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人工影响天气无人机系统研发现状及运用进展摘要：人工影响天气，简称“人影”，是指利用人为手段使天气朝着人们预定的方向转化，其产生积极的社会影响，尤其对我国农业发展意义重大，推动我国社会经济稳定发展。
因此，国家对人工影响天气领域发展的重视程度不断提升，加大装备研发力度，为提升人工影响天气作业质量奠定装备基础。
基于此，本文以人工影响天气无人机系统为研究对象，具体阐述其研发现状、实际应用以及关键技术，旨在探索无人机系统在人工影响天气领域的发展方向。
关键词：人工影响天气；无人机；研发现状；实际应用分析引言当前，人工影响天气作业分为空中和地面两种作业类型，结合实际情况，选择最为适配的特种装备以及作业形式，才能保证人工影响天气作业高质量开展。
而随着无人机技术的发展，利用无人机进行飞行作业逐渐成为人工影响天气的重要手段之一。
1 人工影响天气行业发展现状我国人工影响天气领域已发展60多年，其装备以及技术不断完善。
在1958年，我国首次完成飞机人工降雨作业，标志着我国人工影响天气事业起步。
上世纪八十年代，我国开始“人影”火箭系统的研发，现阶段已经取得多项研究成果，在人工影响天气作业发展产生深远影响，尤其是高炮研发以及应用，在全球处于领先地位。
此外，我国还拥有众多型号的地面发生器装备，主要应用于低空小范围增雨以及防雹作业。
经过多年的发展，其装备以及技术不断完善，推动了我国人工影响天气领域发展，提升自然灾害防控效果，为我国农业发展提供保障。
在党的十八大以来，国家对人工影响天气的重视程度不断提升,我国“人影”事业发展至新高度。
于2015年，中国气象局实施《人工影响天气业务现代化建设三年行动计划》，不断加强“人影”管理，建设现代化、科学化、安全化监督管理体系，拉动人工影响天气作业现代化发展。
在2018年，国家召开关于人工影响天气的专题座谈会议，对当前的发展现状以及未来发展形势进行分析。
在会议中制定发展方向，利用“人影”发展经验，以全面推进小康社会、打造现代化社会主义现代化国家为指标，明确“公益性”工作定位，不断完善管理体制，提升建设发展效果，实现现代化人工影响天气作业特种装备精准作业、安全作业、科学作业的目标。
人工影响天气作业中的有关问题人工影响天气是一门学科，有其理论和技术，有其认识、发展、研究和应用过程。
人工影响天气概念的提出，是基于人类为了生产和生活的需要，希望通过人为干预以防止或减轻由恶劣天气引起的自然灾害，进而在适当条件下，促使天气向有利于人类需要的方向发展。
云和降水过程的能量十分巨大，仅仅一次局地雷雨过程中凝结的水量约1000万吨，凝结释放的潜热相当于燃烧480万桶石油的热量。
显然，采用在短时间内释放大量能量的方式来影响云降水是不现实的。
因此，人们只能在合适的天气条件下，利用自然云微物理不稳定性，通过飞机、火箭、高炮等工具向云中播撒催化剂，改变云的微结构和云降水的发展过程，促使其向人们需要的方向发展，达到增加降水、防御冰雹、削弱台风、消云、消雾等目的。
一、人工影响天气作业不会对生态环境产生影响目前我国人工影响天气作业催化剂主要有干冰、液氮、碘化银三种。
（1）干冰（固体二氧化碳）是速效制冷剂，可使局部降温到摄氏零下78.5度，使得云中水滴冻结成冰晶，成为云降水发展的催化剂。
干冰播撒后很快成为二氧化碳气体，它是空气的组成部分，不会对生态环境产生任何污染。
（2）液氮也是速效制冷剂，可使局部降温到摄氏零下196度，使得云中水滴冻结成冰晶，成为云降水发展的催化剂。
液氮播撒后很快成为氮气，它也是空气的组成部分，不会对生态环境产生任何污染。
（3）碘化银是高效催化剂，播撒后可产生大量的极细小颗粒（1克碘化银可立刻分解为1万亿个左右的小颗粒），促使云中产生大量冰晶，冰晶又作为催化剂再产生更大量的冰晶。
这些极细小颗粒随云中水滴降至地面，部分留在土壤中，部分流入河中。
