪,“人工”能不能帮忙?最近在网络上,人工增雪屡被提及。那么,这种降水方式是否可行呢?
为此,记者采访了中国气象局人工影响天气中心二级研究员姚展予,就人工增雪的相关问题进行了解答。
冬雪匮乏会对农业生产造成影响
瑞雪兆丰年,洁白的雪不仅是大地的装饰品,对于自然生态环境来说,一场大雪更是必不可少的越冬“物资”。
在我国广大的农村地区,流传着这样一句俗语:冬天麦盖三层被,来年枕着馒头睡。这里的“三层被”指的就是积雪。
姚展予告诉记者,冬季降雪对于越冬农作物有着重要的意义,长期不下雪首先会造成土壤干旱,对冬小麦等作物的正常生长带来不利影响。
“如果整个冬季不下一场大雪,很容易造成土壤干旱,影响冬小麦的正常水分供给。”姚展予表示。
其次,缺少了冬季降雪,冬小麦的抗寒能力也会大大下降。积雪疏松多孔,一层厚厚的降雪像一条柔软的“棉被”,将土壤、作物与外界的冷空气隔绝开来。积雪既能防止土壤中的热量流失,同时也能阻挡寒冷的空气侵入。如果缺少了这层“棉被”的保护,加之土壤较为干旱,土壤中的冻土层深度便会增加,致使越冬小麦发生冻害,造成小麦麦苗出现发红等现象。
“开春后,这些发红的叶片很容易枯萎,对小麦生长有一定的不良影响。”姚展予介绍道。
冬雪除了对越冬作物本身有影响外,也影响着土壤中越冬害虫的成活率。一场覆盖整个麦田的大雪融化后,雪水渗入土壤,在低温的作用下,地表层的土壤将形成冰土层。如此一来,隐藏在浅层土壤中的部分越冬害虫将被冻在冰土层中。冰土层内的低温、缺氧环境,会让害虫死亡。而如果一个冬天都没有降雪,缺少了低温这一“天敌”,待到春天气温回升后,农作物虫害势必增多,到时便需要加强对小麦等越冬农作物的病虫害防治工作。
除了对农业生产造成影响,长期缺少降雪也会使得冬季空气寒冷干燥,飘浮在空气中的灰尘、细菌等难以得到有效抑制,会对人们的身体健康产生不利影响。尤其会加速呼吸道病毒的传播,容易诱发呼吸道类疾病。
不是“无中生有”而是“锦上添花”
冬雪虽好,却不是说有就有。从宏观的天气条件来看,雨雪的形成需要冷暖气流交汇,且云层中要拥有足够的水汽。从微观层面来看,还需要云层中有充足的冰核帮助雪晶聚少成多,变成雪花降落地面。因此,对于人工增雪作业来说,最重要的是天气系统和云系条件。只有二者符合基本条件,才可开展人工增雪作业,否则也只能是“巧妇难为无米之炊”。
姚展予提醒道:“人们经常将人工增雨、人工增雪称为人工降雨、人工降雪,这是不准确的,因为人工增雨/雪作业只能在原有的天气条件上‘锦上添花’,而无法实现‘无中生有’。”
首先,实现人工增雪需要有合适的云层。
温度在零摄氏度以上的云层被称为暖层,温度在零摄氏度以下的云层被称为冷层。冬季北方地区的云层主要以冷层为主。如果云层中的水汽充沛、自然冰晶数量充足,就容易触发自然降雪过程。但如果云中缺乏自然冰晶,这时便需要借助人工手段向云中播撒人工冰核,促使云中的冰晶数量迅速增加。
目前,人们选用充当人工冰核的主要是碘化银。它的使用方法也十分简单,利用飞机、火箭弹、地面燃烧炉等方式将含有碘化银的物质直接播撒至云中的合适部位,随后便可以等待降雪。
由于受自然条件限制,人工增雪作业在实施前需要进行大量的准备工作。
姚展予告诉记者,人工增雪的流程一般为,首先通过天气预报和云预报确定适合人工增雪的云系。随后设计好相应的作业方案,准备好飞机、火箭、地面燃烧炉等作业工具。当天气系统基本符合条件时,利用卫星、雷达等对云系进行跟踪监测,一旦符合人工增雪条件,便立即申报作业空域,紧接着便是飞机升空、火箭发射,一系列增雪作业迅速展开。在作业结束后,还需要综合雷达回波、地面降雪量等评估作业效果。
使用碘化银不会对人体造成伤害
或许是人们对于洁白无瑕的雪花有着太多美好寄托,当增雪前加上“人工”二字时,人们心中难免产生疑问,人工增雪带来的雪还是真的雪吗?甚至在朋友圈中也一度流传着这样一则谣言:人工增雪的雪花中含有碘化银,对身体有害,因此不宜接触。
对此,姚展予表示,人工增雪作业中确实需要用到碘化银,这是因为碘化银的分子结构与冰晶的分子结构非常相似。碘化银在云层中可以充当人工冰核,增加冷层中的冰晶浓度,促进冷层的降雪过程。
也正是由于碘化银的这一优异特性,只需要1克的碘化银便可以在零下15摄氏度的环境中生成10^13—10^14个冰晶核。因此,在实际人工增雪作业过程中,碘化银的使用量并不高。