人工影响天气是指在适当的天气条件下，通过人工干预，使天气过程发生符合人类愿望的变化。如果说科学研究的目的是认识自然和改造自然的话，人工影响天气就是在认识自然的基础上去利用自然。目前，人工影响天气主要是指人工增雨和人工消雹，还包括人工消云、消雨、消雾、防霜、引雷等。

 

　　自然过程所涉及的能量是十分巨大的。例如一场雷阵雨在10平方公里范围内在1小时中下20毫米的降水是常有的事情。在这样一次降水过程中总的水量是20万立方米。如果降水形成的高度是2公里，这就意味着在1小时中云要把这20万立方米的水提升到两公里的高空，再把它洒下来。为了提升这些水，需要做大量的功。因此人类要改变自然过程，不能靠硬拼能量，而要根据自然过程的规律，找到影响自然过程发展和转折的关键点，使用比较小的能量，改变自然过程的进程。

 

　　瑞典科学家贝吉龙等人在1933年提出在大部分形成降水的混合云中，降水的形成主要取决于云中是否有足够数量的冰晶，能否通过冰水转化过程形成大水滴。到1946年，美国科学家雪佛尔和冯纳格相继提出可以在冷云中通过播撒干冰或碘化银的方法，适当增加云中的冰晶数量，促使降水的形成。这些研究指出了人工增雨的基本科学原理，开创了人工增雨作业的历史。

 

　　有关人工消雹的研究工作也在20世纪五六十年代达到了高潮，提出了过量播撒的理论。该理论认为冰雹一般是在冰雹云中一个范围不很大的冰雹累积带中由初始冰雹胚胎碰拼周围的水滴或冰晶而增长形成的。如果在这一冰雹累积带中增加大量的冰雹胚胎，造成这些冰雹胚胎争食该区域中有限的水滴或冰晶资源，使谁都长不大，就能达到抑制冰雹灾害的目的。

 

　　上述原理要用到实际工作中，还有许多技术问题要解决，其根本原因在于自然界情况的复杂性。每一个地方、不同的云的情况都不一样。更困难的是我们很难对每一块云都了解得十分清楚。因此，应该怎样去影响云，应该在什么时候、在什么部位、加多大的影响，会得到什么结果等等这一系列问题都需要进行深入的研究。只有依靠科学技术才能更好地处理这些问题。我们要依靠科学技术，对云和降水有更清楚的了解，提供更强的催化作业手段，并要对作业的后果有更清晰的认识和把握。

 

　　为了进行更有效的人工影响天气作业，首先我们必须对作为作业对象的云和降水有更进一步的认识。这里的认识包括两层意思：一是对云和降水的总体，对它的形成、发展规律有更深入的了解。

 

　　我们现在有关人工影响天气作业的基本思路就是基于这种认识。但这种认识还不能说已经十分完善了。新的现象和新的事实的发现完全有可能给我们提出新的、更有效的作业方式。二是对我们具体要作业的天气和云系要有更进一步的认识。因为每一个具体的作业都有不同的特点，应该怎样对它进行作业，在什么时间、部位，用什么方式和数量的催化剂都可能不一样。这就要依赖于我们对作业对象的了解程度。

 

　　增加对云和降水系统的了解可以通过两个途径：观测和数值模拟。前者通过观测仪器对表征云和降水系统特征的参数进行测量，以掌握它们的发展历程。后者利用已经掌握的物理规律，建立描述云和降水系统的数学模型，然后通过数值计算的方法，模拟云和降水系统的发生发展过程，分析各种因子之间的相互作用。

 

　　虽然从上世纪50年代开始，对于人工影响天气工作，大家从一开始就认识到对云和降水系统进行观测的重要性，但苦于没有足够的技术手段可以让我们对云和降水系统做仔细的观测。当时只有一些地面的观测项目，如降水量分布和地面雨滴谱的观测，再有就是一些目测项目。虽然通过前人的努力，找到了控制云和降水系统发生发展的许多重要事实，而且从这些事实中总结出来的规律还是我们目前进行人工影响天气作业的基本出发点。但当我们要对云和降水系统做定量的估计时，这些观测结果就显得十分不足了。从上世纪90年代以来，这方面的情况有了显著的变化。其主要表现有三方面：一是已经有相当好的飞机和机载观测仪器，可以对云和降水系统进行直接的观测；二是有多种遥感手段，包括各种雷达、卫星、微波辐射计、GPS等，可以对云和降水系统进行大范围、持续的观测，不仅可以观测云和降水系统的动力学结构，还可以观测它们的微物理特性；三是已经有了强大的数据传输和处理、显示能力，可以很快地将各种来源的数据汇总起来，进行分析处理，并以人们便于应用的方式提供给作业人员。当然，要用好这些技术，还要我们从配套设备、数据处理软件的开发和人员培养等多方面做更多的努力。

 

