减少或者减轻由于自然界冰雹对人类生存和生产造成的损失和危害,是千百年来人民群众的良好愿望。据记载,我国群众自发的民间人工防雹活动可追溯到14世纪后半叶。17世纪(1648~1695)在《广阳杂记》中曾记载过甘肃的防雹情况为“夏5~6月间,常有风暴起,黄云自山来,必有冰雹。十人见黄云起,则鸣金鼓,以枪炮向云施放,即散去”。
包括我国在内世界范围的现代人工防雹的历史仅仅只有几十年。
具有现代技术的人工防雹活动与相应的科学技术水平发展有着密切的联系。现代人工防雹,其显着特征是,在开展防雹前就要对冰雹云的特征、形成机制、降雹规律有比较清楚的了解,而且要求对冰雹云的发生、发展及其运动情况,能够利用比较先进的探测手段进行实时跟踪监测。
在此基础上进行科学设计和作业。
在进行作业过程中,应重视作业方法、作业技术的科学实施。
自20世纪50年代末期以来,我国才真正进入有组织的现代人工防雹时代。河北、山东、山西、河南、甘肃、青海、宁夏、四川、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、湖北、湖南、北京、天津、陕西、安徽、新疆、云南、贵州、西藏等20多个省、市、自治区陆续开展了人工防雹工作。
但是,较早时期部分地区开展的防雹较多属于试验性的,作业工具比较落后,主要采用的是土炮、土火箭,作业的总体科技水平和经济社会效益受到相当大的限制。
进入20世纪80年代初期,随着世界范围内人工影响天气和相关领域的科学技术和对冰雹云探测技术的发展,以及防灾减灾的迫切需要,我国的人工防雹工作得到了很快的发展。作业工具已由原来的土炮、土火箭完全发展为采用“三七”
高炮,1990年后还陆续研制了用于人工防雹作业的多种新型火箭发射系统。据有关资料,截止到2005年,在我国已有28个省、自治区、直辖市、计划单列市以及新疆生产建设兵团开展高炮、火箭人工防雹作业,防护面积达42万平方千米。
进入21世纪以来,随着全球范围内大气科学与相关科学技术的迅速发展,我国的人工防雹工作不断深入,推动了我国人工影响天气总体科技水平的明显提高,作业效果也得到了显着提高,在防灾减灾,促进经济社会可持续发展方面取得了重要成绩,获得了十分显着的经济社会效益。
冰雹灾害属于气象灾害范畴。
气象防灾减灾关系千家万户,关系社会稳定,关系国家发展大局。近年来,我国政府更加重视气象灾害的防御,并由国家有关部门制订了相应的发展规划与具体实施措施。
总体思路是:利用现代科学技术手段,加强气象灾害的监测和预报,大力开展气象灾害及其冰雹灾害防御工作;加强灾害防御体系的建立与完善;坚持以防为主、防避救相结合的原则,加快完善政府统一领导、气象部门组织实施、相关部门协作配合、全社会共同参与的人工影响天气防灾减灾体系。
雹灾及其危害
冰雹灾害是由强对流天气系统引起的一种剧烈的气象灾害,它出现的范围虽然较小,时间也比较短促,但来势猛、强度大,并常常伴随着狂风、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。
我国是冰雹灾害频繁发生的国家之一,冰雹灾害每年都给农业、建筑、通信、电力、交通以及人民生命财产带来巨大损失。据有关资料统计,每年因冰雹所造成的经济损失达几亿元甚至几十亿元。
1.冰雹引发伴生灾害
伴生灾害是指冰雹等强对流性天气造成的灾害,可称风雹灾害,又称“风暴灾害”。
