人工防雹

春季和夏季是雷暴大风、短时强降水、冰雹等强对流天气的多发季节。今年以来，我国多地遭遇了强对流天气，不少城市多次发布冰雹橙色预警。冰雹影响范围虽小，但来势凶猛，强度很大，常伴有狂风骤雨。猛烈的冰雹更是会砸伤人畜、打毁庄稼、损坏房屋，给农业生产、电力通信、交通运输和人民生命财产造成巨大损失。

冰雹指由强对流天气系统引起，直径大于5毫米的固态降水，呈球形或不规则块状。我国的降雹具有波及范围广、分布离散性强、局地性明显等特征。从日分布来看，降雹多发生在下午，一般集中在13时—19时。从月际分布来看，降雹主要集中在6—9月；其中，华南地区的3—4月，江南地区的3—8月，秦岭、淮河地区的4—8月，湖南、云贵地区的4—5月，华北地区的5—9月，青藏高原的6—9月为多冰雹月。河北虽然地处北方，但降雹的月份却有5个月之多，比许多南方地区都长，堪称“超长待机”，历史上，冰雹给河北造成的灾害也不少。

明清时期河北为何多雹灾

在河北省冀州市西堤北村矗立着一座石塔，当地人称之为震雹塔。此塔通高8米，共5层，始建于元代，全部用青石雕刻砌造；塔身为四面棱锥体，塔顶是一个高1.5米的石葫芦。相传在明清时期，每年春天人们都会在塔下举行祭拜活动，祈祷庄稼免受冰雹的侵袭。历史上，在河北地区，雹灾是除干旱、暴雨之外的第三大气象灾害。用祈禳的方式祈求“雹神”绕行、风调雨顺，体现了古人对雹灾的恐惧和无奈。

一般而言，灾害是孕灾环境、致灾因子和承灾体综合作用的结果。孕灾环境是指由大气圈、水圈、岩石圈（包括土壤和植被）、生物圈和人类社会圈所构成的综合地球表层环境；致灾因子是指可能造成财产损失和人员伤亡的各种自然现象与社会现象，是一种对生命或财产的潜在危险；承灾体是指直接受到灾害影响和损害的人类社会主体。

那么，到底是什么导致明清时期河北地区雹灾频发的呢？

河北位于中纬度，处于西风带上。夏季，境内高低起伏的太行山、燕山是冷空气从西北方向入侵时的必经之地。这两大山脉相连呈弧形，山区的地表起伏引起了受热不均，并提供了动力抬升条件。山区的热力泡被冷空气和山峦抬升，进而不断聚合成冰雹云。垂直方向上，冰雹云随着对流的发展而不断“变高”，逐渐发展旺盛；水平方向上，在冷空气的推动下，冰雹云不断由西北向东南移动，如猛虎下山直扑华北平原，故而河北大部分地区都在冰雹的袭击范围之内。河北地区的冰雹往往产生于太行山、燕山山区，并在西北气流的引导下剑指东南。也就是说，从孕灾环境和致灾因子角度看，特殊的地形、冷空气的频繁入侵，是明清时期河北地区雹灾频发的主要原因。

另外，永乐十九年（1421年）明成祖朱棣改北京为京师，此后，北直隶（今京津冀地区）人口呈迅速增长态势。据测算，北直隶人口在永乐十年（1412年）时约为209万，万历六年（1578年）时约为471万；直隶省（今京津冀地区）人口在乾隆四十一年（1776年）时约为1779万，宣统二年（1910年）时约为3732万 。由此可见，清末直隶省的人口数量是明初的17倍之多。人口爆炸式增长，农作物、建筑物、牲畜等承灾体也随之增加，导致明清时期河北地区雹灾多、灾情重，让人闻“雹”色变。

面对冰雹的侵袭，古人的防雹方式大致有两种：祈禳避雹和积极防雹。文章伊始所提民众于震雹塔前祈祷便是祈禳避雹的一种方式。此外，古时河北民间也曾信奉雹神。如《嘉庆重修一统志》中记载：“雹神庙在（遵化）州之西关，每岁端午日致祭。”河北平泉市、滦南县等地都曾建有雹神庙，这些庙宇的建造也从另一个方面反映了燕山地区雹灾之频之重。雹神的名讳因地而异，河北地区多信奉李左车和秃尾巴老李。据说秃尾巴老李害怕铁器，所以下冰雹时，古人会往院中丢掷刀、铲等铁器，祈求降雹尽快停止。这类防雹措施并无科学依据，无法产生实际效果，仅作为一种民俗和文化流传了下来。

