一、為什么需要人工增雨？從自然降水到干旱挑戰(zhàn)的思考演講人01為什么需要人工增雨？從自然降水到干旱挑戰(zhàn)的思考02人工增雨作業(yè)的“全流程地圖”：從準(zhǔn)備到落地的每一步03人工增雨的“安全與倫理課”：科學(xué)干預(yù)自然的“邊界意識(shí)”04結(jié)語：科學(xué)與自然的“共舞”，從課堂到未來的“探索之心”目錄2025四年級(jí)科學(xué)上冊(cè)人工增雨作業(yè)流程課件作為一名在氣象部門工作了15年的人工影響天氣作業(yè)員，我始終記得第一次參與人工增雨作業(yè)時(shí)的緊張與激動(dòng)——那天清晨，看著火箭彈劃破云層，幾小時(shí)后雨絲飄落田間，老農(nóng)們舉著草帽在雨中奔跑的畫面，讓我真切感受到：科學(xué)不是冷冰冰的公式，而是能直接溫暖人心的力量。今天，我將以“親歷者+講解者”的雙重身份，帶同學(xué)們走進(jìn)人工增雨的全流程，揭開這項(xiàng)“向天空要雨”技術(shù)的神秘面紗。01為什么需要人工增雨？從自然降水到干旱挑戰(zhàn)的思考1自然降水的“三重門檻”同學(xué)們都知道，下雨是云里的小水滴“長(zhǎng)大”后落下來的過程。但這顆小水滴要變成雨滴，需要跨越三個(gè)關(guān)鍵門檻：第一，空氣中要有足夠的水汽，就像蒸包子需要足夠的蒸汽；第二，云里要有“凝結(jié)核”——這是小水滴的“核心”，就像包餃子需要餡料，灰塵、鹽粒等天然微粒能充當(dāng)這個(gè)角色；第三，云的高度和溫度要合適，比如0℃以下的云層里，過冷水滴（溫度低于0℃卻沒結(jié)冰的水滴）需要遇到冰晶才能凝結(jié)變大。如果這三個(gè)條件缺了任何一個(gè)，即使天空陰云密布，也可能只打雷不下雨。比如2022年夏天，我國南方多地連續(xù)40天高溫，水庫見底、稻田開裂，就是因?yàn)槌掷m(xù)高溫讓空氣中的水汽無法形成足夠的凝結(jié)核，云滴“長(zhǎng)不大”。2人工增雨的“雪中送炭”這時(shí)候，人工增雨就像“云的小助手”：通過向云中播撒催化劑（比如碘化銀、干冰），補(bǔ)充凝結(jié)核或冰晶，幫助云滴更快“抱團(tuán)”變大，最終形成降雨。它不是“無中生有”造雨，而是“錦上添花”或“雪中送炭”——必須在有云的基礎(chǔ)上，才能讓雨下得更多、更及時(shí)。我曾在云南參與過一次抗旱增雨：當(dāng)?shù)赜衩酌缫蚋珊稻砣~，氣象衛(wèi)星顯示有一片積雨云正從西南方向移動(dòng)過來。我們抓住機(jī)會(huì)發(fā)射了4枚增雨火箭，兩小時(shí)后，原本預(yù)計(jì)僅能下5毫米的雨，實(shí)際下了20毫米，玉米苗當(dāng)天就挺直了腰桿。這就是人工增雨的價(jià)值：用科學(xué)手段放大自然的力量。02人工增雨作業(yè)的“全流程地圖”：從準(zhǔn)備到落地的每一步人工增雨作業(yè)的“全流程地圖”：從準(zhǔn)備到落地的每一步要完成一次有效的人工增雨，就像一場(chǎng)精密的“天空手術(shù)”，需要?dú)庀?、航空、地面團(tuán)隊(duì)密切配合。接下來，我將按時(shí)間順序拆解作業(yè)流程，帶大家看看每一步背后的“科學(xué)密碼”。1前期準(zhǔn)備：精準(zhǔn)“偵察”與資源調(diào)配古人說“不打無準(zhǔn)備之仗”，人工增雨的準(zhǔn)備階段，就是要回答三個(gè)問題：有沒有適合增雨的云？什么時(shí)候作業(yè)？用什么裝備？1前期準(zhǔn)備：精準(zhǔn)“偵察”與資源調(diào)配1.1氣象監(jiān)測(cè)：多“眼”齊看云的“成長(zhǎng)檔案”我們的“偵察兵”有三個(gè)：氣象雷達(dá)：能“看”到云的厚度、高度、內(nèi)部溫度，就像給云做“CT”。比如，當(dāng)雷達(dá)顯示云頂高度超過6000米、云內(nèi)有過冷水滴（溫度-5℃到-20℃），就是適合增雨的“潛力云”。