研究表明，碘化银分解后的银离子达到一定量后，对人体和生物有害，但要达到这样的量是不可能的。
因为人工影响天气作业使用的碘化银剂量非常小，一发人影作业炮弹中仅含1克碘化银，我国全年人工影响天气作业使用的碘化银总量不到1吨，分布在300万平方公里面积的作业区上，每平方公里仅0.0003克碘化银，碘化银不易溶于水，但易分解。
人工影响天气作业装备研发和应用进展作者：加勇次成措姆杨刚益西卓玛来源：《南方农业·下旬》2018年第02期摘要人工影响天气科学是广泛应用于农业生产和天气调节的现代科学，对经济发展和抗灾减灾具有非常重要的作用。
目前，我国正在积极发展人工影响天气科学技术，尤其重视对其作业装备的研发和应用。
基于此，结合西藏自治区气象局人工影响天气中心数据信息，对人工影响天气科学不同的作业装备进行介绍，探讨其研发及应用进展。
关键词人工影响天气；作业装备；研发；应用中图分类号：P48 文献标志码：B DOI：10.19415/ki.1673-890x.2018.06.072人工影响天气，简称人影，是20世纪40年代发展起来的一种通过人工方式改变天气状况的现代科学技术。
通常来说，人影作业装备依照作业形式可以分为空中作业装备与地面作业装备两种。
无论是哪种作业装备，都不可避免地会用到催化剂。
因此，催化剂也可以算作人影作业装备的一种。
1 空中作业装备的研发和应用进展1.1 飞机人工影响天气空中作业离不开飞机，如果没有飞机，一系列人影空中作业都无法得以展开。
飞机用于人工影响天气作业的历史已经非常久远，事实上，历史上第一次人影作业就是通过飞机完成的。
1946年，美国科学家谢弗利用飞机把约1.35 kg干冰投入到过冷层状云之中，几分钟过后，云下就出现了降雪。
自此之后，对人影作业飞机的研究就一直在不断展开。
美国首先在1947—1952年率先展开了人工影响天气计划，投入了大量军用飞机用于研究。
目前，美国人影作业飞机的研究及应用已经相当成熟，不仅拥有大量人影作业飞机，而且这些飞机还分为不同的类型，可以满足不同的人影作业要求。
与此同时，世界最先进的大气探测飞机也是由美国建造，在负荷量、航程、飞行时间、飞行高度等方面都处于世界先进水平，可以很好地完成人影作业[1]。
我国人工影响天气空中作业起步较晚，1958年才首次利用杜-2飞机完成人工增雨实验。
高原人工影响天气高炮作业风险分析及对策建议云旦次仁普扎西发布时间：2021-09-08T04:23:05.994Z 来源：《探索科学》2021年8月上15期作者：云旦次仁普扎西[导读] 西藏高原人工影响天气较为普遍作业方式有高炮及火箭两种，其中“37”高炮作业较为广泛。
西藏自治区曲水县气象局云旦次仁普扎西西藏曲水 850699摘要: 西藏高原人工影响天气较为普遍作业方式有高炮及火箭两种，其中“37”高炮作业较为广泛。
本文章为更全面的了解高原人工影响天气高炮作业风险隐患、运用安全管理原则和调查进行风险分析，从管理制度、作业人员、作业装置、空域安全使用等环节进行安全风险隐患分析，并提出人工影响天气作业风险对策建议，提高人工影响天气作业安全性。
关键词: 高原人工影响天气；高炮；风险隐患；对策建议引言人工影响天气( 以下简称人影)工作在增雨抗旱、防雹减灾、森林防( 灭) 火等工作中发挥显著作用，为气象防灾减灾的重要科技手段。
随着社会经济发展，作业需求不断增加，用弹量也持续增加，特别是人影作业多在夜间，作业时天气复杂多变，还涉及人员、装置、弹药、操作、空域等多种安全风险隐患。
根据安全管理工作要求，将各类风险划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，其中Ⅰ为最高风险等级，Ⅳ为最低风险等级。
将影响程度划设为 6 个小级，其中 1 级为最低影响，6 级为最高影响。
对照分析上述两个方面的小级数，综合考虑相关权重，得出相应的风险等级，详见表 1。
