人工影响台风试验

人工影响台风试验是指人们试图用较小的能量改变台风内部的某些结构，使台风强度减弱的试验。1

简介20 世纪 50 年代以来，环境武器开始进入人们的视野，而且受到许多军事科学家的重视。 所谓“环境武器”是指运用现代科技手段，人为地利用客观自然环境制造地震、海啸、暴雨、山洪、雪崩、高温、气雾等自然灾，改变战场环境，以实现军事目的的一系列技术和装备的总称，其技术美军称之为环境改造 ( Environmental modification， ENMOD) 技术。它涵盖了人工影响天气的技术，其中包含有关人工影响台风的技术 。1

意义和价值众所周知，台风是海上非常危险的天气系统，可带来狂风、暴雨、巨浪和风暴潮，对舰艇航海安全的影响极大。 据历史资料统计，有 60% 的舰艇气象事故是由台风造成的，因此台风又被称为海军的另一个敌人。如果能用人工方法影响台风的强风和暴雨便能大大减轻台风的灾害，甚至可以变害为利，使台风听命人的意志。 有人曾经估计，如果能把台风风力减少 30%，则风灾可以减少一半。 由此可见，用人工方法来影响台风的强风和降雨具有十分重要的意义。 另一方面，人工影响台风在军事上有着特殊的意义，环境武器中一个很重要的武器就是控制台风。现代军事专家们都在设想如何用人工产生台风，操纵台风，加强台风的威力、速度,改变台风行进路线。这样，可以操纵台风，袭击敌方重要目标，如沿海城市、海上舰船、空中飞行的飞机等，从而给敌方造成重大的损失。 此外，国外有科学家和发明家提出过一些阻止飓风的理论，最高明的主要有 7 种，其中 3种从海面进行：液氮膨胀、化学薄膜覆盖、水泵浦抽冷水，其目的是让上层的海水降温；另外 3 种从云层进行：炭黑燃烧、播云、镭射放电；还有 1 种从太空进行，空间站发出的微波束。 正如提出用微波束影响台风的霍夫曼博士所言，“只要对大气做出正确而精准的微幅改变，就能影响飓风，将它引离陆地或减低强度”。1

主要原理人工影响台风，可以改变台风的强度、移动速度和方向，以及降水分布等。 目前人工影响台风主要考虑的基本原理是，在台风的发生和维持过程中有2 个物理过程起着决定性的作用。 第一是在台风内，从海面到大气必须要有感热和潜热的输送；第二是天气尺度台风环流和其中对流尺度环流的相互作用。 由此在湿对流中释放的潜热是推动台风的主要能量来源。 人们已经知道，潜热释放的主要部位是在风暴的眼壁区及主要的螺旋云带中。 人工影响台风(削弱台风)的问题实际上就是上述作用的逆过程。 据第 1 种作用，只要使用一种方法能减少从海洋到大气输送的感热和潜热,就可以减弱台风的强度。 例如阻止台风区内的海面蒸发是一种方法。 据第 2 种作用，影响有组织的活跃对流区内的潜热释放率和分布也可能使台风强度减弱。 根据上述原理，至今人们已经提出了不少人工影响台风的设想和建议。 其中被普遍认为较有效和可行的方法是，通过人工影响台风眼壁和螺旋云带内的对流过程来改变台风眼区周围地区内力的平衡，以此使原来集中在风暴中心附近的能量重新分布，从而使台风强度减弱，这就是美国人工影响台风计划(Stomfury)的理论根据 。

在台风中，低层的暖湿空气呈气旋状流向风暴中心区，它们带来了大量的潜热和感热，同时，在流入风暴过程中从海洋上也有一些能昼加入。 这些流入空气大部分通过眼壁流向上空或流入周围雨带的云中。 在云层中，流入空气形成水滴和冰晶，释放出潜热供给风暴能量。 当气旋性旋转的空气呈螺旋状向风暴中心流动时，通过绝对角动量守恒而得到切向风速。 空气愈近风暴中心，造成的切问风速愈大，直到空气流向上方，然后在高层从风暴中心区向外流出。 如果有一种过程能使这种富有水汽的低层空气在比原先离风暴中心更远的距离处上升，就会使风暴的切向风速减低，并且也应引起风暴热力结构的变化，因为这时在新的上升运动区潜热释放率增加，而原来空气上升区潜热释放率减小。 由上可知，人工削弱台风的关键问题是通过某种途径来改变台风内的空气质量流动。

美国人工影响台风计划(Stomfury)的具体试验原理为：许多台风的雷达观测指出，台风眼壁以外的许多地方存在一些云，它们伸展的高度不到流出层。另外的观测也指出，这些云中大部分都包含有过冷却水，即温度低于 0 ℃的液态水。 为使这种过冷却水冻结,必须要有冻结核。 冰晶是一种很有效的冻结核，另外有许多其它物质也可作为冻结核。 如果用人工方法把冻结核(如碘化银)引入云中,使过冷水冻结，在从水到冰晶的相变过程中，将释放出融解热(近于 334. 864 J/ g)。 这种热量可用来加热该部分空气，使温度增加,变得比周围空气暖而轻，浮力增加，从而使云体增长得更高大，促使上升气流增加。 当空气上升时，膨胀冷却，水汽凝结或凝华形成水滴与冰晶，释放更大量的潜热(约2. 511 kJ/ g)，结果使被播撒的云增长到流出层，形成新的对流通道。这种对流通道截获了在近地面向内流入的大量潮湿空气，使空气不能再向内流去，而在离中心较远的地方就上升到流出层，然后又流向外面。 因而在到达新对流上升区处所获得的切向风速比原先一直进入到旧眼壁所应有的切向风速要小。 另外，由于在眼壁外缘被播撒云中的加热增加和原眼区由于流入空气的减少而引起的加热减弱，会造成台风内水平温度减小，这也使台风风速减小。1

试验内容根据上述原理或假说，美国对大西洋飓风进行了一系列人工影响的试验：1961 年以来曾对 4个飓风(1961 年 9 月 16 日、17 日 Esther 飓风；1963年 8 月23 日、24 日 Beulah 飓风；1969 年9 月18 日、20 日 Debbie 飓风；1971 年 Ginger 飓风)进行了播撒作业，主要是在9 km 以上层次由飞机上用陷弹法向云内撤入碘化银。 播撒的合适地区是在眼壁中或眼壁以外的某个地区。 根据台风的理论研究,在风力加强期间，与眼壁有关的最大加热区一般位于比地面最大风速区显著要小的半径上，在发展进行时，风速最大区比加热最大区以更快的速度向内移。 在加热最大值与地面风速最大值近于一致时，便停止发展，开始衰减。 这个过程表明，在小于地面风最大值半径处进行加热有利于加强台风，而在大于地面风最大值半径处加热则有利于减弱台风。 后来所进行的播撒试验证明上述意见是正确的，当在大于地面风最大值半径处进行播撒时，发现比通过风速最大值进行播散，风速减小的量值更大。1

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学