氣象衛(wèi)星：從太空拍攝云的移動(dòng)路徑和發(fā)展趨勢(shì)，告訴我們這片云會(huì)往哪里走、會(huì)不會(huì)消散。探空儀：由氣球帶到高空，實(shí)時(shí)傳回溫度、濕度、風(fēng)速等數(shù)據(jù)，就像給大氣“量體溫”。我曾見過最緊張的監(jiān)測(cè)場(chǎng)景：2023年河南抗旱期間，團(tuán)隊(duì)連續(xù)72小時(shí)盯著雷達(dá)屏幕，每10分鐘更新一次數(shù)據(jù)，就為了抓住那片“稍縱即逝”的積雨云。1前期準(zhǔn)備：精準(zhǔn)“偵察”與資源調(diào)配1.2空域申請(qǐng)：與時(shí)間賽跑的“空中通行證”人工增雨的作業(yè)裝備（火箭、飛機(jī)）需要進(jìn)入特定空域，這必須提前向航空管理部門申請(qǐng)。比如，使用火箭彈時(shí)，需要申請(qǐng)一個(gè)“安全走廊”——規(guī)定作業(yè)的時(shí)間范圍（通常30分鐘內(nèi)）、經(jīng)緯度范圍（半徑2公里內(nèi)無航線），避免與民航飛機(jī)沖突。有一次，我們剛申請(qǐng)到空域，卻發(fā)現(xiàn)云移動(dòng)速度比預(yù)計(jì)快，不得不緊急調(diào)整發(fā)射點(diǎn)，重新申請(qǐng)。這就像約朋友吃飯，不僅要選好餐廳，還要確認(rèn)對(duì)方的時(shí)間會(huì)不會(huì)變。1前期準(zhǔn)備：精準(zhǔn)“偵察”與資源調(diào)配1.3裝備檢查：給“降雨工具”做“全身體檢”1作業(yè)裝備的可靠性直接關(guān)系到成敗。以最常用的增雨火箭為例，需要檢查：2火箭彈：保質(zhì)期（通常2年）、引信是否靈敏（用專用儀器測(cè)試）、催化劑（碘化銀）裝填量是否達(dá)標(biāo)（每枚約10克）。5我記得有次檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)一枚火箭的引信略有松動(dòng)，立刻更換——如果發(fā)射時(shí)啞火，不僅浪費(fèi)資源，還可能引發(fā)安全事故。4通信設(shè)備：對(duì)講機(jī)、衛(wèi)星電話是否暢通（作業(yè)時(shí)需要實(shí)時(shí)與指揮中心、雷達(dá)站聯(lián)絡(luò)）。3發(fā)射架：角度是否可調(diào)（通常45-85，根據(jù)云高調(diào)整）、固定是否牢固（防止發(fā)射時(shí)傾斜）。2作業(yè)實(shí)施：抓住“黃金10分鐘”的精準(zhǔn)操作當(dāng)所有準(zhǔn)備就緒，云也進(jìn)入“最佳作業(yè)區(qū)”（比如過冷水滴集中的區(qū)域），就到了最關(guān)鍵的“發(fā)射時(shí)刻”。這一步的核心是：在正確的時(shí)間、正確的位置，播撒正確量的催化劑。2作業(yè)實(shí)施：抓住“黃金10分鐘”的精準(zhǔn)操作2.1催化劑選擇：“對(duì)癥下藥”的云內(nèi)“小種子”常用的催化劑有兩種，它們的“分工”很明確：碘化銀：最常用的“凝結(jié)核專家”。它的晶體結(jié)構(gòu)與冰晶幾乎一樣，能在-4℃到-15℃的云層中“偽裝”成冰晶，吸引過冷水滴附著，形成更大的水滴。1克碘化銀可以生成1萬億個(gè)冰晶，相當(dāng)于給云里撒了一把“種子”。干冰（固態(tài)二氧化碳）：“快速降溫高手”。干冰升華時(shí)會(huì)吸收大量熱量（1克干冰升華能讓1立方米空氣降溫20℃），在-40℃以下的云層中，能直接讓水汽凝華成冰晶，適合厚而冷的云。有一次作業(yè)中，我們遇到一片上層冷（-30℃）、下層暖（0℃以上）的混合云，于是同時(shí)使用干冰（播撒上層）和碘化銀（播撒下層），結(jié)果降雨效率比單用一種催化劑提高了30%。