2 对策建议2.1完善制度体系，强化执行力度人影安全生产管理制度是确保人影工作顺利开展的“规矩”，它包括相关部门、作业人员职责以及应急预案、安全事故处理、安全责任追究等各项管理制度。
应依据有关法律法规和标准、规章等，构建责任清晰、风险明确、措施具体的制度体系，并且各种制度之间关系明确，不能交叉重复、不能自相矛盾，进而形成有机整体，也要及时根据实际情况的变化，不断进行修订完善，使管理制度涵盖到安全生产的每个环节。
Journal of Agricultural Catastropholgy 2021, Vol 11, No 4作者简介 罗竟成（1985-），男，四川新龙人，工程师，主要从事短期预报工作和强对流预报技术研究。
收稿日期 2021-01-25Weather Analysis of Artif-icial Rain Elimination in Daqing during the 70th Anniversary of Ganzi PrefectureLUO Jing-cheng et al (Meteorological Bureau of Ganzi Prefecture, Kangding, Sichuan, 626000)Abstract Based on conventional meteo-rological data, new generation weather radar and satellite data, this paper analyzes and summarizes the weather situation on September 17, 2020 and the experience of rain elimination operation. The results show that: affected by the eastward movement of high altitude trough, the tangential line between two high altitudes, the strong cold air on the ground and the obstruction of subtropical high, combined with high energy, high humidity, high temperature and high humidity, the high altitude trough and the high altitude trough will move eastward Strong upward movement and surface convergence line make the precipitation in Ganzi Prefecture have a wide range and a long duration. The artificial rain elimination operation makes the precipitation stop ahead of time in the reserve, which ensures the smooth development of the celebration activities. The use of forecast and weather modification can improve the meteorological support ability to deal with emergencies. Key words Artificial rain elimination; Meteorological support; Weather situation甘孜州70周年大庆活动人工消雨天气分析罗竟成，洛绒德吉，赵 敏1.甘孜州气象局，四川康定 626000；2.石渠县气象局，四川石渠 627350摘要 本文利用常规气象资料、新一代天气雷达、卫星等探测资料，分析总结2020年9月17日天气形势和消雨作业经验，结果表明：受高空低槽东移、两高间切边线、地面较强冷空气和副高阻挡共同影响，配合高能高湿、较强上升运动及地面辐合线使此次甘孜州降水范围广、持续时间长。
