1.引言
酸雨通常指 pH 值小于 5.6 的大气降水[1]。雨雪等天气在降落过程中融合了空气中的酸性污染物叫酸性湿沉降；非雨雪天气情况下从空中落下的尘埃中带有的酸性物质叫酸性干沉降。开远市作为工业城市，近年来，工业排放污染物越来越多，酸雨污染问题也越来越严重，严重危害着生态环境[2]。
降水能降低大气污染中污染物浓度的机理机制，降水的强度越大，降水的净化能力也会随之增大，随着降水时间的增加，大气污染物浓度也不断下降，降水净化后的空气可在一定时间内维持，避免污染超标现象的发生[3][4]。而人工增雨可利用增加降水量的方式降低污染物，改善空气质量。人工增雨技术是指在云中播撒碘化银等催化剂，作为凝结核使得水汽形成大雨滴或冰晶，动力条件达到时便形成降雨[5]。从降水、雨水PH值和人工增雨模拟趋势对开远云水资源的开发和生态保护进行评估分析和总结，进一步的讨论开远市云水资源的开发方向和生态环境保护的有效做法提供参考。
2.开远市云水资源开发方向
2.1研究基础
开远市降水空间分布研究基础来源于开远市、蒙自市、弥勒市、建水县四年累计降水资料和开远市人工影响天气中心站点分布资料，通过数字高程模型（DEM）对开远市地面地形进行数字化模拟，得到开远市地面的17个气象站和11个人工影响天气作业场所，可以看出开远市东、西两边海拔高，中部区域海拔低，人影作业场所分布不均匀的情况。
2.2 Arcgis pro绘制分析云水资源空间分布
2.2.1反距离权重法
分析开远市累计降水空间分布情况，首先可以用反距离权重法，选取最近五个数据点与待插值的位置的距离，赋予不同的权重，然后进行加权平均，计算一个格网结点时给予一个特定数据点的权值与指定方次的结点被赋予距离倒数成比例，可以有效地处理缺少数据的区域，并且可以提供较高的精度，计算公式为：
y = ∑i=1n(wi(xi)·yi) / ∑i=1n(wi(xi))
其中，wi(xi) 表示数据点 (xi, yi) 与待插值点 (x, y) 之间的权重
通过开远及周边三个城市2020-2023年逐年累计降雨量的统计分析，距离预测位置最近的点分配的权重较大，而权重却作为距离的函数而减小（有开远、弥勒、建水、蒙自的站点）。
2.2.2 Arcgis pro运用
根据反距离权重法计算的函数值，叠加开远市地形图，再以颜色等级作为区分依据：年降水量在1200毫米以上的地区，就是多雨地区；年降水量在800毫米以上的地区，就是湿润地区；年降水量在600至800毫米的地区，就是半湿润地区；年降水量在400至600毫米的地区，就是半干旱地区；年降水量在400毫米以下的地区，就是干旱地区。通过Arcgis pro可绘制出图1至图4所示的降水空间分布情况。（绿色的部分是不透水面积）
图1 2020年开远年降水量
图2 2021年开远年降水量
图3 2022年开远年降水量
图4 2023年开远年降水量
可以看出开远市降水分布不均匀，自2020年开始，超过800mm的降雨量主要还是集中在开远的中部以及东南部地区，也是人工影响天气作业点较为集中和局地自发性降雨天气系统、外部降雨天气系统来向较多的区域。因此可分析出西部、南部、东北部区域可以通过布设人工影响天气作业点的方式建立起开远人工增雨网，以达到有效开发开远市云水资源的目的。
3.人工增雨对生态保护分析
3.1增雨效果模拟
