人类能控制天气吗？日本科学家认为他们可以 - 彭博社

7月2023年，佐贺县唐津市因暴雨引发了山体滑坡。

摄影师：Harumi Ozawa/AFP/Getty Images

从纽约市到香港，今年全球范围内的极端暴雨引发了洪水释放，造成了致命后果。

为了控制未来的暴雨，日本科学家正在进行一项雄心勃勃的政府支持项目，涉及从海上漂浮的巨大帘幕到风力发电场，以保护这个岛国。他们表示，他们的目标是将极端天气变成“一种祝福” —— 如果成功的话。

这一努力感觉就像是从科幻小说中抄袭而来，但已吸引了日本各地数十名研究人员。由京都大学副教授山口康成领导的团队专注于减少所谓的“游击”暴雨，这种暴雨可以在短时间内带来大量降雨。他们的目标是开发一系列天气控制技术，将暴雨减少到可控的雨量，并计划在2050年之前推广应用。

‘空中的水坝’

几十年来，人类一直试图改变天气。但随着气候变化使极端天气变得更加频繁和强烈，对天气修改的兴趣再次上升。

中国河北省当地气象局的一名工作人员在2021年发射了一个人工增雨火箭，试图在河北省制造雨水。摄影师：张海强/VCG/Getty Images以往的努力主要依赖一种被称为人工增雨的技术，该技术利用大气中的化学物质和微小颗粒来诱导云层降雨。这种做法如今仍在使用，包括去年中国当局使用它来试图解决干旱问题。根据世界气象组织（WMO）天气修改专家团队联合主席史蒂文·西姆斯的说法，人工增雨和其他形式的改变天气的努力“历史非常复杂”。

日本的新计划将代表干预规模和类型的提升。西姆斯还是澳大利亚莫纳什大学地球大气与环境学院的教授，他表示这一努力“非常雄心勃勃”，但将“非常困难”将在计算机模型中看似有效的技术应用于现实世界。

考虑的一种方法是建造一个巨大的帷幕，可以由连接到船上的风筝拉动，这可以阻止海上的湿空气上升。这将有效地干扰形成常常带来暴雨的积雨云的关键步骤。该团队还在考虑使用一组超过220米（720英尺）高的风力涡轮机，这相当于埃菲尔铁塔高度的三分之二以上，可以操纵导致风暴发展的上升气流。

“就像在空中筑坝一样，”山口解释说，不同的技术将作用于云的不同部分，并相互支持，产生乘数效应。

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团队也可能利用人工增雨来改变降雨模式。山口最近模拟了如何操纵云团形成可能影响了2008年一场重大暴雨，并发现这种技术可能会使峰值强度降低27%。

“我持怀疑态度，”佛罗里达国际大学的研究教授休·威洛比说。“帷幕上的风应该怎么办？”

他说，每公里（0.6英里）至少需要一艘船和一只风筝，才能获得任何好处。威洛比补充说，风力涡轮机的想法也充满了缺陷，因为目前的塔一般无法在美国国家气象局定义的风速大于63公里/小时（39英里/小时）的狂风中运行。设计更强大的涡轮机可能是可能的，但它们可能会更昂贵。

数十亿美元的利益

尽管存在技术障碍，山口对项目的前景充满信心。研究人员目前正在模拟这些方法，并将在未来三年内开始为设备制造零部件。山口表示，到2031年，该团队计划在小规模进行一些设备测试，并计划在2040年进行大规模实验。

他们的创新方法部分原因是因为日本对破坏性风暴的独特脆弱性。该国经常面临台风，由于全球变暖，台风的强度增加。去年发表的一项研究发现，气候变化是2019年台风海贝思100亿美元保险损失中的40亿美元的原因。

一名官员站在入口处，阻止交通通过一个因7月2023年的暴雨而发生洪水的地下通道。摄影师：JIJI Press/AFP/Getty Images日本也面临严重的夏季暴雨。2018年7月的历史性降雨导致300多人死亡，给该国造成了将近1.2万亿日元（80亿美元）的损失。从那时起，每年都有重大致命暴雨事件发生。

