「播雲」：人工降雨是怎麼造的？
當飛行員駕機進入風暴中進行「播雲」（cloud-seeding）作業時，並不像從A點飛往B點的這麼簡單，而是要飛到風暴雲團中，試圖改變天氣。需要飛到什麼位置？抵達該位置後，你又會看到什麼？
（圖片來源：Getty Images） 當深入一個雲團後，一開始你幾乎什麼都看不見。然後，突然間你會看到白色中夾雜著黑色的東西。你必須飛到黑色區域裏面，這是一件既美妙又奇怪的事。 播雲或稱人工降雨是在風暴雲團中噴灑某些材料以促進降雨的行為。過去五年間，這吸引了越來越多缺水國家的興趣。目前，五大洲上有大約60%的國家正在通過播雲來促進降雨，目的主要是往水庫蓄水、集水或農業需要。 但是要弄清什麼時候飛入雲團和如何飛入雲團並不是一件簡單的事。 在飛行員的培訓過程中，一條通常的規則是不要靠近或直接飛入風暴雲團。培訓的關鍵是時刻注意整體形勢，監視風切面、陣風鋒面、上升氣流和下沉氣流等——這些危險的情況是飛行員在培訓中需要避免的，氣候調整公司（Weather Modification Inc, WMI）公司的運營副總裁漢斯·阿爾內斯（Hans Ahlness）說。在正規的培訓中，教練要帶著新人在幾個雲團之間穿行。 「在任何別的地方你都學不到這個，」 阿爾內斯說。WMI成立於1961年，此前北達科他州（North Dakota）出現了大規模的農作物歉收。從那時起，WMI一直在塞內加爾、馬里、沙特阿拉伯、馬來西亞和澳大利亞等國家進行人工降雨項目。當出現乾旱天氣時，他們會接到很多電話和電子郵件——不論是來自德克薩斯、中國還是中東——人們會請求他們來「解決」雲團的問題。 飛行員必須在暴風雨的天氣條件下飛入雲團中並促進雲團釋放雨點。（圖片來源：Getty Images） 改變天氣的研究起源於20世紀40年代，當時主要是美國進行研究。到20世紀六七十年代，在通用電氣大規模投資的幫助下，人工降雨研究開始加速。但是此後的二十年間，投資和研究興趣跌入低谷，由於對效果不切實際的吹噓，使得人們對人工降雨技術的信心也流失了。至少在美國是這樣。不過，在南非、澳大利亞、以色列等國，人工降雨方面的研究仍在進行。 不過，直到最近人工降雨研究的興趣又開始復蘇，世界氣象組織（WMO）管理各種氣候和天氣項目的德翁·特布蘭赫（Deon Terblanche）說。 20世紀90年代初，南非開發出吸濕播雲法，在部分雲中散播鹽粉（氯化鈉、氯化鎂和氯化鉀），在吸收水蒸汽後，它們的體積變大，然後降落地面成為雨水。此前，人們還使用碘化銀，它的分子結構類似冰。但是20世紀90年代時出現了一次轉折，人們紛紛轉向不會對環境造成污染的吸濕鹽粉。在一些情況下，地面進行的人工降雨（用對空炮或火箭發射器）成本更低，是最優選擇。但是一旦需要達到對流雲以上的高度，就必須使用飛機。 到1999年，已有40個國家加入人工降雨技術研究，而隨機的雙盲試驗也開始證明人工降雨技術確實有效。據估計，目前播雲技術提高降雨量15%到40%。 播雲飛機通常使用的是常規雙引擎飛機，材料架位於機身下方和機翼，類似於發射照明彈的部位。漢斯·阿爾內斯小時候每次遇到雷雨都會觀看這些飛機飛向天空。 播雲飛行的關鍵是理解風暴雲團核心的變化週期以及掌握凖確的時機，世界氣象組織的諮詢師讓·弗朗索瓦·貝圖米厄（Jean Francois Berthoumieu）說。貝圖米厄在乍得、利比亞和南非訓練飛行員，他還在敘利亞、奧地利和印度等國家參與項目。 播雲飛行員首先要通過雷達監控找出風暴雲團的核心，然後他要對雲團的外部和內部進行一些測量，確定浮質的水平以及是否具備播雲的條件。如果各方麵條件都比較有利，那麼就發射吸濕閃光彈，把微粒釋放到雲團的上升氣流中。飛行員在雲團底部的160米左右飛行，他必須辨識雲團的上升氣流並跟蹤核心的新部分。 開發人工降雨這種方法當初是為了緩解美國北達科他州的一場旱災。（圖片來源：Getty Images） 夏季的風暴雲團比冬季的更有趣，阿爾內斯說。冬天的飛行任務是要促進降雪，冬季雲團內部的景象並不漂亮壯觀，而且如果飛機外殼結冰太厚，飛行員就不得不下降高度到較溫暖的地方。夏天的天氣狀況變化迅速，變得不可預測。 夏季播雲有兩種方式可供選擇：一是在雲團底部把吸濕顆粒射入上升氣流中，二是在雲層堆積的頂部發射吸濕顆粒，這就是所謂的頂部播雲。 在進行頂部播雲時，你要飛至6000米的高度，在風暴雲團的邊緣用肉眼或雷達追蹤核心的變化。這時飛機的晃動會很厲害，阿爾內斯說。接著，你會遇到一次強大的內部上升氣流。機身會結冰，這說明你飛經一塊有液態水的區域，然後你會遭遇強大的下沉氣流的衝擊。