蓬松的云朵蕴含着惊人的水量。即使是一小朵云的体积也可能超过 750 立方千米，如果你按每立方米半克水来计算，那些飘渺的絮状大气团看起来就像漂浮的湖泊。*
现在想象一下，你是一个农民，眼睁睁地看着它们滑过干旱龟裂的田野，携带着足够的水来拯救你的庄稼，让你摆脱债务，却只在你眼前掉下几滴诱人的水珠，然后消失在地平线上。正是这种令人恼火的情况导致世界各地的人们每年花费数百万美元试图控制降雨。
在美国，在遭受严重干旱的第四年，人们渴望从天空中挤出更多水分的愿望变得尤为强烈。在广阔的大平原和西南部地区，自 2010 年以来，降雨量减少了三分之一到三分之二不等，玉米、小麦和大豆的价格上涨了多达四分之一。加利福尼亚州是美国大部分水果和蔬菜的产地，至今仍未摆脱长达三年的干旱，这场干旱已使水库半干涸，积雪量也降至危险的低位。2 月，国家气象局预测该州在短期内恢复正常的可能性只有千分之一。杏仁种植户因为缺水而推平了他们的果树，甚至饮用水也受到了威胁。
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在世界范围内，数百万人生活在极端干旱之中，168 个国家正经历某种程度的荒漠化。澳大利亚最近经历了长达九年的干旱，他们称之为“大旱”。土耳其正经历着十年来最严重的干旱。巴西、中国以及中东和南亚各国最近都面临着严重的缺水问题。如果联合国世界气象组织是正确的，气候变化将使情况变得更糟。尽管在任何时候，世界上只有约 0.04% 的淡水漂浮在大气中，但这是我们可以获得的水——如果我们幸运或聪明的话。
一些有远见的人正在尝试用离子轰击大气层以挤出更多水分，但增加降雨量的主要方法是将化学物质注入或“播撒”到云层中。2012 年，全美有 12 家运营商在 9 个州超过 83,000 平方英里的区域进行了云播撒作业。中国政府方面部署了一支由 48,000 人组成的“天气军队”，配备了 50 架飞机、7,000 个火箭发射器和 7,000 门大炮，以哄骗天空降下更多的雨水。
原理很简单。可能产生降雨的云层包含微米大小的水滴，这些水滴的温度低于冰点，但由于缺乏成核所需的核——例如，尺寸恰好合适的尘埃颗粒——尚未结冰。这些水滴太轻，无法抵抗使它们漂浮在高空的上升气流。但是，如果提供合适的核，水滴就会聚结成冰粒。当它们穿过温暖的大气层时，就会变成滋养大地的雨水。1946 年，通用电气研究实验室（位于纽约州斯克内克塔迪）的大气科学家伯纳德·冯内古特发明了这项技术，不久之后，他的弟弟库尔特从德国战俘营获释，后来库尔特在他的小说《第五号屠宰场》中将战俘营永垂不朽。
冯内古特用来播撒云层的化学物质是碘化银，其分子结构模仿冰晶。在冷云中，它可以诱使水粘附在它上面。碘化银在理论上是有效的，在实践中也是有效的；飞行员说他们可以看到云层在化学物质击中时发生变化。但是，半个世纪以来一直困扰着云播撒的问题是：即使不播撒，那朵云也会下雨吗？没有办法进行完美的对照实验。我们谈论的是云，虽然今天有一批科学家自称为“云物理学家”，但云正是短暂易逝的定义。每一朵云都像雪花一样独一无二，像火焰一样变幻莫测。
我们对云的了解与我们不了解的相比相形见绌。预测它们将要做什么是很困难的。确定在不同情况下它们可能做什么更是天方夜谭。早在 2003 年，美国国家研究委员会仍持怀疑态度。“有充分的证据表明，用化学试剂‘播撒’云层……可以改变云层的发展和降水，”其一份报告的摘要写道。“然而，科学家们仍然无法证实，这些人为诱导的变化是否会导致地面降雨量、冰雹和降雪量发生可验证、可重复的变化。”