地面碘化银烟炉在甘孜高原人工影响天气作业中应用探究
作者：夏定贵
来源：《科技信息·上旬刊》2017年第09期
摘要：随着科学技术的发展，在人工影响天气作业中，地面碘化银烟炉成为一种重要的辅助手段。
本文以甘孜高原为例，首先分析了地面碘化银烟炉的设置需求，然后介绍了在人工增雨上的工作原理，最后阐述了具体应用方法，以供参考。
关键词：甘孜高原；人工影响天气；碘化银烟炉；应用
前言
在传统的人工影响天气作业中，主要使用的设备是飞机和火箭，但实践证实会受到空域限制，容易错过最佳作业时机。
在此背景下，地面碘化银烟炉得以应用，能对AgI焰条进行远程控制，利用上升气流实现入云催化，成为一种有效的作业工具。
本文结合实际案例，针对地面碘化银烟炉的应用进行探讨。
1.甘孜高原设置地面碘化银烟炉的需求
1.1 自然降水量少
从甘孜高原的降水情况分析，具有季节分配不均的特点，雨热同季，最高气温为20℃，最低气温为-23℃。
其中春季、冬季降水少，夏季、秋季降水多。
6-9月是雨季，降水量在全年占比69.4%，由于强降雨天气频繁，容易发生洪涝灾害。
11月-次年3月是旱季，降水量在全年占比6.8%，由于干燥少雨，容易引起森林火灾。
因此，设置地面碘化银烟炉，开展人工增雨作业，能在旱季增加降水量，促进植物作物生长，有效防止森林火灾[1]。
1.2 地理环境优势
甘孜高原位于青藏高原的东南部位，介于北纬27°58″-34°20″、东经97°22″-102°29″之间。
地势高亢，山川平行相间，具有北高南低、中部突起、东南缘深切的特点，地域差异明显。
其中，北部高原与南部河谷的海拔高差达到3000m，最高峰贡嘎山海拔为7556m，相比于东坡大渡河谷地，水平距离只有29km，但相对高差达到6400m。
整个高原海拔在1600-2600m之间的河谷半高山面积广阔，满足烟炉安装的地理条件，即海拔高度在1000m以上的迎风坡。
2.地面碘化银烟炉用于人工增雨的原理
2.1 地面碘化银烟炉扩散模型
气体扩散的高斯模式假设有：①污染物在空间中按高斯分布（正态分布）；②在整个空间中风速是均匀的、稳定的，风速大于1.5m/s；③常定、均匀的湍流场；④源强是连续均匀的；
⑤在扩散过程中污染物质量是守恒的。
其扩散公式为：
（1）
式（1）中Q为源的核生成率，σy 和σz 分别为y 和z 轴方向上催化剂质点浓度分布的均方差，u 为x 轴上的分风速，H0为源高。
使用公式（1）计算地面发生器产生源扩散情况。
计算中取H0 = 1750m，u= 2m·s-1，Q = 1. 1 ×1012个·s-1，H0 为源高。
和分别根据不同稳定度分类取不同值。
这里按阴天型取（x）=0.396x0.865，（x）= 0.057x1.093。
催化剂的分布以相对浓度q′表示：
q′= q/q0 （2）
式（2）中q0 = 103 个·m-3，为云中冰核最佳浓度。
从[1][2]可看出，在拖放高
度形成上下1km 厚，长度3km 的高浓度区，浓度值达105个·m-3以上。
浓度104
个·m-3可到4km 高度，浓度103个·m-3可达6km 高度。
2.2 催化剂核化温度
当前人工影响天气作业中，使用的催化剂以AgI为代表，核化温度是-4℃至-20℃；而烟炉使用的AgI焰条，在-7.5℃至-20℃范围内，烟条成核率为1.43×1015个/g（-10℃）。
在甘孜高原上，冬季气温低且降雨少，以12月份为例，日均最高气温为6℃，最低气温为-11℃，平均降雨量只有4mm。
依据0.6℃/100m的温度垂直递减率，地面1000m以上会形成微弱的上升气流[2]。
此时将催化剂带入云层中，能提高成核率，获得良好的核化效果。
