仰望天空：海湾地区对云播种技术的兴趣与日俱增
原文信息
【标题】Looking to the skies: The growing interest in cloud seeding technology in the Gulf
【作者】Youssef Wehbe
【日期】June 13, 2022
【机构】The Middle East Institute（MEI）
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编译信息
【译者】张菡文（上海外国语大学中东研究所）
【期数】第202期
【日期】2022年6月25日
过去几十年间，为了应对人口增加和气候变化带来的水资源短缺问题，越来越多的国家青睐于投资气象改造技术领域。其中包括提高降水量和实施云播种。阿联酋由于在2002年开发了一套云播种计划，使其一直是干旱海湾地区探索该领域的佼佼者。二十年过去了，他们纵观自己在该领域的投入，认为云播种领域可以为海湾地区国家进一步深入地区合作提供机会，为气候变化带来的共同挑战寻求解决之道。
云播种原理
云播种旨在通过空中或者地面干预来增加自然降水量，通过对特定类型的云层施以微观物理学的加工处理。针对温暖的云层类型，吸湿型云播种必然导致吸湿的大型气溶胶颗粒进入逐渐形成的云层。这些吸湿的大颗粒与小尺寸的自然形成的气溶胶颗粒相抗衡，因此增加了云层对于可用水资源的摄取，使其可以产生更大的雨滴。这些大雨滴随后触发液滴的倍增效应，我们把这种增雨的过程称为碰撞‒凝结过程。
国际间的努力和挑战
评估可操作的云播种的有效性，对于推进人工干预天气的研究和为政策制定者提供切实的技术经济指标来说至关重要。根据世界气象组织（WMO）人工影响天气专家组对全球降水增强活动的最新评估显示，从飞机平台播云通常比诸如地面增雨、发射特制型火箭和造雨弹等其他技术更加有效。多个国家（包括澳大利亚、中国、印度、以色列、南非、泰国和美国在内）的云播种计划的结果表明，降水量和云“寿命”增加了10%至30%。另外，有几项研究报告称，播种试验在缓解干旱方面的效果有限，并且由于测量不可靠和/或难以解释的共同发生的微物理和动力学过程而导致的结果不确定。
云属性在空间和时间上的复杂变化使得很难准确评估云播种的影响。事实上，进行云播种随机实验的一些困难与设计医学领域随机临床试验的困难相似。然而，与人类患者相比，云更为短暂且更不易接近，因此很难重现随机播种实验。
为了克服田间试验的局限性，运用长期统计分析对历史降雨记录得出的控制目标（未播种‒播种）进行回归分析来评估播种影响。然而，这种分析完全依赖于当地的雨量计测量，无法捕捉气候循环中可能影响当地降雨模式的潜在变化，远远超出了播种效应。因此，解释结果需要诊断与播种降雨量统计变化性相关的物理机制。
天气雷达通过发射电磁信号和分析所截获水凝物的后向散射，对地表上方的云层和降水特性进行实时高分辨率估算。他们反馈对云层系统的连续体积扫描结果，提供其整个生命周期的微观物理和热力学演化的关键信息。因此，天气雷达已成为多个云播种项目中的关键工具，也是开展人工影响天气研究的重要基础设施先决条件。通过物理分析和统计分析相结合来研究播云效果被认为是评估播云实验最系统的方法。
阿联酋云播种计划
在过去几十年，中东地区经历了巨大的发展，推动了像迪拜和阿布扎比这种阿联酋大城市的建立与扩张。这种扩张加上持续升温导致供水紧张，特别是在干旱的地区，需要改进对可用降雨量的监测和捕获。在过去二十年中，阿联酋实施了一项飞机操作的吸湿播种计划，以弥补其年平均降雨量不足120mm的不足。
阿联酋国家气象中心（NCM）实施的云播种计划遵循传统方法，在上升气流核心附近的对流云底部点燃由天然盐（主要是氯化钾）组成的吸湿性耀斑。该项目于2002年启动，目标是沿着其东北部与阿曼接壤的哈贾尔山脉频繁的夏季对流。该计划多年来不断扩展，自2010年以来，它就可以在全年间以整个阿联酋为范围选择合适的云层进行云播种。
近期一项研究首次尝试客观地评估阿联酋雄心勃勃的云播种项目的长期影响。该研究采用了一种混合方法，结合了对播种计划启动之前（1981-2002年）和之后的长期雨量计记录的统计和物理分析以及天气雷达数据的云层特性。结合结果进行目标控制回溯分析，同时搜索时间序列中的变化点，以统计解耦自然和种子降雨数据特征。结果表明，与播种相关的降雨量平均增加23%，2011年检测到的降雨量趋势在统计上显著上升。此外，基于雷达的物理分析对比了未播种（87）和播种（65）风暴的风暴属性档案，结果表明，在播种后15至25分钟内，风暴属性持续且系统地增强。总体结果与其他地区吸湿播种作业的类似评估结果一致。这一综合证据为阿联酋云播作业的长期影响及其对国家水资源的贡献提供了重要见解。
阿联酋增雨科学研究计划：跨学科研究和创新的催化剂
尽管前景光明，但空中云播技术的发展速度不如其他研究领域。阿联酋增雨科学研究计划（UAEREP）是一项国际绩效评估研究倡议，成立于2015年，旨在刺激和促进该领域的科学进步和新技术的发展。为此，UAEREP为针对云播种创新研究和更广泛的降雨增强领域的项目提供赠款援助。
下面的示意图整合了自2015年以来在UAEREP的四个拨款周期中资助的所有的11个项目，包括陆-气反馈、气溶胶‒云‒降水相互作用以及暖、冷和混合相云微观物理学等多种研究领域。更重要的是，该示意图突出了这些研究项目的跨学科性质，这些项目利用材料科学和纳米技术领域的前沿技术，开发高性能播种材料、机器人和无人机技术，以实现更具成本效益和更低风险的播种任务，以及用于更高效计算和早期引导系统的人工智能/机器类型的学习工具。
下图为这些项目的研究成果的完整列表。
（原图来源：UAEREP-NCMS）
阿联酋在降雨增强领域的开创性工作在研究和运营方面都取得了成功，在这两个方面的推动下，邻国，尤其是科威特和沙特阿拉伯争相效仿。沙特王储穆罕默德2021年10月宣布了更大的中东绿色倡议的一部分，沙特王国最近也启动了一项云播种研究和运营计划。这样的努力有助于为海湾国家之间加强合作铺平道路，以推进降雨增强领域，作为应对气候变化对该地区水安全日益严重影响的可行解决方案。
（本简报仅提供参考译文，以作交流之用，文中陈述和观点不代表编译者和编译机构的立场。如需引用，请注明原文出处。）