过去45年来，7月份强降雨的平均频率几乎增加了四倍，预计未来几年将进一步恶化。科学家们估计，随着气温升高，暴雨将变得更加频繁，到2050年将给国家造成7.8万亿日元的损失。

为了认识到挑战的规模，山口的项目是日本科学技术挑战局的“登月”研发计划的一部分，该计划资助旨在解决该国最大问题的高度雄心勃勃的想法。

历史悠久

虽然50多个国家尝试过改变天气，但成功一直难以实现。包括美国在1960年代开始并持续了20多年的价值数百万美元的飓风控制项目“风暴之怒”和以色列上个十年进行的一项重大人工增雨实验在以色列，这些主要倡议基本上未能实现他们期望的结果。

天气研究人员“没有对过去尝试过但失败的事情做足功课，”曾是“风暴之怒”项目的首席科学家的威洛比说。“他们低估了气象现象的能量和物理规模。”

全球气候基本上是 混沌 的，小的扰动可能会产生重大的连锁效应。这种敏感性，再加上有限的数据可以改善计算机模拟，使得天气预测 — 更不用说修改 — 充满挑战。

即使确定正确的干预地点和时间也不会容易。

去年，日本气象厅未能预测到出现的八条大雨带。在其发布的13次极端降雨带预报中，有10场风暴没有出现。

“对于数值模型来说，预测强降雨的位置、强度、发生时间和持续时间是最困难的，”自2013年以来一直领导季风预测任务的印度热带气象研究所的高级科学家塔拉·普拉巴卡兰说。“这非常复杂，你需要非常详细的观测。”尽管如此，她对日本的“非凡”努力表示欢迎，通过优先研究，将改善预测。她拒绝对其整体成功前景发表意见，“当有需求时，人们会开发新技术，”她说。

日本并不陌生于 保护居民免受灾害的重大努力，从为首都东京隔离地震到 基于无人机的海啸预警系统，该国已花费数十亿。该国还拥有世界上 最大的 地下项目之一，用于防止洪水。其中包括超过6公里长的水道和东京的蓄水量可容纳 260万立方米 的洪水，足够填满一个25米游泳池超过8000次。首都目前正在 建设 另一条 5.8公里 的超级隧道，可以帮助更多地移动水流。

七月，JMA开始测试富岳，世界第二快的超级计算机 — 由富士通和研究所共同开发 — 试图到2026年实时准确预测积雨云的形成。这种技术将帮助山口，他的团队已经开发出可以明确捕捉大气行为的数值模型。改进的天气建模将使他们能够更好地评估他们的干预措施的有效性，他说。

富岳超级计算机位于神户理研计算科学中心。摄影师：JIJI Press/AFP/Getty ImagesOlav Hollingsæter是支持日本天气项目的人之一。这家总部位于挪威的初创公司OceanTherm的首席执行官，该公司正在建造气泡帘，据称可以通过瞄准上层海洋热层来减轻热带气旋，他认为日本的时间表是现实的。

“随着运行超级计算机的成本继续降低，以及机器学习模型模拟极端天气的能力和速度不断提高，探索潜在天气干预技术的障碍也将降低，”他说。在五到十年内，他乐观地认为实际测试将改善对天气干预技术的理解，尽管他也警告说，它们可能会带来安全风险。

“在这个阶段，你做一些你不打算做的事情的可能性可能相当大，”莫纳什大学的Siems说。“我认为我们不会对天气有绝对控制。”

为了恶意目的而进行天气修改在以前曾经被使用过。在越南战争期间，美军人工向云层中投放碘化银，以抑制敌军行动并减少防空攻击的效果。最终在1972年放弃了这种做法，而四年后通过了一项联合国公约禁止对其他国家使用“军事或任何其他敌对的环境修改技术”。

“我一点也不希望这项技术被用于恶劣目的，”山口说道，同时承认了风险。研究人员将在未来十年评估这些干预措施对洪水和水资源的影响，并试图减轻相关风险。他补充说，最初的小规模实验不太可能影响邻国。

“历史上，日本人祈求雨水或晴朗的天气，”山口说道。“现在，我们希望用技术来取代它。”