大山里的中國展人“雷電捕手”
我國科研人員連續(xù)16年開展人工觸發(fā)閃電試驗，人工引雷試驗基地建立以來已成功引雷190多次
“轟隆隆”，科研滾滾的連續(xù)雷聲由遠而近。
5月29日下午，年開在廣州從化區(qū)水牛嶺南麓的工觸中國氣象局雷電野外科學試驗基地引雷試驗場內(nèi)，災害天氣國家重點實驗室雷電研究團隊的發(fā)閃科研人員正密切關(guān)注著大氣平均電場監(jiān)控數(shù)據(jù)，等待發(fā)射人工引雷火箭的電試最好時機。
“發(fā)射！中國展人”指令聲一出，科研引雷火箭拖曳著鋼絲，連續(xù)直射入空。年開一道亮眼的工觸光柱瞬間刺破陰云密布的天空，如激光光束般射入地面，發(fā)閃雷電研究團隊的電試今年首次人工觸發(fā)閃電成功實施。
在這個大山里的中國展人試驗基地，這些研究人員像一群經(jīng)驗老到的獵人，通過人工引雷，讓飄忽不定的雷電，在特定的時間和特定的位置發(fā)生，用科學的途徑分析和研究雷電的本來面目，尋找人類與雷電的相處之道。
“雷電獵人”
從廣州從化光聯(lián)村出發(fā)，沿著鄉(xiāng)間小道穿過茂盛的竹林和桉樹林，到達引雷試驗場。該試驗場位于水牛嶺南麓的一片荒地中，一排集裝箱搭建的房屋，就是雷電野外科學試驗基地的控制室。試驗場內(nèi)，除了控制室外，最中心位置建有火箭發(fā)射平臺，周邊布置了氣象觀測平臺、石化油罐和高壓試驗電路待測設備。
5月22日，廢棄農(nóng)場改建的試驗場內(nèi)，荒草叢生。試驗基地科研人員頭戴草帽，皮膚被曬得紅里透黑，除了都戴著厚厚的眼鏡之外，其他不仔細分辨，很容易誤認成常年耕種的農(nóng)民。基地主要負責人張陽站在草地中間，安排著日常的維護工作，測試設備、清除雜草等等。
每年8月，引雷試驗結(jié)束后，試驗人員撤離基地，荒草迅速占領基地。引雷成不成，空中電場是關(guān)鍵，試驗人員要從地面電場的情況，判斷空中電場是否可以引雷。由于草地植被高低不平，影響試驗場內(nèi)電場分布，每年人工引雷試驗開始前，都要先鏟除基地內(nèi)的雜草。
在20平方米的控制室內(nèi)，布設了多種測試測量設備，雖然唯一一臺落地扇調(diào)到了最大擋，仍難消除屋里的熱氣。為了測試設備是否響應信號，副研究員樊艷峰在屋外用簡易放電裝置(電蚊拍)放電，張陽在屋內(nèi)檢查調(diào)試檢測設備，不到五分鐘他們都已經(jīng)滿頭大汗。
每年引雷前，基地需要重新架設試驗器材，調(diào)試儀器的靈敏度。試驗人員托著一柄電蚊拍，用塑料柄的螺絲刀輕觸蚊拍電網(wǎng)，發(fā)出噼啪的聲響。張陽告訴新京報記者，使用電蚊拍放電，電流很小，用來測試儀器的靈敏度。電蚊拍放電，成為試驗場內(nèi)人工模擬的最小閃電。
據(jù)張陽介紹，自然閃電具有高電壓、大電流、強電磁輻射等特征，同時由于其發(fā)生的隨機性，無法開展近距離的綜合觀測，也很難在實驗室內(nèi)模擬。人工觸發(fā)閃電能夠較為真實地模擬自然閃電，為雷擊過程及其機理的研究、新型雷電探測技術(shù)的研發(fā)與測試，以及雷電防護技術(shù)的測試提供支持。
從2005年開始，中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室聯(lián)合中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所，在廣州市從化區(qū)建立人工引雷試驗基地，并于2006年開始連續(xù)16個年頭開展人工觸發(fā)閃電試驗，通過發(fā)射引雷火箭實施人工引雷，進行雷擊機理綜合觀測研究和雷電防護技術(shù)試驗。