然而，自国家研究委员会的报告发布后的十年里，一批新的 NASA 气象卫星、雷达技术的进步以及计算能力的指数级增长相结合，让科学家们首次相当肯定地说，是的，在合适的条件下，并且在有限的范围内，云播撒是有效的。
不断积累的证据
“水是一种情感化的东西。干旱是情感化的，”罗洛夫·布鲁因切斯在我拜访他在国家大气研究中心 (NCAR) 一栋简朴的现代建筑中的简陋住所时说道。布鲁因切斯是一位举止文雅、出生于荷兰的云物理学家，他研究天气改造已有数十年，直到现在才开始对其有效性感到自信。“农民抬头看到这么多水从头顶流过，而他们的田地却在干涸，他们希望政府能给他们带来水。”
很难想到另一项科学事业，其基础技术在 70 年里没有发生变化。大多数云播撒者仍然在云层中投放普通的碘化银。尤其是在过去 10 年里，发生变化的是评估其功效的技术。在 20 世纪 80 年代，出现了多普勒雷达，特别是 88D 版本，它使科学家们首次能够看到云层内部的水浓度。这就是在我们电视上看到的天气地图上投射出绿色斑点的机器。“但即使这样也是不精确的，”布鲁因切斯说。“十颗冰雹可能显示为 1,000 滴雨滴。”他解释说，自 2000 年以来的重大进展包括双极化雷达，它在x轴和y轴上都发射波信号，以惊人的精度切入云层。“使用双极化雷达，你可以确定它是冰雹还是雨水，你可以看到雨滴的大小和形状，”布鲁因切斯说。“这真是太了不起了。”
随着数据的改进，计算机分析数据的能力也得到了提高，更重要的是，创建虚拟模型以查看云层在未被播撒的情况下会发生什么的能力也得到了提高。2012 年 10 月，NCAR 启用了其黄石超级计算机，这台巨兽每秒能够进行 1.5 千万亿次计算——比 NCAR 在 2002 年推出的蓝天超级计算机强大 180 倍。黄石让布鲁因切斯和他的同事们能够汇集来自国家气象局和一批新的 NASA 卫星的真实世界数据——所有这些数据都相当粗略——并创建一个更加精细的云层数值模拟。计算机可以将一个 15 平方英里大的区域划分为间隔仅为 300 英尺的网格点，并将六小时的数据分解为不到一秒的“时间步长”。这种精细程度提供了怀俄明大学出生于比利时的大气科学教授巴特·吉尔茨所说的“我们有史以来对大气层最好的表示”。他说，这台计算机功能强大到足以让科学家们创建一个虚拟天空：“有很多理想化的模拟——假设模拟。你创建一朵云，然后插入虚拟的碘化银核，看看会发生什么。”
直到过去一年左右，布鲁因切斯才愿意如此明确地表示。“有强有力的证据表明，”他说，“在某些条件下，我们可以将降雨量增加 10% 到 15%。”
真正的信徒
最热衷于云播撒的人群之一是西德克萨斯人，考虑到他们似乎常年遭受干旱之苦，以及夏季接连席卷他们平坦草原的巨大火灾，这并不奇怪。西德克萨斯天气改造协会自 1997 年成立以来，一直负责增加德克萨斯州西南部 640 万英亩土地上的降雨量，该区域去年夏天仅获得正常降雨量的一半。他们并没有像布鲁因切斯和吉尔茨那样进行研究；他们的报酬是让地面有水。
圣安吉洛市和七个县的节水区每年共同出资 359,000 美元来支持该协会的工作，部分基于信念，部分基于数据，以从广阔而顽固的天空中挤出更多的水分。换句话说，德克萨斯州以及这些农民和牧场主每年每英亩花费 4.4 美分，押注于让他们的田地变得稍微湿润的机会。旱地农民希望雨水直接降落在他们的庄稼上。灌溉者和市政当局渴望补充硬土层下的含水层。他们的钱购买的是四架单引擎飞机的使用权、六名退休军事飞行员的兼职服务（每小时 75 美元）以及圣安吉洛阳光炙烤的机场边缘的一间办公室。他们还聘请了乔纳森·詹宁斯的全职服务，他是一位 28 岁的气象学家，身材健壮，头发剪得很短，在这个大学不断涌现气象学家的时代，他觉得自己很幸运能找到一份工作。我们在他简朴、朴素的办公室里见面，他正在那里密切关注计算机显示器，该显示器每天 24 小时向他输送来自雷暴识别跟踪分析和临近预报 (TITAN)（NCAR 的一个项目）的数据。
