心系云雾 情牵庐山——专访著名大气物理学专家、北京大学教授毛节泰

2024-06-21 17:44 阅读
江西气象网

图为毛节泰教授接受江西省气象局的采访。作者:胡皓

  人工影响天气是通过科技手段合理开发利用空中云水资源,实现趋利避害的一项重要工作,而云物理的研究对于认识成云致雨的气象规律、机理,有着十分重要的作用。6月14日,首届“中国云雾暨低空经济气象服务”学术研讨会在江西省庐山市举行。借此机会,笔者采访了我国著名大气物理学专家、北京大学教授毛节泰,听他讲述60余年来,他与人工影响天气、与庐山云雾的不解之缘。

  “相对于气象学,人工影响天气历史不是很长。”说起人工影响天气,毛节泰侃侃而谈。20世纪40年代,现代人工影响天气开始发端。我国云与降水物理过程研究和人工影响降水试验研究则是在1956年就提出了。1958年吉林遭受大旱,我国在吉林省首次使用飞机进行人工增雨试验,飞机播撒催化剂开展人工影响天气的工作正式迈出了第一步。

  “有了吉林的这个开始,中央气象局、中科院大气所、北京大学都积极跟进人工影响天气工作。当时我在学校,参与研制飞机上的气象观测仪器。”1958年,毛节泰正在北京大学地球物理系就读,学校从前苏联得到了一套飞机气象观测仪器的图纸,他的老师就组织学生分头进行研制,毛节泰有幸参与了研制。“其实凭我们这些大学生,一个设备也没有研制成功,但是我们很积极地做了很多工作。”由此,毛节泰结缘人工影响天气。

  同样是1958年,中央气象局派出科技人员在庐山开展人工降水的试验,同时成立庐山云雾降水试验观测小组,开始在庐山莲花谷一带采取地面烧烟来进行人工降雨。年底,中央气象局与江西省商定,在江西省科委领导下,由省水文气象局和庐山管理局共同组建庐山天气控制研究所,北京大学地球物理系的很多老师和学生也参与了相关工作。

  在条件极为艰苦的情况下,1959年3月28日,“江西省庐山天气控制研究所”在庐山日照峰路7号成立,随后开始进行云雾微物理观测和雨滴谱观测。

  “对于庐山,我还是很有感情的。”1961年,正在北京大学就读的毛节泰到庐山进行生产实习。“当年实习分了两拨,一拨在庐山上做云微物理的观测,一拨在山下做积云的宏观观测。”这项观测持续了很多年,取得了不错的成绩,为后续的人工影响天气工作打下了良好基础。

  经过几十年的发展,我国人工影响天气的作业规模越来越大,人工影响天气技术和科研水平有了明显提高,使用地面碘化银燃烧炉、高炮和火箭、飞机等方式开展人工影响天气作业的格局逐渐形成。“其实人工影响天气能够在全国各地开展,不管是人工增雨,还是人工防雹,等等,社会需求是最核心的原因。”毛节泰认为,尤其是进入21世纪后,我国对人工影响天气的社会需求更加强烈,从而推动人工影响天气工作不断进步。

  2021年,中国气象局人工影响天气中心、江西省气象局共同建设庐山云雾物理综合试验基地,是国家人工影响天气工程的重要组成部分。基地的建设,充分利用了庐山的地理位置、自然云雾条件和山上、山下联合观测的优势。

  对于国家级云雾物理综合试验基地为什么落地庐山,毛节泰有自己的看法。“庐山是一个研究云雾降水很重要的点。”在影响我国的天气系统里,有一个很重要的天气系统,叫做东亚季风,它的移动和变化影响着我国的天气和气候。因此,对于东亚季风的预报显得尤为重要。“在这个预报里,关于云和降水的微物理特性参数是很需要了解的。我们过去在这方面积累还是不够多。”而庐山的地理位置对于观测东亚季风区的云和降水的宏微观结构非常有利,获取的数据很有代表性,对未来改进东亚季风的预报将起到很好的作用。

  毛节泰认为,庐山云雾物理综合试验基地不仅仅是推动人工影响天气技术提升,对于预报技术的提升、预报模式的检验也发挥着作用。他希望,庐山云雾物理综合试验基地能够对东亚季风区的云和降水的宏微观结构做长时间稳定的观测,取得一些有代表性的数据。“这是急不得的,数据长到一定程度,它的价值就上来了。”

  庐山云雾物理综合试验基地依托庐山气象局、庐山市气象局、柴桑区气象局现有气象观测条件和业务布局,在山上新增云雾粒子直接观测设备,在山下新建地面遥感观测设备,组成气溶胶-云-降水观测分系统、梯度观测分系统和综合分析系统。“山上可以进行微物理观测,山下有遥感仪器,像这样山上、山下的观测形式也有利于数据对比,对发展遥感技术也是非常重要的。”毛节泰表示。

  国内其他的云雾观测站主要是通过地面遥感观测和飞机观测的直接结果进行比较,但由于飞机观测的成本较高,受到的限制也较多,数据的积累量还不够。庐山作为一个固定站点,具有明显的优势。毛节泰说,“我们也希望能够在这里发展地面的云雾遥感技术,推广应用到全国各地。”

  在气候变化的大背景下,近年来,我国南方地区频繁遭受干旱少雨,人工增雨的需求非常迫切。过去,我国人工增雨作业主要在北方地区开展,作业对象以冷云为主,所用催化剂主要是碘化银。而南方地区夏季以暖云降水居多,对暖云增雨尚存在亟待解决的关键技术问题。江西正是地处南方,暖云和对流云多发。

  “我们希望通过在庐山做云宏观微观结构的系统研究,加深对庐山及其周边地区暖云宏微观特性的认识,努力减少人影作业的盲目性。”毛节泰认为,基于庐山云雾物理综合试验基地开展云物理的研究,预期可以对应对当地季节性干旱提供科学依据。充分发挥基地先进的云雾降水观测能力,从气溶胶和云的相互作用、云的宏微观特征和垂直结构等方面,研究自然云雾降水的过程和内在机制。

  目前,庐山云雾物理综合试验基地的气溶胶—云雾和降水综合观测数据,将构建东亚季风区气溶胶垂直结构特征、梅雨降水期云和雨滴谱特征等;庐山云雾观测数据集的分析,为云雾物理、东亚季风影响等研究提供了基础数据;其特种资料还为人工影响天气业务服务提供有力的数据支撑。

  面对未来,毛节泰有很多期待。“国家对人工影响天气的投入是很大的,配备了很多仪器。我们也很努力地希望在科学原理方面有所进展,关于科学原理,是必须弄清楚的。”这位85岁的老人,还将续写他与人工影响天气、与庐山云雾的缘分。(文/钟微 邓敏佳 邓斌 张志红 审/邓志华)

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