每年5月，廣東地區(qū)進入雷雨季節(jié)，這些科研人員聚在從化雷電野外科學試驗基地的人工引雷試驗場，安裝設備，開始為期四個月的雷電獵捕季。2021年，人工引雷試驗場增建了一個新型人工引雷火箭發(fā)射平臺，提高引雷火箭的發(fā)射能力和防雷測試能力。
人工引雷火箭發(fā)射平臺，圓形的絕緣子上方，50厘米長的玻璃鋼引雷火箭放置在兩根導軌之間，火箭藍白相間，末端帶著四個尾翼，尾部有纏滿鋼絲的線軸。鋼絲的直徑僅有0.1厘米，一端連著火箭，一端連著火箭發(fā)射平臺上的金屬引流桿。
引雷火箭升空后，在200米左右的高度，雷電釋放的一剎那，擊中被上升火箭拉直的鋼絲，閃電高壓電流將鋼絲瞬間氣化，變成一道筆直的光，如激光光束般從空中射入地面，就像被捕獲的一只自然“猛獸”，成為雷電研究的“標本”。
生活在“雷區(qū)”
在從化區(qū)太平鎮(zhèn)高田村村民吳術(shù)超的印象里，雷電是遠比猛獸更可怕的存在。
6月23日，吳術(shù)超站在屋頂天臺，指了指村內(nèi)的一片民房，“很多家都被雷劈過”，他家的舊房也曾被雷劈掉一個檐角。
高田村村民告訴新京報記者，今年五月初，村子里就出現(xiàn)了一次“晴天雷”，晴天里響起的霹靂，打在村西山坡上的桉樹林。
站在吳術(shù)超家的屋頂環(huán)視，高田村四周是低矮的山頭，村莊在山林之中，房舍旁偶爾冒出幾棵挺拔的桉樹。吳術(shù)超說，屋后山坡上的桉樹林，經(jīng)常成為雷電的襲擊對象。廣州高溫雨水足，桉樹生長快，樹干往往高出周圍的林木，也最容易遭受雷擊。指著后山樹林中冒出的信號塔，吳術(shù)超描述著閃電擊中信號塔的情景，爆炸聲伴隨著火光，“就跟戰(zhàn)爭片里的炸彈一樣”。
廣州氣象局的資料顯示，從化是全國有名的雷電高發(fā)區(qū)域。吳術(shù)超沒有統(tǒng)計過從化區(qū)上空每年打多少次雷，有過多少次閃電，但在他的印象中，高田村是從化的“雷區(qū)”，夏天里每周甚至會有三四天的雷雨天。
吳術(shù)超記得，上世紀九十年代，為了接收清晰的電視信號，村里的很多屋頂上豎起了魚骨天線，一根竹竿挑著鋁制天線伸向空中。天線搭設的越高，接收的信號越穩(wěn)定，但電視機也越容易遭受雷擊。吳術(shù)超家就曾有兩臺電視先后遭受雷擊。
隨著雷電防護知識宣傳加強，雷雨天拔掉電視插座，成為吳術(shù)超記憶中最直接的避雷方式。但隨著家用電器越來越多，雷擊事件發(fā)生的次數(shù)并未減少。
吳術(shù)超從小就知道雷雨天避免到高大樹木下躲雨，但從未想到雷電會在晴天擊中自己的親人：叔叔吳炳文上山查看荔枝收成時，遭雷擊身亡。
吳術(shù)超是最早上山救叔叔吳炳文的，他清楚記得四年前的那場雷擊發(fā)生的情景。2017年6月3日，吳術(shù)超吃過午飯坐在門前荔枝樹下乘涼，天氣悶熱但尚未下雨。“突然一聲炸雷，感覺離得特別近”，吳術(shù)超回憶時稱，自己感覺到頭上的樹枝晃動。他起身回屋，就接到鄰居的電話，叔叔在山上被雷電擊中。吳術(shù)超趕到山上時，吳炳文全身燒焦，只剩下最后一口氣。
據(jù)和吳炳文同行的村民老謝介紹，兩人下山時并未下雨，云層還未遮住太陽。吳炳文跟在老謝身后，兩人相距十米左右。老謝聽到身后一聲霹靂，回頭一看，吳炳文已經(jīng)倒在地上，距離旁邊的桉樹還有一米。