风雹灾害主要表现为风灾、雹灾和暴雨灾害。由于这三种灾害同时发生在强雷暴云中,所以往往是相伴而至。风雹灾害是强雷暴云的产物。当雷暴云临近时,瞬间发生的风向突变、风力猛增、气温急降,阵雨、冰雹接踵而来。1986年5月20日,重庆市遭受强雷暴大风袭击,荣昌、大足等6个区县先后出现8级以上大风和冰雹,雹块像鸡蛋大,普遍出现暴雨,其中荣昌县2小时最大降水量达125.7毫米。这次雷暴大风过程历时仅5.5小时。受这次过程影响,死亡90人,房屋倒塌6万余间,受灾农田46万公顷,粮食损失310万千克,电线杆倒折1.5万根,部分地区停电停水,交通中断,直接经济损失约2亿元。
风雹灾害有以下特点:
一是局地性强。一般强雷暴云的水平尺度约十多千米,生命期约几分钟至1小时;多单体群(或带)水平尺度为10~100千米,生命期可达几小时到十多小时。然而产生灾害的“阵风前沿线”等部位,仅是该雷暴云的一小部分,而且受地形等影响,时强时弱,所以造成的灾害区是一种间断性的。一般成灾范围,其宽度从几十米到几千米,长度为几百米到十多千米,长者可达几十千米,这样,使各地灾情轻重不一。人们常用“雹打一条线”、“冰雹隔牛背”来形容其局地性。
二是突发性强,难以防御。由于雷暴大风的移动速度快,而且在移动中迅速加强,往往云到风雹到,倾刻之间,狂风大作,冰雹倾砸,大雨滂沱,来势凶猛。
三是持续时间短。一般风雹持续1~15分钟左右,少数在30分钟或其以上。这种灾害具有“来得猛,走得快”的特点。
四是发生时间集中。强风暴的发展,除了受天气系统的抬升作用外,还受下垫面的热力影响,因此它的日变化明显。
五是发生频次高。风雹灾害是我国气象灾害中发生频次最多的灾害。
2.冰雹对农作物的危害
冰雹对农业生产的危害,主要是对农作物枝叶、茎秆、果实产生机械损伤,从而引起各种生理障碍和诱发病虫害,降雹造成土壤板结,导致作物受冻害,使作物减产或绝收。冰雹对农业生产危害的轻重,即取决于降雹强度、持续时间、雹粒大小,也取决于作物种类、品种和受灾时的生育期。一般降雹强度大、持续时间长、雹粒大,对农业生产的危害重。高秆、大叶、地上结实的作物受害重,处在生殖生长期,特别是抽穗开花至灌浆成熟的作物,受冰雹砸损后,穗和花被毁或籽粒脱落不再恢复生长,因此受害较重,甚至全部被毁,造成颗粒无收。
(1)雹灾等级
人们一般把冰雹对农作物的危害分为轻灾、中灾和重灾三个等级。
轻雹灾区域的冰雹如豆粒、玉米粒大小,直径约5毫米。降雹时有的冰雹盖满地面,有的落地融化。
作物的叶片被打破,或部分被打落,少数茎秆折断。
中雹灾区域的冰雹如杏、栗子大小,直径约20~30毫米。降雹时冰雹覆盖地面,积雹厚度60~80毫米。农作物地茎叶被打断、打烂。
重灾区域的冰雹如核桃、鸡蛋大小,直径约30~60毫米。积雹厚度可达100~150毫米。农作物地面部分被砸坏,地下部分也受到一定伤害。
(2)作物雹灾损失等级
冰雹对农作物的危害损失程度,一是玉米,与其他作物相比受灾呈现上升趋势,这与我国玉米种植的广泛性以及地膜玉米种植发展有关。
通过地膜来提早作物的生长期,无疑加大了冰雹成灾的时间段。二是棉花,受灾次数显着增加,尤其在棉花的一些主要种植区。可见,作物品种和作物面积的变化直接影响到灾情的加大或缩小。三是蔬菜、水果、花卉受灾增加。随着城市化水平的提高,城市边缘带的蔬菜、瓜果、林果、尤其是花卉的发展,加上大棚技术的广泛使用,使其受雹灾发生的几率加大。可见经济作物产出的变化直接影响到受灾体的易损性程度。