通过对开远市环保局提供的降水检测结果资料统计，参考祁连山北坡东段2010—2020年人工增雨试验效果检验评估[6]，在催化剂相同且催化效果相对稳定的前提下，假设开远平均相对人工增雨效果为26%的结果为模拟条件，用python输入降水次数和对应的降水量、增雨结果，得出图5至图8的增雨效果模拟折线图。结合实际雨量标准（图中黄线所示）和模拟出的增雨结果（图中绿色部分）来看，可以看出平均降雨量在中雨量级时标准差为10.18，表明中雨量级时增雨效果最好，最稳定。
图5 增雨效果模拟图（2020年）
图6 增雨效果模拟图（2021年）
图7 增雨效果模拟图（2022年）
图8 增雨效果模拟图（2023年）
3.2开远雨水PH值酸碱中和分析
通过对开远市环保局提供的降水检测结果资料统计，以每次降雨测量的雨水PH值为依据，以一个标准差(SD)为误差棒，默认绘制均值±1SD范围，其中大约2/3的数据点会被均值±1SD范围所覆盖，如图9至图12所示PH值误差棒图。从PH值误差棒图的酸碱程度和趋势，可以看出冬、夏两季污染较为严重，雨水的PH值也占据各年的低值区，综合四年来看开远雨水酸性在逐年的增加，PH平均值在2023年也降到最低的6.33。再结合增雨效果模拟图来看，中雨量级增雨时，可以有效的利用云水资源稀释雨水，中和雨水的酸性，使雨水PH值接近向上的误差。
图9 2020PH值误差棒图
图10 2021PH值误差棒图
图11 2022PH值误差棒图
图12 2020PH值误差棒图
4.结论
此次研究通过研究开远市2020~2023年降雨空间分布情况，利用反距离权重法和Arcgis pro，通过叠加地形图和人工影响天气作业场所，对云水资源空间分布情况进行分析，开远市中部和东南部地区降雨较多，已有足够的作业场所进行增雨作业，西部小龙潭乡镇、灵泉西山地区和乐白道街道南部片区降雨量相对较少，可在这三个地区增设人工影响天气作业场所，与全市其他区域作业场所形成增雨网，覆盖全市，增加开远市上空云水资源的开发效果。
近四年来，开远市雨水酸性在逐年的增加，PH平均值在2023年也降到最低的6.33，PH最低值为2023年5.88，已经接近酸雨标准值（5.6），比较四年雨水PH值的变化趋势，2020年到2021年降雨增多，结合人工增雨模拟效果来看，雨水的PH值下降缓慢；2021年到2023年，期间降雨量减少，在人影作业场所不变的前提下，雨水PH值下降明显，同时可以看出近两年内开远市上空的云水资源并未得到有效的开发和利用，未能起到生态保护的作用。
5.讨论与建议
从四年的数据资料绘制的图可以看出开远市上空的云水资源并未很好的开发和利用，需根据常年降水较少的地区增设人工影响天气作业场所，形成增雨网，并把握天气系统的来向，按照模拟出来的增雨效果，中雨量级降雨天气适宜开展人工影响天气增雨作业，便能最大程度开发云水资源，稀释酸性气体，中和雨水的酸性，达到生态保护的效果。
参考文献
[1]中国气象局.酸雨观测业务规范[M].北京:气象出版社,2005.
[2]任宏艳,张翠平.酸雨对我国生态系统的影响及防止对策[J].现代园艺,2023,46(05)
[3]高建秋,林镇国,林俊君,等.珠三角地区人工增雨消霾的可行性分析[J].广东气象,2014,36(01):59-62.
[4]赵雅静,周登,吴栋桥,等.咸宁城区降水对PM2.5和O3的清除作用的初步分析 [J].中国农学通报,2019, 35(02):100-103.
[5]陈小,李轲.重庆主城区人工增雨对空气质量的影响分析[J].西南师范大学学报(自然科学版),2010,
35(06):152-156.
[5]杨永龙,钱莉,李天江,孙占峰.祁连山北坡东段2010—2020年人工增雨试验效果检验评估[J].气象科技,2023,51(04):1671-6345