2作業(yè)實(shí)施：抓住“黃金10分鐘”的精準(zhǔn)操作2.2作業(yè)時(shí)機(jī)：云的“成長(zhǎng)關(guān)鍵期”云就像小朋友，有“幼年-成年-老年”階段：幼年云（剛形成，云頂高度低）：太小，催化劑撒進(jìn)去也“喂不飽”，增雨效果差。成年云（云頂高度6000米以上，發(fā)展旺盛）：內(nèi)部有大量過冷水滴，就像“饑餓的小朋友”，撒催化劑能快速“吃飽”變大。老年云（開始消散，云頂下降）：水分已經(jīng)減少，這時(shí)候作業(yè)就像給快吃完的飯加菜，效果甚微。我們的雷達(dá)和衛(wèi)星就是“云的年齡計(jì)算器”，只有判斷云處于“成年期”，才會(huì)下達(dá)作業(yè)指令。我曾犯過一個(gè)錯(cuò)誤：看到云量多就急著發(fā)射，結(jié)果云其實(shí)已經(jīng)進(jìn)入消散階段，最終只下了零星小雨——這讓我明白：時(shí)機(jī)比努力更重要。2作業(yè)實(shí)施：抓住“黃金10分鐘”的精準(zhǔn)操作2.3作業(yè)方式：“海陸空”協(xié)同的“降雨組合拳”根據(jù)云的高度、范圍和作業(yè)環(huán)境，我們會(huì)選擇不同的作業(yè)方式：火箭發(fā)射：適合中低云（云底高度2000-5000米），用增雨火箭將催化劑送到云的中上部?；鸺w行高度可達(dá)8000米，覆蓋范圍半徑5公里，是最常用的方式。飛機(jī)播撒：適合大范圍、多層云（比如跨越高空、中空、低空的層狀云）。飛機(jī)可以在云內(nèi)穿梭，直接將催化劑撒在過冷水滴集中區(qū)，覆蓋面積可達(dá)數(shù)百平方公里。地面煙爐：適合山區(qū)或交通不便的地區(qū)。煙爐通過燃燒碘化銀煙條，讓催化劑隨上升氣流進(jìn)入云中，成本低但受地形和風(fēng)速影響大（風(fēng)速2-5米/秒效果最好）。2021年河北一次大范圍增雨中，我們同時(shí)用了火箭（覆蓋農(nóng)田區(qū)）、飛機(jī)（覆蓋山區(qū)）和地面煙爐（覆蓋偏遠(yuǎn)村莊），最終降雨覆蓋了全省70%的干旱區(qū)域，這就是“組合拳”的威力。3效果評(píng)估：用數(shù)據(jù)說話的“降雨成績(jī)單”作業(yè)結(jié)束后，我們需要回答一個(gè)關(guān)鍵問題：這次增雨到底有沒有效果？增了多少雨？這需要科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，而不是“感覺下雨了就行”。3效果評(píng)估：用數(shù)據(jù)說話的“降雨成績(jī)單”3.1數(shù)據(jù)對(duì)比：“實(shí)驗(yàn)組”與“對(duì)照組”的科學(xué)驗(yàn)證我們會(huì)用三種數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證：雨量站數(shù)據(jù)：對(duì)比作業(yè)區(qū)與周邊未作業(yè)區(qū)的降雨量。比如，作業(yè)區(qū)平均降雨25毫米，未作業(yè)區(qū)平均10毫米，初步判斷增雨15毫米。雷達(dá)回波變化：作業(yè)前，雷達(dá)顯示云的反射率（代表云中水滴密度）為30dBZ；作業(yè)后，反射率上升到45dBZ，說明水滴確實(shí)變大了。衛(wèi)星反演：通過衛(wèi)星監(jiān)測(cè)云的光學(xué)厚度（越厚說明水滴越多），作業(yè)后光學(xué)厚度增加20%，進(jìn)一步驗(yàn)證效果。我曾參與過一次“雙盲實(shí)驗(yàn)”：在相鄰兩個(gè)縣，一個(gè)作業(yè)、一個(gè)不作業(yè)，其他條件相同。結(jié)果作業(yè)縣降雨量多了40%，這讓我更堅(jiān)信數(shù)據(jù)的力量。3效果評(píng)估：用數(shù)據(jù)說話的“降雨成績(jī)單”3.2社會(huì)反饋：“用戶評(píng)價(jià)”的真實(shí)溫度除了數(shù)據(jù)，我們還會(huì)收集實(shí)際用戶的反饋：農(nóng)民：“玉米地的裂縫合上了，不用挑水澆苗了！”