在我看来，天空看起来始终万里无云，但詹宁斯对他正在克罗克特县上空观察到的几个小而灰色的雷达阴影感到兴奋；在他看来，它们看起来很有希望。就在门外停着詹宁斯的一架飞机，一架普通的派珀 Comanche，一架下单翼四座飞机，它是云播撒者的最爱，因为它的机身足够坚固，可以承受靠近雷暴飞行。它的翼尖和后缘布满了红色顶部的白色管子，每个管子大约一英尺长，一英寸粗——这些是向云层施放碘化银的照明弹。每个管子都装满了 Gilsonite，一种易燃沥青，与 5.2 克碘酸银混合。当飞行员发射一枚时，它会燃烧得又热又亮，转化碘酸盐，并留下一缕含有碘化物的烟雾。
这是一个炎热、安静的日子，偶尔的微风搅动着跑道上的尘土。我告诉詹宁斯我有点失望。我本来期望看到《不列颠之战》中的场景，飞行员们蜷缩在准备室里，喝着咖啡，等待着起飞，而巨大的黑色雷雨云扮演着德国轰炸机的角色。詹宁斯笑了。“你离真相不远了，”他说，“虽然我们不再让飞行员在那里闲逛了。”
每天早上大约七点，詹宁斯都会通过电子邮件向他的会员和飞行员发送天气预报，评估他所谓的“作业”的可能性。然后他跑腿办事，去健身房，一直用他的智能手机监控天气地图。通常在下午两点左右，他就知道他是否要进行播撒作业，他会打电话给飞行员，让他们提前做好准备。“当‘开始行动’时，我们需要在 30 分钟内让他们从接到电话到起飞。”
一旦飞行员起飞，事情就会迅速进展，詹宁斯会看着他的电脑，充当空中交通管制员。“我必须做的是让他们到达风暴的有利部分，”他说，也就是“流入”，即上升到风暴中并充当其燃料的温暖、潮湿的空气管。“我的大多数飞行员都有足够的经验知道流入在哪里。”有时你甚至可以看到它：幽灵般的湿气细丝冲向天空。飞行员以流入为目标，因为他们无法飞入云层。内部的风切变可能会将飞机撕成碎片，而且美国联邦航空管理局的规定禁止飞入雷雨云。而且他们不再飞越云层，因为他们发现了这样做有三个缺点：爬升到那么高需要大量燃料；那里的湍流非常残酷；而且化学物质没有沉积在最有效的输送区域——流入区。
相反，詹宁斯的飞行员在最佳位置盘旋，发射尽可能多的照明弹，让他认为有必要，让流入将载有银的烟雾带入云层。有时一次发射就足够了；有时需要多达 50 次。给云层镀上银边需要 10 到 15 分钟。“过冷水大约在云层内部 2,000 英尺处，”詹宁斯说。流入将碘化银带到恰好需要到达的地方，导致第一个冰晶形成。“一旦你触发了这种反应，云层自然就开始产生冰晶。它们开始相互碰撞并破裂。”每次冰晶破裂，它都可以吸收更多的水分带回地面。
詹宁斯正在试验一种新型照明弹，它使用氯化钙（盐）而不是碘化银。盐不会引起环境问题，它比碘化银便宜（碘化银的价格与开采的银的价格挂钩，现在价格高得惊人），而且它在较温暖的云层和较低的相对湿度下也能发挥作用。此外，詹宁斯说，有些云层似乎对氯化钙的反应更好。在少数情况下，他的飞行员同时部署了两种物质。当这种情况发生时，就会倾泻出大量的雨水，以至于“就像用刀子沿着云层底部划了一道口子，”他指出。对他来说，这没有什么神秘之处。他不必依赖长期测量和比较如果没有他的飞行员会发生什么：他看到云层立即对他们的工作做出反应。