緊接著，你會不斷遭遇上升和下沉氣流，直到風暴減弱或離開這個區域。 貝圖米厄說，只要按照計劃妥善執行，任務幾乎不會失敗。 但是改變天氣並不是一招鮮，吃遍天。每次風暴、每塊雲團都不完全一樣。 在開始播雲實驗之前，你需要了解該區域的自然雲團的情況，美國國家氣象研究中心項目科學家、世界氣象組織天氣改變專家團隊主席魯洛夫·布魯因泰斯（Roelof Bruintjes）說。你不能簡單的把一個地區的策略和成果遷移到另一個地方來；相反，你要提出的問題是：雲團在那裏？這些雲團能否實施人工降雨？ 雲團類型、大氣中的背景顆粒以及污染程度都是關鍵要素。以內陸地區北達科他州為例，雲團凝結的水滴很小。但是在濕度很大的熱帶，比如泰國，雲團的變化就很不一樣。當布魯因泰斯在印度尼西亞的蘇拉威西島上擔任項目顧問時，他發現因為海上雲團已經含有來自海水的鹽顆粒，所以播雲沒有任何作用。 一種方法是飛至雲團頂部，然後釋放催化降雨的鹽粒。（圖片來源：Getty Images） 在利比亞、卡塔爾和阿聯酋這樣的國家，只有冬季的數月才有降雨，而在乾旱無雲的夏季是無法進行播雲的。 特布蘭赫說，世界氣象組織正在盡最大的努力為有興趣的國家提供天氣改變指導。世界氣象組織的網站上提供了一些文件，特布蘭赫說這些是「一步一步進行人工降雨的操作實施手冊」，包括基本的最佳實踐組合和一套有結構的長期計劃。我們建議各國找到像布魯因泰斯和貝圖米厄這樣國際知名科學家就人工降雨提供因地制宜的顧問和指導。但並不是每個科學家都會這樣做。 隨著氣候變化加速，全球人口猛增和人口湧向不適宜居住的區域，水資源問題正日益成為一個棘手的問題。 「水資源是一個全球難題，它也將成為本世紀的一大難題，」布魯因泰斯說。他還說，水資源保護是一項長期工作，而播雲是一種可能的途徑。在來到美國之前，布魯因泰斯是在南非開始他的事業的。最近，乍得政府告訴他，他們希望保護乍得北部地區的水資源：假如乾旱讓人們不得不南遷，那麼暴力衝突將接踵而至。 但是，可能很多人是病急亂投醫，他們不了解人工降雨的實際能力和條件限制。「你不可能用鏈條拴住雲團，把它拽到你要的地方，」 阿爾內斯說。而一旦乾旱降臨，那就為時已晚：沒有水汽，就無法實施人工增雨。人們和政府可能期待著巨大的成功，但是飛行員只能依照自然條件來工作。 世界各地的請求紛至沓來，遠超以往。布魯因泰斯說，科學家和顧問務必不要誇大其詞，也不要許下不可能兌現的承諾。 「這讓人有些擔心，因為我覺得公眾並未對這件事形成一種實事求是的看法。」特布蘭赫說。他解釋道，在一些地區，人們認為改變天氣是干預神靈的創造；而在另一些地區，人們錯誤的認為在一個地方人工降雨就會偷走另一個地方的雨水；有些地方的人擔心這會造成洪澇。 特布蘭赫認為這些擔心都是無憑無據的。他說，鑒於全球的人工降雨項目越來越多，應該建立更好的溝通機制，讓民眾從科學的角度理解這件事。 氣候變化對農作物造成的壓力越來越大，對這種方法的需求可能會越來越多。（圖片來源：Getty Images） 特布蘭赫說，有一些天氣改變項目存在很大的問題。俄羅斯和中國仍然在投資缺乏科學支持的人工防雹，他們的一些人工降雨技術仍然存在爭議。而另一些國家常常短期干預天氣，以緩解政治壓力，在科學尚不成熟的情況下過早開始一些項目。 貝圖米厄曾遇見過很多飛行員、地方企業和國家部門假裝進行人工降雨，然後以自然形成的雷雨邀功。雖然貝圖米厄相信促進降雨是一種適應地球變熱的方法，但是他也擔心過度依賴這種技術。他強調全年保護水資源的重要性，而當他擔任項目顧問時，他堅持把20%的資金用於科學研究和驗證。他對空洞的政治動作的懷疑讓他拒絕了不願滿足這一條件的國家。不幸的是，很多水資源緊缺的國家沒有能力展開這些項目。即使他們進行投資，也未必能夠得到合適的專業能力和資源。 最近幾年中國投資開展了全世界一些最大的氣候改變工程，例如2011年，政府在一個區域就投資了1.5億美元。2015年，阿聯酋花費55.8萬美元進行人工降雨，現在又發起了一個500萬美元的人工增雨計劃，以促進研究和公眾理解，該項目有可能帶來重大的變化。 一些新技術也開始浮出水面。無人飛機開始發揮作用。以內華達沙漠研究所為例，它已經開始使用無人機來播雲。關於無人機將來能否取代飛機進行播雲，布魯因泰斯的回答是「肯定的」，但須保持謹慎。 但仍有待觀察的是，科學的進步能否跟上需求和期望。布魯因泰斯說，雲團仍然是一種複雜、神秘的東西， 更加充分的了解大氣學仍然是我們最大的挑戰。 但是，至少就目前而言，我們可以飛入雲團，進行一些人工降雨。全世界都在努力尋找更多的辦法來應對日益惡化的水危機，而就是起點之一。 請訪問 BBC Future 閱讀 英文原文。