2.3催化剂扩散分析
以西安中天火箭技术有限公司生产的ZY-2A型地面碘化银烟炉为例，使用BR-91Y型AgI 焰剂，燃烧后产生含有AgI的复合冰核气溶胶，在-12℃条件下，5分钟内的核化率达到90%以上。
针对地面发生源的扩散情况进行研究，结果显示：垂直方向上，扩散源在1000m高度会产生高浓度区，长度、厚度分别为3km、1km，浓度值达到105个/m3。
以此类推，在甘孜高原1700m处燃放焰条，扩散后的高度达到3000m以上，满足云中催化剂的核化高度要求，有效增加降雨量。
3.地面碘化银烟炉在甘孜高原上的应用
3.1 设备选择
甘孜高原选择地面碘化银烟炉时，可以采用ZY-2A型远程遥控地面焰条播撒系统。
该系统设置了预制焰条，数据采集利用手机短信即可完成，然后在计算机上进行远程控制，实现了焰条检测、遥控点火、烟雾播撒等功能。
而且，整个操控流程不会受到距离远近的影响，只要通讯信号覆盖即可，从而满足增雨、增雪、防雹等作业要求，实现减灾防灾的目标。
具体来说，该烟炉系统包括四个部分，分别是地面播撒装置、点火控制器、控制软件、焰条。
其中，地面播撒装置固定在户外，焰条则提前放置在地面播撒装置以内。
根据气象条件的变化，利用计算机发出检测、点火等信号，促使焰条点燃；在播撒装置的引导下，烟雾升到高空并进入云层，实现增雨、防雹的效果。
而且，该系统可以分体运输，重量最大为50kg，外形尺寸最大为1435×900mm，因此方便运输，方便在甘孜高原中使用。
3.2 位置布设
地面碘化银烟炉的布设位置是否得当，关系到AgI冰核是否能送到预想的云层目标，因此直接影响增雨结果。
考虑到冬季天气自身的上升气流小，难以满足作业需求，因此还要借助于其他动力条件。
在不同地形上，近地面的局地环流也是不同的，因此布设时要特别注意，具体从以下几个方面考虑：
第一，分析云资源条件，地形云的形成，和谷风盛行密切相关，因此应该选择山谷或河谷，有利于形成地形云，提高播云机会。
第二，分析山区降水转化为地表水的能力，要设置在海拔高度为800m以上的山区。
国外学者的研究显示，在山脊迎风侧的低、中高度云层中（1-6km），越接近山脊、含水量越大。
第三，布设位置距离盛行地形云在5km以内，借助于1-2m/s的谷风，能在60-90min内，将催化剂送至播云高度为-5℃的云层中。
第四，根据目标区域确定地面发生器的数量，发生器间距控制在5-8km，和增雨目标区域相距20km以内。
第五，由于是山区作业，布设点还要交通顺畅，满足人员生活需求和安全要求。
3.3 安装方法
第一，在作业场地上，要根据烟炉安装尺寸开展基建工程，首先对场地找平，铺设一层硬土或砂石；其次要保证手机信号覆盖，确保设备遥控系统正常使用；最后要具有良好的光照条件，满足太阳能板的储能要求。
第二，在烟炉基础安装上，烟炉、控制器、拉线基础铺设时，要高出地面10cm。
第三，在围栏安装上，采用带网格焊接网，并且在表面喷涂防锈漆，围栏高度控制在1.8-2m，间距在12cm以内，顶部向外弯曲45°。
第四，设备安装时，烟炉和控制器之间距离1.5m；两者地下开挖一条线缆通道，深度为20cm，并铺设PVC管道；全部安装完成后，设置警示牌。
结语：
综上所述，在甘孜高原设置地面碘化银烟炉，得益于技术装备进步、地理环境优越，能解决自然降水量少的问题。
文中从催化剂扩散模型、核化温度和扩散方式三个方面，介绍了烟炉在人工增雨上的工作原理。
结合甘孜高原的实际情况，探讨了设备选择、位置布设和安装方法，希望为人工影响天气相关工作的开展提供经验借鉴。
参考文献：
[1]戴玉珍，曹江平，王冀等.地面碘化银烟炉在广西人工影响天气作业中的应用[J].气象研究与应用，2015，36（3）：64-67.
[2]王文新.新疆地面碘化银烟炉作业标准化建设[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（z1）：176-179.。