“看看这个，”詹宁斯说，然后开始播放 4 月 28 日来自他的计算机的雷达馈送。当我们观看时，微小的黄色和粉色点——雨水——在一些灰色斑点中闪烁。“当我看到那个时，我派出了飞机。”我们跟随飞机的飞行路径在屏幕上缓缓移动。在它们到达目标后几分钟内，黄色和粉色点急剧膨胀，涂抹成一条长长的沸腾的色彩线。詹宁斯解释说，云播撒不仅产生水滴，还可以将云层抬升到高耸的垂直结构中，使其“更强壮”，就像更擅长产生雨水一样。“我们创造了一条中尺度飑线，一个非常强烈的辐合区域，”他说。“这提供了更多的抬升力，反过来又产生了更多的雨水。”当然，我回应说，这可能无论如何都会发生，即使没有播撒。他已经为我做好了准备：“索诺拉市预计当晚不会下雨，但实际上却下了 1.5 英寸。”
自 1975 年以来，科罗拉多州韦尔滑雪胜地一直在对其上空的云层进行播撒。西部天气顾问公司是一家私人承包商，在滑雪胜地周围 30 英里的环形区域内的山顶上运营着 22 台碘化银发生器。当条件合适时，这些发生器（购买和运营成本远低于飞机）会被点燃，以燃烧浸渍了碘化银的丙酮。烟雾升入云层，该公司表示，斜坡上的降雪量比目标区域外多出 35%。西部天气顾问公司的拉里·耶姆斯塔德在我打电话询问此事时告诉我：“韦尔认为，云播撒造雪的成本约为人工造雪成本的 5%。”除了韦尔的发生器外，他的公司还在大陆分水岭上下为滑雪场、市政当局和科罗拉多河流域各州运营着 50 多台发生器。耶姆斯塔德补充说，三年前开始的区域性干旱增加了人们对云播撒的兴趣，随着气候变化和西部地区人口的增长，“我们认为这是解决反复出现问题的长期解决方案。”
令人怀疑的历史
多年来，无数江湖骗子试图从云层中挤出雨水，从傻瓜手中骗取钱财，这损害了云播撒的声誉。正如科尔比学院的詹姆斯·罗杰·弗莱明在他 2010 年出版的引人入胜且幽默的书籍《控制天空：天气和气候控制的曲折历史》中所回顾的那样，文学作品中充斥着天气改变者，可以追溯到《圣经》，并向前推进到儒勒·凡尔纳，是的，还有库尔特·冯内古特。认真的“科学”造雨努力可以追溯到 19 世纪中期，当时人们尝试了从炮火到森林火灾，再到挠云彩痒处使其下雨的各种方法。就在 1894 年，内布拉斯加人在黑斯廷斯集市上引爆了八桶火药，试图结束一场可怕的干旱。科学的模糊性是典型的，一场小雨飘落下来——不足以产生任何好处，但足以鼓励人们继续尝试。
联邦政府的科学机构曾经是虔诚的信徒；美国国家科学基金会和国家海洋和大气管理局在 40 年的时间里慷慨资助了天气改造实验，即使在面临挫折的情况下也是如此。例如，1962 年，政府启动了“暴怒风暴”计划：播撒飓风以降低其强度。一年后，四级飓风弗洛拉在古巴造成数千人死亡，菲德尔·卡斯特罗仍然对前一年的导弹危机耿耿于怀，指责美国操纵了这场风暴。但政府坚持“暴怒风暴”计划又进行了 20 年，然后才承认播撒对飓风没有影响。
在 20 世纪 60 年代，确实有足够的证据零星出现，以维持人们的信念，即云播撒可能会增加降雨量。美国甚至在越南战争中将其用作武器。从 1967 年到 1972 年，空军在老挝上空播撒云层，希望减缓北越沿胡志明小道运输人员和物资的速度，并声称已将降雨量增加了 30%。尽管从来没有人清楚为什么向敌人投掷雨水比投掷凝固汽油弹或高爆炸弹更具攻击性，但在 1973 年“汽车池行动”的曝光震惊了全国乃至全世界。云播撒开始带有恶意的含义，到 1977 年，美国被迫签署了一项国际条约，禁止为军事目的操纵天气。
云播撒在其他方面也被证明是有争议的。1972 年 6 月 9 日，在南达科他州进行的一项长期云播撒实验期间，一场山洪暴发在拉皮德城造成 256 人死亡，随之而来的诉讼使云播撒者处于尴尬的境地，他们基本上是在争辩自己事业的无效性。在法院能够确定因果关系之前，该案件因法律上的技术性问题而被驳回。在拉皮德城事件之前和之后，农民们一直抱怨播撒活动干扰了原本会降落在他们农场上的水，此后，其他较小的洪水也被归咎于播撒活动。云播撒的有效性从未经过裁决，但反复发生的事件损害了其声誉。