　　云和降水系统的数值模拟是20世纪60年代开始发展起来的一种研究手段，配合计算机技术的快速发展，今天我们已经有一定的能力可以模拟出云和降水系统发生发展的一些基本特点，甚至可以把人工影响天气的作业过程也模拟进去，以便了解在实施了人工影响天气作业后云和降水系统的可能变化。鉴于实际云和降水系统的复杂性，我们还不敢说每一次模拟都能真实地反映模拟对象的实际情况。除了进一步改进对云和降水系统中各种宏观和微观物理过程的模拟能力以外，把实时观测所得到云和降水系统的实际数据反馈到模式的计算中，对改进模拟结果也有重要作用。

 

　　为了进行更有效的人工影响天气作业，提供更强的催化作业手段也是一个非常重要的工作。没有合适的催化剂，或者没有能力把所需数量的催化剂及时播撒到云和降水系统适当的部位，也无法实施有效的人工影响天气作业。这里也有两个问题：一是要有高效的催化剂；二是要有适当的运送和播撒工具。在冷云催化剂方面，碘化银仍然是最有效的一种催化物质，但最新的研究表明，单独使用碘化银并不是效率最高的方案。如果在碘化银中加入一些其它物质，在一定的播撒方法下，可以提高播撒的效率。除此之外，还发展了许多不同性质的催化物质，如干冰、液氮等，它们配合适当的播撒工具，在人工影响天气的作业中也有广泛的应用。目前国内外的观测表明，没有证据显示使用上述催化剂会对环境造成污染。与提高催化作业能力有关的另一个问题是播撒工具。长期以来，“三七”高炮是人工防雹和人工增雨的主要工具。但从20世纪90年代以来，我们已经开发了很好的机载播撒工具，包括碘化银燃烧器和烟弹等，后者本身还有一定的飞行能力，不仅可以对层状云进行作业，也可以对一些积状云进行作业。与此同时，还发展了多种多样的催化剂播撒工具，包括催化效率很高的新型火箭以及无人驾驶飞机和各种地面作业设备。它们在不同的作业条件下有各自的应用。

 

　　在进行更有效的人工影响天气作业时，对作业的后果有更清晰的认识和把握，是一件十分重要的事情。这里涉及到两件事，一是所开展的作业是否有效和有多大的效果；二是所实施的作业会不会带来原先意想不到，甚至是我们不希望的效果。前一件事之所以重要，因为它关系到作业的经济效益，关系到人工影响天气的工作能不能持续稳定地开展下去。

 

　　众所周知，降水是一个自然变率很大的自然现象，即使对同一个地方，一年和一年降水量之间的可比性也很小。简单地用平均降水量等参数不可能检验出人工影响天气作业是不是有效。作为科学研究，国内外都曾经开展过有严格设计的随机播撒试验，以检验人工播撒作业的有效性，如以色列在其北部先后组织了两期飞机人工增雨试验计划（1961-1967年，1969-1975年），分别得到了相对增雨15％和13％的效果。我国在福建古田水库开展的为期12年（1975年-1986年）的高炮人工增雨随机试验表明，相对增雨24％。但这种试验越来越困难，对于我们以抗旱为目标的人工增雨作业基本上是不合适的，而且以前由于探测手段缺乏，要进行基于云或降水特性改变来确定作业效果的物理检验的条件也不成熟。因此相当长一段时间以来对人工影响天气作业的效果，一致存在着争议。但现在情况逐渐有所改变，这不仅是由于探测条件的改善，使物理检验逐渐变得更重要，而且新的统计检验方法的使用，也给统计检验带来了新的活力。例如近年提出的浮动对比区效果检验方法，用聚类方法划分不同的降水类型区域，再利用雷达的观测资料，补充到所建立的降水量回归方程中，取得比较好的效果。

 

　　对实施人工影响天气的作业会不会导致原先意想不到、甚至是我们不希望的效果，这是一个需要考虑的问题。目前国内外对它的研究还不多。在过去的工作中，确实也有人问防雹作业这个地方打炮了，这里可能没有下，但邻近地方却下了大的冰雹，这是不是和打炮有关系。或者一个地方实施了增雨作业，雨量增加了，附近其它地方降水是不是因此会有所减少。甚至问如果全国都开展人工影响天气的作业，对大范围的气候会不会有影响等等。这些问题目前尚没有明确的答案，还需要进行深入的研究。

 

　　根据上面的讨论，可以看到，在过去的十年中，人工影响天气作业的科学和技术基础有了很大的进步。我们要抓紧时机，加强观测系统的建立和运行，建立适当的云和降水系统的数值模式，配合高效的催化剂和播撒工具，设计和建设好相应的效果检验方案，并在此基础上建立起强有力的作业指挥系统，我国的人工影响天气工作必然会出现一个新的局面，可以为国家经济建设和人民生活的改善做出贡献