吳術(shù)超稱，閃電未擊中樹干，只打落了一些樹葉，事發(fā)后不久樹就枯死了。“說不清閃電是怎么下來的。”吳術(shù)超多次到現(xiàn)場查看，都不明白為什么晴天會打雷，為什么閃電沒擊中樹卻打中走在旁邊的吳炳文，身邊的老謝也安然無事。后來，科研人員也分析了此次雷擊事件，認為該次雷擊由晴天霹靂引起。
雷電傷人，在從化區(qū)并不是新鮮事。從化區(qū)氣象局劉揮介紹說，近五年來，從化區(qū)每年都有雷電傷人事故發(fā)生，有農(nóng)民在田間耕種時遭雷擊身亡，有工人在工地遭雷擊受傷，有驢友在山上被雷電擊中。但由于閃電傷人屬于偶發(fā)的自然現(xiàn)象，很少有傷者及家屬主動上報，“有很多人迷信，認為遭到雷擊屬于不光彩的事。”
江浦消防救援站站長陸一曾參與救援因雷擊被困的人員。2019年9月，一名驢友在雞枕山頂被閃電擊中，腹部和腳部大面積燒傷。陸一和消防隊員輪流用擔架將傷者搬運下山，救援時叮囑消防隊員避免在樹下行走。
叔叔遭雷擊身亡帶來的陰影至今未散。2020年，吳術(shù)超翻新房子，特意在屋頂加裝了避雷針。和吳術(shù)超同齡的年輕人，在翻新房屋時，三層以上的樓房都開始安裝避雷針。
金屬方艙保護“獵手”
“捕捉”雷電，首先要做的就是保護好“獵手”。
為保護試驗人員野外引雷時的安全，實驗室是雷電試驗團隊自己設計的金屬方艙，具有良好的接地性。作為法拉第籠，金屬方艙即使被雷擊中，里面的人也是安全的。基地內(nèi)有嚴格的規(guī)章制度和操作規(guī)范，野外引雷試驗期間，所有試驗人員都要在實驗室內(nèi)，在保證安全的情況下才會到場地內(nèi)做設備檢測和維護。從2005年開展引雷試驗以來，還從來沒有基地人員因雷電受傷。
“蚊子、紅螞蟻，是最可怕的。”相比令人敬畏的閃電，基地試驗人員感受到的最大“危險”，是試驗場內(nèi)最不起眼的小動物。5月22日下午，張陽在實驗室指導安裝設備時，窗臺上不時有螞蟻和黃蜂爬過，“蟲子特別多，身上被叮一下，好幾天都消不下去”。
花露水成了研究人員野外試驗的必備藥品。張陽稱，草地里還藏著帶刺的含羞草，皮膚碰到就會紅腫瘙癢，試驗人員進入基地都要穿長褲，炎熱的夏天，更添悶熱。
試驗期間，雷電研究員都住在一公里遠的村內(nèi)。在較為簡陋的村內(nèi)公寓中，狹窄的房間里放置著兩張硬板床，一張破舊的床頭柜，柜角翹起。試驗期間，科研人員無暇顧及做飯，公寓老板按人數(shù)為科研人員備飯。米飯、大鍋炒青菜，配一道葷菜，成了科研人員的餐標。
“村里最熟的就是小賣鋪”，科研人員稱，有時候不想吃公寓的“盒飯”，寧愿自己買方便面。張陽說，飯菜口味一般但都能吃飽，開展試驗的最初幾年，條件比現(xiàn)在差多了，基地附近沒有住處，科研人員只能借住在從化區(qū)氣象局，開車也要半個小時。
毫秒之間
5月29日下午，廣州從化區(qū)水牛嶺南麓的試驗基地內(nèi)，樊艷峰躬身盯著電腦上的電磁監(jiān)控數(shù)據(jù)，等待發(fā)射人工引雷火箭的最好時機，喊出“3、2、1”的準備指令。
從下午兩點開始，這些試驗人員就留意從化區(qū)上空聚集的雷雨云，從廣州從化區(qū)的上空移動，聚攏在雷電野外試驗基地的上空，基地的氣壓不斷上升。
這是今年的第一次試驗，既是一次人工引雷的時機，對今年剛搭建好的設備也是一次檢測。所有試驗人員到基地集合，檢查調(diào)試設備，準備迎接今年的第一次引落地面的閃電。
