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【科学漫谈】“炮打雨落”,谁之功过?


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  北洋军阀张宗昌的名声是很差的,有“狗肉将军”“混世魔王”“三不知将军”“五毒大将军”等称号。虽如此,毕竟能在北洋时期封将,想必不会一无是处。曾在网上看到过一则有关张宗昌“炮打雨落”的故事,不知能否算得上我国早期人工增雨的成功实践。
  上世纪20年代,张宗昌曾主政山东,有一年久旱无雨,民生疾苦,人们纷纷到庙里祭天求雨,以解缺水之急。张宗昌本不信这一套,为了遵从习俗,还是应允在龙王庙设坛诵经,祈求风调雨顺,并亲自到庙里主持祈祷,民众见状,皆感欣慰。
  怎料求雨完毕,仍是碧空如洗,不见滴雨落下,张宗昌大怒,闯进龙王庙。直奔龙王座前,狠狠地扇了神像几个耳光,破口大骂:“日你妹子,你不下雨,害得山东老百姓好苦呀!”骂完扬长而去。
  第二天仍不见有雨,张宗昌心中甚是不快,明摆着是老天爷不给面子,一气之下命令炮兵团在济南千佛山将19尊山炮一字排开,向天空实弹发射,以泄心头之怒。未料到大炮这么一轰,很快乌云开始聚集,一场大雨瓢泼而下,旱情立马缓解。据说此事成为当时报纸谈资,被称为前所未闻的求雨术。
  张宗昌是否真有此壮举,其理何在,当时的天气状况究竟怎样,手头确实无资料可供考证,只能当作传说故事一笑了之。前不久许焕斌教授送来一本他新近编写出版的《人工影响天气动力学研究》,读了其中内容,不禁联想到这一传闻,好像可以从中找到对这一“炮打雨落”现象的解释,赋予其科学内涵了。
  按照气象界专家们的归纳,20世纪,气象科学取得了迅猛发展,特别是在几个领域进步显著,包括大气探测、气象动力学与数值预报、大气化学与大气成分、云雾物理与催化增雨等。其中对催化增雨的理论揭示是目前在人工影响天气业务中的重要科学依据之一,只是与单纯的放炮似乎并无关联,难以对应。
  我中学毕业后曾在农村度过了几年时光,见到过农作物被冰雹袭击过后的惨状。那时,凡遇到乌云压顶、雷雨将至,便会与一些年轻人一道上山放炮,如同打仗一样,只是装备差些。通过放土炮驱赶乌云,虽不知其中有多少道理,但从直觉上,感到确实管点用,放炮的区域受灾要少些。与张将军所要达到的目标恰好相反,他是要下雨,我们是要将云雨驱赶走。
  许焕斌先生是研究天气学与“人影”的专家,在这一领域探索了几十年。他的新书中说了些啥呢?若谈其独到之处,是跳出了在云中播撒催化物这一公认比较成熟的原理去开展研究,另辟蹊径,从动力学角度对人工影响天气这一难题进行了细致分析,从理论到实践,给出了许多有价值的结果,对在现实中常遇到的“炮响雨落”“炮响雹消”等现象进行了初步解释。
  记得在2008年8月8日晚奥运会开幕期间,在北京地区进行了人工消雨作业,我也是参与者之一。当晚的作业结果是有效的,在非常湿闷的天气条件下,北京城区没有降雨,但在如何解释上仍存在争议。当时作业的设计确实是依据“过量播撒”原理,在云雨来向上游布点发炮,播撒催化剂。许焕斌在书中对这一案例也进行了细致的数值模拟分析,给出了他的解释,认为并不是催化剂在起作用,而是动力扰动减缓了云中气流的上升速度,弱化了对流,起到了消雨作用。
  尽管人工影响天气的科学活动始于上个世纪30年代到40年代,著名欧洲气象学家贝吉龙建立了冰晶理论,美国、苏联的一些物理学家开始进行云物理研究与实验,发现了碘化银、干冰可以作为凝结核催化雨雪的机制与作用,奠定了人工催化增雨(雪)的理论和应用基础。1946年11月13日,美国科学家谢弗(Schaefer)和冯内古特(Vonnegut)在云中撒播干冰,使云中的水汽转化为了雪粒并形成雪幡。
  但若向前追寻,1841年美国人埃斯皮(Espy)出版了气象经典著作《风暴原理》,书中提出在潮湿的空气中可通过烈火燃烧产生上升气流来造云致雨,这显然也是符合科学原理的人工影响天气设想。而这一设想的本质不是直接改变云的微物理过程,而是通过加热,改变云中的大气稳定性,通过动力效应来改变云的流场,达到增雨(雪)的效果。
  因此,从历史发展的进程看,改变云的微物理成分和改变云的流体动力结构都应是人们在人工影响天气领域不断探寻的方法。播撒催化方法在理论依据上显然更成熟一些,因而接受度也更为广泛。世界气象组织(WMO)在2001年发表的《关于人工影响天气现状的声明》中,对混合相态地形云、层状云、积状云的局部人工增雨(雪)等催化技术给予了肯定,这已不是第一次了。但对于动力学的方法,似乎还没有公开发表过意见,这方面的理论与实践之间显然还有不小差距。
  我不想在这里详细介绍许焕斌先生书中的内容。简而言之,他所要表达的思想是通过爆炸、火箭和飞机的飞行,可以对气流产生强烈的扰动作用,而局地扰动场所产生的雷诺应力效应与基本场相互作用,会使原有的流场发生改变,达到影响天气的目的。
  著名气象学家周秀骥院士在20年前的一次会议发言时曾经讲道:“在对流性强积雨云和冰雹云中,情况比较复杂,在这些云中,动力学过程超过纯微观过程。因此,只利用现有人工影响天气微观不稳定性就不一定有效,而同时要影响动力学不稳定。因此,要想使现代的人工影响天气工作有所突破,需要新的概念、新的理论。”相信许焕斌老师所做的工作与这一思想是相吻合的。他在人工影响大气动力场结构这一领域进行了有益的实践与探索,希望他取得更多的进展与收获。

 

 





发布日期:2014-09-04
信息来源:《中国气象报》2014年9月4日三版
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