[科普中國]-人工影響天氣效果檢驗

人工影響天氣效果檢驗是一個極為重要但又是非常困難的課題，是當前國內(nèi)外人工影響天氣面臨的亟待解決的重大科學技術(shù)問題之一。

人工影響天氣催化后，云和降水是否產(chǎn)生了預(yù)期的明顯變化，這主要表現(xiàn)在：云和降水的宏微觀物理景有無明顯變化?如云厚、面積、上升氣流速度、雷達回波參數(shù)、云內(nèi)溫度廓線、云持續(xù)時間以及云中冰晶數(shù)濃度、大云滴數(shù)濃度、含水量、譜寬等是否產(chǎn)生預(yù)期的變化。這反映的是人工影響天氣試驗的直接效果，又稱物理效應(yīng)。地面的降水是否增加，這反映的是人工影響天氣的間接效果，又稱最終效果。人工影響天氣的最終效果是人們進行人工影響天氣活動所特別關(guān)注的問題。

統(tǒng)計檢驗得到的人工影響天氣試驗效果只有在獲得物理上的解釋，并為觀測到的物理效應(yīng)所證實時，人工影響天氣試驗效果的檢驗才是完整的，令人信服的。

簡介人工影響天氣效果檢驗是一個極為重要但又是非常困難的課題，是當前國內(nèi)外人工影響天氣面臨的亟待解決的重大科學技術(shù)問題之一。

人工影響天氣催化后，云和降水是否產(chǎn)生了預(yù)期的明顯變化，這主要表現(xiàn)在：云和降水的宏微觀物理景有無明顯變化?如云厚、面積、上升氣流速度、雷達回波參數(shù)、云內(nèi)溫度廓線、云持續(xù)時間以及云中冰晶數(shù)濃度、大云滴數(shù)濃度、含水量、譜寬等是否產(chǎn)生預(yù)期的變化。這反映的是人工影響天氣試驗的直接效果，又稱物理效應(yīng)。地面的降水是否增加，這反映的是人工影響天氣的間接效果，又稱最終效果。人工影響天氣的最終效果是人們進行人工影響天氣活動所特別關(guān)注的問題。

統(tǒng)計檢驗得到的人工影響天氣試驗效果只有在獲得物理上的解釋，并為觀測到的物理效應(yīng)所證實時，人工影響天氣試驗效果的檢驗才是完整的，令人信服的。1

人工影響天氣效果檢驗的重要性人工影響天氣效果檢驗的重要性主要體現(xiàn)在兩個方面：它不僅必須明確回答人工影響天氣作業(yè)(試驗)是否有效，而且必須明確回答人工影響天氣作業(yè)(試驗)效果有多大。當前，人工影響天氣效果檢驗所面臨的困難也主要在兩個方面自然降水的時空變化大，評估對象存在著巨大的不確定性，我們還無法對其作出明確的定量預(yù)報當前，人工影響天氣主要通過播撒催化劑，直接影響自然云中的核化過程，人為影響的環(huán)節(jié)和強度受到一定限制，同時，對云、降水的物理機制和發(fā)展變化的物理過程還缺乏全面、系統(tǒng)、深入的了解，而且，人工影響所引起的變化幅度常低于自然起伏，使客觀、定量地評價人工影響的效果顯得十分困難，尚不能把人為影響和自然變異完全區(qū)分開

因此，人工影響天氣效果檢驗問題的解決不僅將推動云和降水以及人工影響天氣理論的發(fā)展，而且也為人工影響天氣的進一步應(yīng)用提供科學依據(jù)。1

人工影響天氣效果檢驗研究的現(xiàn)狀人工影響天氣是建立在云和降水物理學基礎(chǔ)上的一門應(yīng)用技術(shù)科學，其活力取決于其效果和在減災(zāi)抗災(zāi)中的作用。實踐證明，人工播云試驗的結(jié)果可出現(xiàn)正效應(yīng)、負效應(yīng)或無效應(yīng)。當前，我國人工影響天氣已作為抗旱救災(zāi)的一項重要手段，投入了大量的人力、物力，廣泛開展了外場作業(yè)。然而，在旱區(qū)施行人工播云后是否會使降水增加、有利于緩解早情?在庫區(qū)開展人工播云是否增加水庫庫容量?播云后云的發(fā)展是否按照人們所期望的方向變化?這些均是人們極為關(guān)注的問題。但是，由于云和降水自然變率大，并受不同時期氣候、天氣制約，因此，進行嚴格的效果檢驗?zāi)壳霸趪鴥?nèi)外都是一個極為困難的問題。

近幾十年來，根據(jù)國內(nèi)外所進行的大量有設(shè)計的外場試驗研究，云物理工作者設(shè)計出兩大類試驗方案，即隨機試驗和非隨機化試驗。1

隨機化試驗作為科學上可接受的最可靠的檢驗播云效果的方案是統(tǒng)計學家最為推薦的試驗。所謂隨機催化試驗，是根據(jù)以隨機原理制定的方案所實施的人工影響天氣催化試驗。為了盡可能客觀地檢驗人工影響天氣的效果，試驗方案中規(guī)定，在適合催化作業(yè)的時期里，是否催化作業(yè)，由隨機方法確定，這樣可以消除試驗工作中的某些主觀因素的影響。對這樣獲得的催化與不催化的兩組試驗資料進行分析，評定其催化效果，并對效果作統(tǒng)計學檢驗。這種方案根據(jù)降水自然變率和預(yù)報效果計算統(tǒng)計個例，在信噪比很低的情況下，約需5～10年的試驗周期(葉家東1998)，如福建古田的隨機化人工影響天氣試驗長達12年。由于這種試驗周期長，需要大量的試驗樣本，并且要求放棄一半的可作業(yè)機會，因此，一般在業(yè)務(wù)作業(yè)中很少采取這種試驗方案。1

非隨機化試驗對業(yè)務(wù)作業(yè)來說是一種花費少、易獲取增雨效果的方法，它已在世界范圍廣泛應(yīng)用，并為播云有效性提供了一些證據(jù)。這將是本章后面主要介紹的內(nèi)容。這些試驗通常假設(shè)自然降水在時間、空同上是平穩(wěn)的，實際作業(yè)很難滿足這個假設(shè)條件，從而降低了效果評估的可靠性。

由于現(xiàn)階段人們對云、降水物理過程及人工影響天氣原理還沒有完全了解，以及探測技術(shù)和儀器設(shè)備的局限性，為了客觀地、科學地、定量地評估人工影響天氣的效果，迫切需要加強以下方面工作。

(1)嚴格設(shè)計，加強監(jiān)測手段，以獲取試驗和作業(yè)過程詳細完整的各物理量變化的證據(jù)。

(2)完善效果統(tǒng)計方法，提出能客觀、定量地評價效果的統(tǒng)計學方法。

因此，迫切需要建立和發(fā)展適合我國人工影響天氣實際的、客觀的、科學的和定量的人工影響天氣效果檢驗技術(shù)方法。這是人工影響天氣科學研究的重要組成部分，也是本學科領(lǐng)域極為重要的研究課題。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

劉勇 - 副教授 - 西南大學資源環(huán)境學院