水庫管理員：“水位漲了30厘米，夠喝半個(gè)月了！”城市居民：“高溫天終于降溫了，空調(diào)都能少開幾小時(shí)?！边@些樸素的反饋，比任何數(shù)據(jù)都讓我們感動(dòng)。2020年湖北抗旱時(shí)，一位老奶奶給作業(yè)點(diǎn)送來了煮好的雞蛋，她說：“你們給我們下了救命雨，我們給你們下‘暖心蛋’?！边@句話我記了三年。3效果評(píng)估：用數(shù)據(jù)說話的“降雨成績(jī)單”3.3總結(jié)優(yōu)化：從“個(gè)案”到“規(guī)律”的經(jīng)驗(yàn)沉淀1每次作業(yè)后，團(tuán)隊(duì)都會(huì)開總結(jié)會(huì)，記錄：2成功點(diǎn)：比如“這次抓住了云的移動(dòng)速度，提前30分鐘發(fā)射，效果超出預(yù)期”；5這些總結(jié)會(huì)形成“作業(yè)手冊(cè)”，讓下一次作業(yè)更精準(zhǔn)。就像醫(yī)生看病，看得多了，就能更快找到“病因”。4新發(fā)現(xiàn)：比如“在某類云中，碘化銀的最佳播撒量是0.5克/立方米，比標(biāo)準(zhǔn)值低20%”。3改進(jìn)點(diǎn)：比如“地面煙爐受山風(fēng)影響，催化劑擴(kuò)散不均，下次應(yīng)調(diào)整布點(diǎn)”；03人工增雨的“安全與倫理課”：科學(xué)干預(yù)自然的“邊界意識(shí)”人工增雨的“安全與倫理課”：科學(xué)干預(yù)自然的“邊界意識(shí)”同學(xué)們可能會(huì)問：“人工增雨會(huì)不會(huì)破壞自然？催化劑有毒嗎？”這正是我們最重視的“底線問題”。1環(huán)境安全：“綠色催化劑”的科學(xué)選擇我們選擇的催化劑都是經(jīng)過嚴(yán)格安全評(píng)估的：碘化銀：雖然含“銀”，但每平方公里作業(yè)區(qū)的用量?jī)H0.1克，相當(dāng)于在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池里加1滴墨水，遠(yuǎn)低于世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水銀含量標(biāo)準(zhǔn)（0.05毫克/升）。干冰：升華后變成二氧化碳，本身就是大氣成分，不會(huì)殘留。我曾參與過催化劑殘留檢測(cè)：在作業(yè)區(qū)采集土壤、水樣，檢測(cè)碘化銀含量，結(jié)果全部低于儀器檢出限（0.001毫克/千克）。可以說，人工增雨對(duì)環(huán)境的影響，比一場(chǎng)自然降雨帶來的灰塵沖刷還小。2倫理責(zé)任：“尊重自然”的科學(xué)態(tài)度人工增雨不是“征服自然”，而是“協(xié)助自然”。我們始終遵循兩個(gè)原則：必要性原則：只在干旱、森林火險(xiǎn)、空氣質(zhì)量惡化等緊急情況下作業(yè)，不會(huì)為了“湊降雨指標(biāo)”隨意干預(yù)。區(qū)域性原則：增雨的水汽主要來自作業(yè)區(qū)本身的云，不會(huì)“搶”其他地區(qū)的雨水。就像給自家花園澆水，不會(huì)抽干鄰居的池塘。我記得有次上級(jí)要求增雨緩解城市高溫，但氣象監(jiān)測(cè)顯示周邊地區(qū)也在干旱，我們果斷拒絕——科學(xué)的溫度，在于懂得“有所為，有所不為”。04結(jié)語：科學(xué)與自然的“共舞”，從課堂到未來的“探索之心”結(jié)語：科學(xué)與自然的“共舞”，從課堂到未來的“探索之心”同學(xué)們，今天我們一起走過了人工增雨的“全流程”：從監(jiān)測(cè)云的“成長(zhǎng)”，到精準(zhǔn)播撒催化劑，再到用數(shù)據(jù)驗(yàn)證效果。這背后，是一