[发明专利]一种人工增雨环境效应测评方法

说明书

 

技术领域：

本发明涉及一种人工增雨环境效应测评方法，属于人工影响天气技术及环境评价技术等领域。

 

背景技术：

水资源是地球能为人类和其他生物生存和繁衍提供基本物质基础的自然水体。近年来，伴随人口剧增及工农业生产不断发展，我国水资源供需矛盾日趋凸显。人工增雨主要是利用自然云的微物理不稳定性，采用人工催化方法，改变云降水物理过程，以达到增加降水、缓解水资源短缺的重要目的。

人工增雨环境效应主要表现为：在大气方面，它可以防沙治尘，改善空气质量，降低PM2.5的浓度，大气降雨是一种重要的地气交换形式，降雨过程对大气中的污染物具有显著的淋滤作用，雨水中的污染物，尤其是有机污染物，会损害人体器官，造成对水体以及土壤生态系统的再次污染；在土壤方面，它可以增加土壤贮水量、改善土壤墒情，但在雨水打击等作用下，可能会使N、P、K等土壤养分流失，土壤团聚体破碎，引起土壤侵蚀；在水体方面，它可以增加地表径流量、补充地下水资源、实施水生态修复，但随着城镇化进程的加快，不透水地面面积迅速增加，降水会迅速转化为径流，冲刷并携带大量污染物进入水体，形成典型的非点源污染；在催化剂方面，现阶段还缺乏具体研究和评估报告，但我国个别地方的人工增雨有滥用趋势，进行非必要的增雨或消雨作业。因此开展人工增雨作业是一项复杂的系统工程，需要组织气象、水利、农林、航空等部门，集中力量推动增雨作业的基础研究、应用及技术开发。既要增强增雨作业前的观测分析，也要侧重增雨作业后的效益评估，不仅要重视人工增雨对局地和全球自然水循环影响的研究，而且不能忽视人工增雨对生态环境和人类健康影响的评估。

目前，本领域的相关评价方法主要侧重于增雨的效果评估及成云致雨的条件等方面。具体而言，有物理学方法、统计学方法及数值模拟方法等。

物理学方法是通过增雨作业前后积雨云的的变化、降雨形成等现象来评判作业效果。如人工播散催化剂后，云顶有增长或消散现象、云内常伴有结冰现象出现、云滴谱也有变宽的趋势；一般在作业后的20～30分钟内在作业区下风方向相应于风速的距离处有降水产生。与物理学方法相比，统计分析方法是以降水量为统计变量，判定作业区增雨前后降水量是否增加。数值模拟方法是基于云-降水形成理论而逐步建立的数学模式，通过预报自然云的降水量，再与人工作业后降水量的实测值比较，从而判定其增雨效果。但目前模式的模拟结果与实际情况仍有较大出入，仍需要进一步完善。

考虑到自然降水过程的复杂性，降水量自然变率很大，常规的观测分析方法在一定程度上还不能对人工增雨作业的机理及机制等方面进行很好的阐述。因而近年来有关人工增雨的模型研究逐渐增多，但大多集中在催化剂扩散及概念模型构建等方面。翟菁等基于对流云云中催化剂扩散模型，模拟催化剂扩散与扩散时间、风速、湍流系数、垂直速度等因素的关系，结果表明催化扩散的影响主要集中在前30min，而且能在较短的时间内扩散到一个稳定的范围，风速、湍流系数及垂直速度与催化剂扩散范围成正相关。田广元和王永亮根据辽宁省高空和地面气象资料，统计分析了全省的降水环流特征，建立了4种人工增雨作业的天气模型，不同的天气模型对应不同的增雨作业方法和作业区域。周毓荃以数值模拟分析为重点，阐述了河南层状降水云系的形成机制及人工增雨效果等，并建立了典型层状云系人工增雨概念模型。Orville等依据数值模式的结果指出，并非所有的播云效应都能促进降水的形成。

如前所述，国内外有关人工增雨的研究十分活跃，这是应对全球变暖以及水资源短缺的迫切要求，也是实现资源环境及社会经济可持续发展的需要。围绕不同目的，相关研究已取得了一些积极的进展。但随着公众对于环境保护意识的逐步增强，现阶段关于人工增雨环境效应的测评，则尚为空白。

针对目前人工增雨的研究进展，本发明研发人工增雨环境效应的测评方法，有助于科学认识人工增雨对区域生态环境的影响，为今后人工增雨作业的效益评估及资源可持续利用等具有重要的理论及实践价值。

 

发明内容：

本发明的目的在于针对人工增雨环境效应的定量化测评问题，开展方法探索，为增雨作业效益评估及资源环境可持续发展等问题的解决，提供重要的理论依据及方法支撑。

本发明的具体技术方案如下：

一种人工增雨环境效应测评方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：