奥运会开幕式、闭幕式时奥运场馆上空究竟“做何颜色”,绝不是“一个人的好天气”那般与世无关。为保证奥运会开幕式、闭幕式时晴空万里,北京奥运气象服务中心将采取人工影响天气手段保障科学准确的气象服务,气象部门也把人工消减雨和人工防雹作为应急保障措施之一。
陈琛
在2008年北京奥运会倒计时的日子里,老天爷像是一位备受瞩目的耀眼明星。奥运会开幕式、闭幕式时奥运场馆上空究竟“做何颜色”,绝不是“一个人的好天气”那般与世无关。
30多年的历史资料显示,8月8日北京降水的概率约为47%,小雨居多,出现暴雨等极端天气的概率只有6%。为保证奥运会开幕式、闭幕式时晴空万里,北京奥运气象服务中心将采取人工影响天气手段保障科学准确的气象服务,气象部门也把人工消减雨和人工防雹作为应急保障措施之一。
科学“变天”
北京奥运消减雨计划的核心是 “让雨提早下或者‘延迟’下、‘请’它去别处下,力保奥运会开幕式、闭幕式好天气”。人工消减雨主要有两招:一是让雨提前下——在保护区上风方及周围邻近地区进行人工增雨作业;二是让雨憋着不下——通过过量播撒高浓度冰晶,使过量的降水粒子“争食”有限环境水分,或者在云顶或云内播撒高浓度粒子群,引发下沉气流,抑制云和降水的发展。两种方法都要利用火箭等工具。
北京地区8月份降雨有6个主要来向。为此,北京市人工影响天气办公室和其他地区相关部门在河北、天津及其他周边地区组织了3道防线,准备拦截可能影响北京天气的不测云雨。为实现人工消减雨,天津市准备了30多部火箭发射装置。在增雨中,火箭的作用是把碘化银炮弹打入云层。
天气预报准确是人工消减雨及时准确发挥效力的前提。只有打进积雨云,碘化银火箭弹才能“弹不虚发”。位于北京市气象局7楼的北京人影办与10楼的天气预报会商室实时联网,以保证第一时间获得所有气象文本信息和图片信息。另外,炮击场地安全要求严格,需要空旷、四周无明显建筑物并尽量远离空中航路。
时效是人工影响天气的关键。北京人工影响天气办公室24小时都设有两名值班员,直接联系下属区县二级指挥中心和地面作业人员。出现天气状况,北京人工影响天气办公室先选择好适合人工增雨作业的云层和场地,然后向空域管制部门申请作业空域,接着向下布置,这个过程大概需要10分钟。同时,地面作业人员通过电话语音系统及时把实地信息反馈到指挥中心,以便指挥部门迅速修正方案。
“变天”秘密
人工降雨的重要原理——朗缪尔连锁反应早在发表于1944年的《上升饱和冷气流中过冷却微滴》和发表于1948年的《暖积云中连锁反应所导致的降雨》两篇论文中就有迹可寻,其作者是诺贝尔奖得主、美国科学家欧文·朗缪尔。1946年7月,朗缪尔使用干冰,在冰箱中制造出小型人工降雪。
我国绝大多数省、自治区、直辖市已设立人工影响天气办公室等机构,尝试科学“变天”。根据国内外人工增雨试验统计,正确应用人工催化技术,可增加降水量6%-25%,北京多年人工增雨率是13%左右。目前我国在降雨作业中应用最广泛、成效最明显的催化剂是碘化银。
一次人工增雨过程大概会用百十发炮弹和2-4枚火箭弹。一发含碘化银的高炮炮弹价格在56-88元之间,增雨火箭弹约为1000-2000元。与炮弹一样,火箭弹爆炸产生的高温可将碘化银分裂成无数碘离子和银离子。温度降低后,碘离子和银离子又重新结合在一起,形成大批碘化银微粒。火箭弹打入-8℃ 至 -12℃的云层中,1克碘化银可形成1015个冰核,即1克碘化银有可能形成1015个雨滴。火箭弹的特殊之处在于,完成任务后会在设定的开伞时间打开降落伞,携带火箭弹残骸安全着陆,伤及地面人员的可能性大为降低。
人工防雹与增雨是反其道而行之。这种方法在雨季非常有用,可以“阻挡”破坏性冰雹。
人工消减雨不会对环境造成影响。目前人工消减雨使用的两种催化剂中,液氮是零污染的绿色环保产品,而用量仅为每平方公里0.5克的碘化银也不会损害周围环境。
北京市气象部门2002年就开始了针对奥运会开幕式、闭幕式的人工消减雨研究,已累积投入科研经费350万元。2007年8月,北京市气象部门在延庆、昌平、海淀3个区县进行小规模人工消减雨演练,并在内蒙古自治区呼和浩特市实施多架飞机消云、减雨的联合演练。
“变天”局限
我国人工影响天气的规模已居世界前列,仅北京就设有100多个气象站,收集人工增雨效果数据,这为奥运会开幕式、闭幕式气象保障服务积累了经验。
人工影响天气虽然是一项具有巨大应用潜力的科学技术,但目前仍有许多基础问题没有得到解决,这决定了人类影响天气的能力有限。北京气象部门的人工消减雨工作只能对小范围且较弱的局部降水起到较好效果,其预期目标是希望能够对10毫米以下的降水有作用。但如果2008年北京奥运会期间遭遇大暴雨等强降水,目前国内的技术水平还做不到完全消雨。
来自北京市气象局气候中心的统计资料显示,6月份北京平原地区平均降水量为111.5毫米,虽少于2000年6月112.2毫米的降水量,但比常年同期的79.2毫米多出41%,比近10年平均值74.9毫米多出49%。
北京市气象台台长郭虎说,夏季亚洲中纬度地区上空大气环流调整频繁,天气变化较快。北京的主汛期是7月下旬到8月上旬,期间出现大雨和暴雨天气的概率更大。这让人不由自主地要为奥运会天气捏把汗,届时老天爷能否给个“好脸色”,连北京市气象局的工作人员都要念叨一声“老天保佑”。
气象是一门自然预测科学,有很多不确定性。北京市气象局的主要任务是尽最大可能把8月8日是什么样的天气预报准确。不过,8月8日是否有雨,现在还说不准,因为长期预报的上限只能是天气趋势,而达不到哪天有雨的水平。作为为其他决策部门提供基础依据的单位,北京市气象局也无法给出答案。如果8月8日真有超过人工影响天气技术能力的云雨量该采取什么措施?想必奥运决策部门自有化解之道。