從雲中搾出更多雨水

撰文／鮑姆（Dan Baum）
翻譯／張雨青　 

　　別看雲朵一副蓬鬆模樣，它們的含水量可多得嚇人！隨便一小朵雲的體積就超過750立方公里，若含水量以每立方公尺0.5公克來算，空中一朵朵羽絨般的雲便宛如眾多飛天湖泊。 

　　現在想像你是一名農夫，站在乾涸的田裡望著浮雲飄過頭頂。那些雲中多的是你企盼已久的水，要是它們從地平線消失之前能稍微降些甘霖，便能救活你的作物、助你還清債務。這種情況令人心急如焚，使得世人每年不惜砸下數百萬美元，試圖操控降雨。 

　　美國接連四年遭逢嚴重乾旱，望天降雨的渴望格外強烈。2010年以來，涵蓋北美大草原與西南部的多數地帶，雨量掉了1/3~2/3，連帶使玉米、小麥與黃豆的價格上揚1/4。美國重要蔬果產地加州，旱象持續三年，水庫水位減半，積雪幾近消融。今年2月，美國國家氣象局（NWS）估計，加州在短期內回歸正常雨量的機率只有1/1000。農夫為了節約用水，不惜把杏樹剷掉，否則連飲用水都可能不保。 

　　全世界有數百萬人生活在極度乾旱之下，168個國家多少都有沙漠化的狀況。澳洲人剛經歷了九年乾旱，他們稱之為「大旱」（Big Dry）；土耳其這10年來的旱象為史上最糟；巴西、中國以及中東到南亞各國，近年來都面臨嚴重的水源短缺。要是聯合國世界氣象組織（WMO）料得沒錯，氣候變遷還會讓情況惡化。全世界只有約0.04%的淡水會飄上天變成雲，要是我們運氣夠好或夠聰明，就能善用它們。

　　少數人異想天開地嘗試用離子刺激大氣，從中汲出更多水份，但增加雨量的主流方法是把化學藥劑注入雲層，也就是「人工增雨」（cloud seeding，亦稱為「種雲」。編按：昔日稱為「人造雨」，後來悉知科學方法並不能在晴空之下創造出雨水，遂改名以符合事實）。2012年，美國有九個州共執行了10多次人工增雨任務，面積超過21萬5000平方公里。至於中國，則是由政府編制一支4萬8000人的「天氣部隊」，配備50架飛機、7000具火箭筒與7000門大炮，要從天上轟下更多雨水來。 

　　人工增雨的原理很簡單：能夠產生雨水的雲層中含有微米大小的水滴，它們的溫度低於冰點，但還需要有個凝結核（例如大小適中的沙塵顆粒），才能圍繞著凝結核結成冰。這是因為水滴太輕，無法對抗抬升它們的上升氣流，但只要提供適當的凝結核，水滴就會凝聚成小冰珠，便能天降甘霖。美國紐約州斯卡奈塔第市奇異公司研究實驗室的大氣科學家馮內果（Bernard Vonnegut），於1946年發明了這項技術。順帶一提，當時他的胞弟才剛從德國戰俘營重獲自由，正是日後以小說《第五號屠宰場》揚名於世的馮內果（Kurt Vonnegut）。 

　　馮內果用在人工增雨的化學藥劑是碘化銀，這種物質的分子結構極似冰晶，在冷雲中會使水分子附著其上。碘化銀不只理論上有效，實際上也靈光；飛行員甚至說他們能夠看見雲一碰到藥劑就起了變化。不過半世紀以來，人工增雨備受質疑的是，投了藥劑的雲就一定會降下雨水嗎？對此，科學家無法用精準的實驗去驗證，因為對象可是雲啊！雖然當今有一票科學家自稱「雲物理學家」，但浮雲正是變化無常的代名詞，而且每朵雲如雪花般獨一無二，又如火焰般變幻莫測。 

　　科學家對雲所知有限，要預測它們的動向已經夠難了，更甭提要斷定雲朵在不同環境下的行為。2003年，美國國家研究委員會也抱持著懷疑態度，該會有篇報告的摘要就提到，「有充份的證據顯示，對雲播撒化學藥劑……能改變雲的發展及降水。然而科學家仍無法確認，誘發這些變化便能使地表上的降雨、落雹與降雪狀態，發生可驗證且具再現性的改變。」 

　　在美國國家研究委員會這篇報告問世後的10年間，美國航太總署（NASA）發射了新型氣象衛星，雷達日新月異，加上電腦運算能力突飛猛進，科學家總算可以十分肯定地說，沒錯，在適當環境下使用特定方法，人工增雨可以奏效！

【本文轉載自科學人2014年7月號】