除祈禳之外，古人曾用枪炮轰击冰雹云进行积极防雹，并产生了一定的效果，这可以看作现代防雹作业的雏形。据记载，明洪武年间，河北磁县南来村村民已使用土炮轰击冰雹云的方法来抵御冰雹的侵袭。清代刘献廷的《广阳杂记》则生动描绘了土炮防雹的过程：“夏五、六月间，常有暴风起，黄云自山来，风亦黄色，必有冰雹……土人见黄云起，则鸣金鼓，以枪炮向之施放，即散去。”用土炮防雹者认为，冰雹是妖怪作法所致，所以要用土炮轰击云层，驱赶妖怪。没想到，他们这样做正好歪打正着，起到了一定的防雹效果。科学研究表明，土炮之所以能起到防雹的效果，是因为炮弹爆炸后产生的强大冲击波破坏了云层中原有的强烈上升的暖湿气流。如果把冰雹的生长过程比作“滚元宵”，那么暖湿气流中的水汽便是糯米粉，气流的强烈上升则是元宵翻滚、变大的动力。土炮的这一招釜底抽薪，让冰雹的水汽供应者和幕后托举者的合作分崩离析，降低了其生长速度。土炮防雹有一定的科学依据，可以减少雹灾的影响，为现代人工防雹作业的顺利开展提供了宝贵的经验。

现在如何防雹

现代人工防雹主要采用播撒防雹和爆破防雹两种方法，具体作业方式分别是火箭和高炮作业。播撒防雹是指向云中播撒人工冰核或吸湿性核，以制造大量的冰雹胚胎。根据贝吉龙效应，这些冰雹胚胎会争夺云中的水分，结果就是每一个冰雹胚胎都不能获取足够的水分而长大，这也就遏制了冰雹的生长，从而达到防雹的作用。爆破防雹的原理与土炮防雹类似，除了切断水汽供应以外，爆炸产生的冲击波还会促使雹胚破碎，让冰雹的个头变小。

20世纪70年代，在各级政府的支持下，人工防雹作业的主要“利器”更换成了“三七”高炮，防雹面积和防雹能力均得到了大幅提升。20世纪90年代后，新一代防雹火箭逐渐成为人工防雹作业中的主角。与“三七”高炮相比，防雹火箭的上限高度更高（可达8000米），催化剂载量更大（可达10克），成核率更多（可达1015），分散方式多为燃烧，是目前人工防雹作业中的主流。

除了设备的更新，气象部门还加强了对冰雹云的监测和研究，提高冰雹预报预警的时效性和准确性，以制定科学合理的防雹作业流程和方案。在强对流天气到来前，气象部门会结合常规地面观测、自动气象站、卫星、雷达、探空等多源观测资料对冰雹的潜势进行研判，并结合云模式计算、云宏微观物理量的预报值，对冰雹云系的发展和演变形势进行分析和预判，从而确定人工防雹作业的高度、角度和范围，合理制定作业方案。当冰雹云临近时，防雹作业人员会结合雷达回波实况和卫星反演的云物理产品，及时对作业方案进行调整，向冰雹云中的雹胚生长区等要害部位发射火箭弹、播撒催化剂，达到“化雹为雨”的效果。

不过，我们应该清醒地认识到，虽然播撒防雹理论已被广泛认可并在气象业务中得到广泛应用，但是瞬息万变的冰雹云仍然难以让人看得清楚，纷繁复杂的冰雹形成机理仍然难以让人完全弄明白，故而人工防雹的准确性和时效性仍有很大提升空间。

另外，随着经济的迅猛发展，冰雹的承灾体也在不断增多。古代冰雹的承灾体主要是人畜、农作物和房屋，现在则增加了汽车、太阳能热水器、玻璃门窗等。所以与古人相比，冰雹对我们的困扰是增加了，而不是减少了。

遇到冰雹该怎么办

冰雹天气到来前，气象部门会依据可能造成的危害程度、紧急程度和发展态势，及时发布冰雹预警信号。由于冰雹突发性强、破坏性大，收到冰雹预警时，往往意味着冰雹已经离你很近了，因此要尽快妥善安置易受冰雹影响的物品，及时躲避到坚固的建筑物内。如果行车途中遇到冰雹，一定要尽快降速，千万不要加速行驶，否则冰雹会变身“刺客”敲碎车窗，造成人身伤害。

对农业来说，雹灾的轻重主要取决于降雹强度、影响范围以及降雹季节与农作物生长发育的关系。因此，农业防雹还应调整农作物品种（如增种抗雹和恢复能力强的农作物）和播种时期，并根据天气变化适时抢收成熟作物。

“崩腾沙雳乘风下，宛转珠玑压雨来。”宋代诗人曾巩曾如此描写冰雹。沙随风至，雹压雨下，似有世界末日的既视感。古人曾奋起抵抗，用土炮消雹，这些防雹经验和智慧已被今人传承。未来，气象工作者将继续利用高科技手段研究冰雹云。随着气象观测越来越精密，模拟技术越来越高超，我们一定能对冰雹了如指掌，对其进行精准防治，让雹灾消弭于无形。

【责任编辑】谌 燕