3.对设施的损害和对人、畜安全的威胁
冰雹灾害发生时,有时还伴随着强风和强降水,往往给人民的生命财产造成损失,形成灾害:狂风能吹到房屋、吹折树木;冰雹会砸坏房瓦、玻璃和汽车等设施,还会对人、畜和家禽造成伤害;狂风还能刮断电杆、电线,造成人员触电或停电事故,尤其是航行中的船只突然遭到冰雹、大风的袭击,容易造成船只损坏或沉没。1980年6月26~27日,浙江省9个地区26个市县都出现了冰雹、狂风和暴雨。
冰雹直径最大的在5厘米以上;有的地方每平方米降雹50余个。此次降雹造成151人死亡,262人受伤,23人下落不明;各种农作物受灾约6万公顷;房屋倒塌2844间,损坏房屋11882间;倒断电杆1万余根;损坏、沉没渔船、农船326条;一些水利设施也受到破坏。
2007年5月3日下午,广东省德庆县回龙镇遭受了一场历史上罕见的大雨冰雹袭击,造成该镇大塘、升平、建丰三个村委会715间民房严重损坏,2000多公顷农作物受到不同程度的灾害,全镇直接经济损失近200万元,其中一养鸡户的2万只肉鸡半数被冰雹砸死。
2012年5月26日,山东苹果的主产区烟台栖霞市,突然遭遇了一场罕见的冰雹灾害,不到两个小时的时间,冰雹所经过的地区,农作物基本绝产,损失相当惨重。据统计,这次冰雹灾害总共涉及栖霞市10个镇街区,受灾面积14万亩,直接经济损失3.6亿元,所幸的是灾害没有造成人员伤亡。
2013年3月19日22时10分,湖南怀化靖州县突遭特大冰雹袭击,持续10多分钟,冰雹最大直径达7厘米,受灾人口达4.47万人,全县直接经济损失达1.63亿元。
4.对交通运输的影响
强烈的降雹天气会给交通运输造成影响,大的冰雹会砸坏汽车挡风玻璃,伴随强降水和大风会影响汽车的正常行驶,车速越快,越容易失控,引发交通事故;有时大的降雹淤积还会造成高速公路关闭,影响高速公路的正常运营。2007年4月29日,四川省渝宜高速公路突然遭受冰雹袭击,冰雹堆积路面厚达10厘米左右,使高速公路被迫关闭。
冰雹还会对飞机的飞行造成很大影响。飞机是一种现代化的交通运输工具,它给人们的出行带来很大的方便,人们都希望所乘坐的民航班机能够安全、舒适、正点抵达目的地。但有时也会遇到因飞机返航、备降或暂缓起飞而使航班延误的情况。尽管现在飞机性能不断提高,地面保障设备不断改善,但是天气因素仍然对飞行安全、正点和经济效益有着严重的影响。根据东北地区民航各航站飞机放行情况统计,仅天气原因所造成的航班延误就占航班延误总数的41%,可见天气因素对飞行的影响是很大的。冰雹云中有大量的正负电荷,形成巨大的正负电场,会产生强烈的放电现象。当飞机进入这一区域航行时,就有遭到雷电轰击和被冰雹砸击的可能。由于飞机和冰雹的相对速度比较大,只要有直径10~20毫米的冰雹,就会对飞机造成较大的损害,大的冰雹可以打坏机舱玻璃、雷达天线罩和水平安定面等部件,使飞机遭受严重破坏。强烈的上升气流和下沉气流,可使飞机产生左右摇摆,前后冲击,上下颠簸和机身震动、抖动现象。强大的气流甚至会将飞机上下抛动50米以上。这些情况轻则会干扰飞行员正常操纵,影响飞行任务的完成;严重时还会损坏飞机,使飞机结构改变,甚至解体,危及飞行安全。