当然，云播撒者还不得不与那些认为他们干预了上帝计划的人作斗争；与那些认为这是将天气私有化的资本主义阴谋的人作斗争；以及与那些确信云播撒、农作物喷洒，甚至高空飞行的喷气式飞机的尾迹都是政府运行的“邪恶的化学凝结尾基因灭绝气溶胶喷洒行动”的一部分的人作斗争。一个名为 AboveTopSecret.com 的网站描述了“云播撒将杀死我们所有人”。
一些偏执狂源于这样一个事实，即碘化银是一种用于冲洗照片的化学物质，确实有毒，尤其是对鱼类而言，而且不仅仅是阴谋论者担心将这种化学物质抛掷到大气中。自 20 世纪 70 年代以来，主流环保组织一直在质疑云播撒的安全性，尤其是在考虑到播撒活动令人怀疑的有效性的情况下。弗朗西斯·曼格尔斯是加利福尼亚州沙斯塔-三一国家森林的美国林务局前野生动物生物学家，多年来一直在与云播撒作斗争。“碘化银是一种水生昆虫毒药，”曼格尔斯在 2010 年告诉一位记者。“云播撒从未被充分证明是有效的；它在 95% 的情况下都失败了，而且它还有毒。这难道不能说明一切吗？”
不完全是。事实是，虽然碘化银有毒，但其施用量非常小，几乎不可能在环境中测量到。适合播撒的云层通常含有 10,000 到 30,000 千吨水，因此在典型播撒中使用的 40 多克碘化银微不足道。总而言之，全球每年的云播撒量约占美国人类活动添加到生物圈中的银总量的十分之一。云播撒行业继续辩称，他们使用的碘化银在土壤或地下水中都无法检测到高于背景水平，并且对人类或鱼类均不构成威胁，尽管这并不意味着他们可以期望这个问题很快消失。
科学家们认为，正是争议和不确定的结果相结合，导致联邦政府在 20 世纪 80 年代退出了天气改造研究。比尔·伍德利是一位退休的气象学家，现在是《天气改造杂志》的董事会成员，他回忆起 20 世纪 70 年代在佛罗里达州进行的一项有希望的云播撒实验，该实验突然失去了资金。尽管他和他的同事们似乎已将他们 13,000 平方公里的区域的降雨量增加了约 15%，但他们预测的更多。“媒体中的一些人说，‘好吧，那么，这是一个失败。’我们试图说，‘不，我们学到了很多东西，’并申请了确认阶段的资金，”但美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 却叫停了该项目，伍德利断言。“人们在说，‘如果它不明显且可证明，我们就不需要惹麻烦。’”
对于科学家来说，有希望但模棱两可的数据是进行更深入调查的理由，而不是减少调查。另一位 NCAR 气象学家丹·布里德回忆说：“一位理智的科学家会说，‘很明显，[云播撒] 在某些情况下是有效的，但这些情况在一个具有经济意义的地区发生的频率有多高，你如何在地面上量化它？’”然而，对于在高度紧张的政治环境中做出资助决定的政府官员来说，相互矛盾的数据已成为退出一项日益引起争议的企业的借口。“在某个时候，[联邦] 政府说，‘去他的；这不值得，’并在 20 世纪 80 年代初完全退出了资助研究，”约瑟夫·戈尔登说，他曾担任 NOAA 现已解散的大气改造计划的主席，如今在总部位于犹他州的天气改造协会工作，该协会是由 18 个西部云播撒项目组成的联盟。戈尔登是一位 60 多岁的快乐而红光满面的人。当我们在科罗拉多州博尔德市见面喝咖啡时，他准备花几个小时谈论联邦研究机构的无能。“我们需要有一个[数据的]中立评估者。那应该是政府。但由于存在争议，联邦政府不支持研究。”因此，在过去的 20 年里，在美国研究天气改造的科学家们在没有联邦政府资助的情况下进行了这项研究。