關(guān)閉玻璃窗，斷掉電源，實驗室內(nèi)的落地扇扇葉逐漸停止轉(zhuǎn)動。研究人員隨后啟動備用發(fā)電機，啟用設備供電專線。實驗室內(nèi)陷入靜默，溫度逐漸上升，監(jiān)測屏幕上的電場曲線持續(xù)上升。
各個設備操作員的手指按上發(fā)射鍵，記錄員盯著監(jiān)控屏幕，等待樊艷峰發(fā)出指令。他們就像一群等候獵物出現(xiàn)的老獵手，屏氣凝神，準備擊發(fā)引雷火箭捕獲閃電。
雷電是云團的一次放電過程，單次雷電不過數(shù)秒，放電后大氣重新聚集電場，引雷火箭要在兩次雷電發(fā)生的縫隙之間發(fā)射，必須趕在第一次雷電釋放完、新雷電形成但尚未放電時。要想成功引雷，時機要按照毫秒計算。發(fā)射時機靠研究員根據(jù)經(jīng)驗預判。早一秒雷電尚未形成，晚一秒云團釋放完電量，也就無雷可引。樊艷峰稱，有時候，眼睛盯著電磁變化，天空就亮起一道閃電，一次發(fā)射窗口就錯過了，“3、2、1”的口號之后，“發(fā)射”變成了“取消”。
試驗場上空雷雨云聚集，地面電場逐漸上升。試驗員靜默在監(jiān)控屏幕前，等著火箭上空的一剎那。“發(fā)射！”隨著樊艷峰指令聲一出，引雷火箭拖著鋼絲，直射入空。一道亮眼的光柱刺破陰雨密布的天空，雷電研究團隊今年首次人工觸發(fā)閃電成功實施。
雷電觸發(fā)的高度一般在兩三百米，從火箭發(fā)射到觸發(fā)雷電，雖然只有兩秒的時間，但心理的等待時間格外漫長，“那時候會覺得特別漫長，就想著怎么還沒上去。”樊艷峰說，如果火箭未觸發(fā)雷電，就意味著一次引雷失敗，浪費了一顆引雷火箭。引雷火箭都是專門定制的，每顆造價3000多元。更主要的是，引雷失敗就錯過了一次引雷時機。
張陽向新京報記者介紹，近年來基地引雷技術(shù)已經(jīng)取得了很大進步。在引雷試驗剛開始時，我國曾使用防雹火箭改進的鐵質(zhì)引雷火箭，但引雷成功率只有百分之二三十。后來一度引進美國的紙質(zhì)外殼填充火藥桶的引雷火箭，但是引進過程較為困難。2010年之后，我國大氣物理所改進研發(fā)了玻璃鋼外殼的引雷火箭，成為中國雷電界的主要引雷火箭。
目前我國的人工引雷技術(shù)已經(jīng)達到了國際先進水平，年成功率最高達到百分之八十。曾經(jīng)創(chuàng)造單次雷暴過程，發(fā)射11枚火箭，成功引雷10次的最高紀錄。人工引雷試驗基地自建立以來，截至目前，已成功引雷190多次。
張陽向新京報記者介紹，試驗人員在發(fā)射平臺裝了電流直接測量裝置，將電流通過同軸分流器產(chǎn)生的信號通過光纖傳輸?shù)娇刂剖疫M行采集記錄，成為研究雷電的最重要數(shù)據(jù)。同時，布置了多種遙測裝置，獲得觸發(fā)閃電發(fā)生時的空間電磁場。雷電團隊探測小組研發(fā)了多種定位裝置，遙感定位雷電發(fā)生的通道。通過對這些數(shù)據(jù)進行分析，研究雷擊發(fā)生原理、過程，為電力、氣象、石化、交通等多領域提供雷電防護測試方案。
閃電在空中一直以不規(guī)則的形狀出現(xiàn)，作為不可抗拒的自然力量的象征。但在雷電野外試驗基地，它被馴服成一束光柱直落地面。每年人工引雷的短視頻和畫面，都會引起網(wǎng)友討論。
吳術(shù)超不了解引雷的具體流程，但想著，能把雷從天上引下來，就意味著可以減少雷電的威脅。吳術(shù)超期待著，這些“科學家”能找到新方法，引走籠罩在村子上空的閃電和烏云。
新京報記者 聶輝