尤其是当飞机接近低空或着陆飞行时,会发生因飞机动态失速而坠地,造成不可挽回的损失。当飞机穿越过冷云层时,飞机有产生积冰的可能。对于没有自动除冰设备的中小型飞机来说,如果积冰严重,飞机暴露部位的机械部件会因冰的覆盖而失去功能,使得飞机的空气动力性能改变,飞行员无法控制飞机,这是极其危险的。飞机在空中飞行是有一定航线的,这种特定的航线是指飞行员通过仪表或目视地标及固定导航点所规定的中心线左右宽度各10千米的飞行范围。当飞行员在飞行中遇到大面积冰雹云或雷雨云封闭航路覆盖机场时,为了安全只好绕航、返航或备降邻近机场,这就会使飞机不能正点到达目的地,造成航班延误。
霜冻害
霜是一种白色的冰晶,多形成于夜间。少数情况下,在日落以前太阳斜照的时候也能开始形成。通常,日出后不久霜就融化了。但是在天气严寒的时候或者在背阴的地方,霜也能终日不消。霜本身对植物既没有害处,也没有益处。通常人们所说的“霜害”,实际上是在形成霜的同时产生的“冻害”。
霜冻是农业气象学概念,是一种农业气象灾害,是指由于寒潮等冷空气活动产生的降温天气过程使夜间植株体温及叶温下降到0℃或0℃以下,使正在生长发育的植物受到冻伤,从而导致减产和品质下降。
由于作物抗冻能力、生长时期和霜冻发生的环境条件的差异,不同植物、不同时期发生霜冻的环境温度是不同的,有的可以相差几度。我国植物霜冻害主要发生在春、秋两季,春霜冻主要发生在喜温作物的苗期和果树的开花期,秋霜冻主要发生在秋收作物灌浆成熟期间。
植物霜冻害是否发生及发生程度直接取决于植物的日最低体温或叶温,因此霜冻发生的温度条件一般用植物体温(叶温)和植被内最低气温来表示。植物体温或叶温与气温有一定的关系,植物叶面最低温度一般都低于最低气温,一般比日最低气温低1~4℃左右。在霜冻害防御及相关的农业气象服务和科研工作中,由于不便于实际测量植物体温或叶温,故一般是根据不同种类、不同时期作物的最低体温或叶温与最低气温的关系,采用日最低气温作为霜冻的指标。由于百叶箱内(1.5米)最低气温降到2℃左右时,地表或地面物体表面最低温度一般在0℃左右,会出现霜或霜冻。因此,在气象分析和气象服务中,为了方便统计分析,常把百叶箱日最低气温降到2℃或2℃以下的定为霜日。秋、冬季日最低气温首次降到2℃的日期为初霜日;春季或夏初日最低气温大于或等于2℃的终日为终霜日。显然,这种气象和气候概念的初、终霜日与植物霜冻害有密切关系。
霜冻对农业的危害十分严重,严重的霜冻害作物减产率可达30%左右,甚至绝收。重灾年份全国小麦受害面积达350×104平方公顷左右,重灾省份的受害面积甚至可占播种面积的70%,减产可达30%~70%。1953年4月10~12日,晋、冀、鲁、豫等省市和苏北、皖北地区发生严重霜冻,小麦幼苗冻死20%左右,仅安徽省受害面积就到达200×104公顷。1985年5月,新疆北部发生霜冻,粮食主产区的作物受害面积占总播种面积的47%;1995年,全国冬小麦遭受霜冻的面积达280×104平方公顷;1996年2月,我国南方发生严重霜冻,仅广东地区造成的经济损失就高达30亿元;1997年辽宁西部地区由于春季干旱播种期明显延迟,导致大面积作物生长发育延后,不能正常成熟,大面积玉米和高粱发生不同程度的霜冻,受灾地区包括5个县市、受灾面积达7×104平方公顷,粮食减产2.5×108千克,直接经济损失高达4.5亿元。