那些关注中国超越美国人方式的人可以将公众对云播撒的支持添加到列表中。中国政府的天气军队的目标是在这十年中从天空中挤出 3% 到 5% 的雨水。他们声称已经产生了近 5000 亿吨原本不会降落的雨水。自 20 世纪 60 年代以来，泰国一直在播撒云层——使用由普密蓬·阿杜德国王本人获得专利的一种名为“超级三明治”的方法，该方法要求同时播撒在不同高度漂浮的暖云和冷云。（但是，很难找到有关该计划有效性的可靠信息，因为在泰国说任何对国王不利的话都是犯罪。）
马来西亚今年积极播撒云层以造雨，雨水似乎也降落在了邻国新加坡。今年，印度尼西亚两年前曾尝试云播撒以减少森林火灾造成的雾霾，现在又播撒云层以转移雅加达的洪水。俄罗斯是这项技术的坚定信徒，并在 1986 年切尔诺贝利核灾难事故发生后部署该技术，以清除空气中的放射性粒子。总共有 50 个国家参与云播撒，其中大多数国家都在布鲁因切斯及其 NCAR 同事的协助下进行。
增强降雨
飞机，更不用说火箭发射器和高射炮了，都是钝器。它们的运营和维护成本很高，会造成污染，而且整个云播撒过程可能显得非常 20 世纪。因此，人们正在寻找更清洁、更先进的造雨方法也就不足为奇了。目前的潮流是使大气电离；在实验室中，用带电粒子填充空气会导致水分聚集和降落。阿布扎比的一个项目部署了看起来像巨型伞架的天线，该项目的科学家声称正在取得成果，澳大利亚的其他科学家也是如此，他们的天线看起来像巨型的丛林健身房。然而，接受本文采访的科学家中，没有一位对通过电离大气造雨的理论或实践抱有太大信心。布鲁因切斯甚至称其为“欺诈”。即使是最早尝试该技术的科学家之一阿尔基米德斯·鲁伊斯-科隆比耶，他在 21 世纪初在德克萨斯州拉雷多进行了一项实验，试图用一个马戏团帐篷大小的电离天线造雨，也没有发现任何证据表明它可以产生雨水。
鲁伊斯-科隆比耶是一位身材高大、性格开朗的 61 岁老人，他在 20 世纪 90 年代因政治活动入狱并被驱逐出境之前，曾在古巴开始了他的职业生涯。现在是德克萨斯理工大学的讲师，他在圣安吉洛播撒项目中与詹宁斯合作。当詹宁斯和我交谈时，他轰隆隆地走进办公室。他斩钉截铁地告诉我，尽管我可能听到了什么，但他的电离实验并没有失败。它只是产生了与预期不同的结果。“我们没有发现降雨量增加的信号——这是真的，”他说。“但我们确实发现，在塔楼的下风处，气溶胶[空气中的颗粒物]浓度较低。它们粘在一起并落到地面上。因此，电离可以净化环境。”至于阿布扎比和澳大利亚的造雨实验，鲁伊斯-科隆比耶“非常怀疑。但我持开放态度，”他说。“给我看数据。”
鲁伊斯-科隆比耶谦虚地在他身边点头，詹宁斯解释说，鲁伊斯-科隆比耶一丝不苟的数据收集、数学工作和云行为建模在很大程度上证明了云播撒的有效性。他们递给我一份他们母公司（一个覆盖 35 个县的州级天气改造协会）十年努力的分析报告。研究中播撒的 3,100 朵云比目标区域外未播撒的云长得更大，寿命更长——并且它们总共倾泻了 340 万英亩英尺的水，比未播撒的云多出近 12%。
“请理解一件事，因为这就是你所谓的底线，”鲁伊斯-科隆比耶向前倾身，竖起一根手指说。“我们不能‘制造’雨水。如果没有云层或没有合适的云层，我们就不能凭空造物。我们所做的是增强降雨。”
“没错，”詹宁斯插话道。“想象一下从一桶水中拉出一块海绵。你可以把它举起来让它滴水，也可以挤压它。我们所做的就是挤压。”
*勘误 (2014 年 6 月 27 日)：这句话错误地指出，一小朵云的体积可能超过 750,000 立方千米。正确的体积是 750,000 立方米。