在漫長的進化過程中，生物為了適應周圍環境的變化，形成了種種器官。這些器官仿佛是能夠接受各種外界刺激的精巧裝置，引起了生物學家和氣象學家的極大興趣。譬如，人們長期以來通過對家畜行動的日常觀察總結出的許多諺語，對氣象的科學研究就很有參考價值。除了動物以外，尚有許多植物對氣溫、氣壓、大氣以及土壤濕度、陽光照射量等等變化反應也很靈敏。人們甚至可以同時用幾種植物進行長期天氣預報。例如，金盞草、錢葵草、牽牛花等，不論天氣如何晴朗，隻要它們開放的花兒又閉攏起來，那就預示不久要下雨了。
在自然界中，大約有400種植物可當作“晴雨表”使用，加上鳥類、魚類、昆蟲，在地球上總共有幾千種“生物氣象員”可供人類利用。
掌握技術造福人類
現代實驗方法
有一種現象不知道大家注意到沒有：當我們麵對一塊玻璃或鏡子嗬熱氣時，玻璃、鏡子表麵會變得模糊不清；當我們打開冰箱時，有時會發現冰凍的食物上帶有冰屑。這是怎麼回事？好多人會迫不及待地解釋：這是空氣中的水汽凝成了水滴，或者水滴結成了冰。看來，隻要有條件，我們自己也可以模擬地製造雨水和冰雪。科學家們也正在沿著這條路日夜兼程。雲室，一種對雲進行實驗模擬研究的主要設備，就是證明。
雲室是用來模擬自然雲的各種現象的。譬如，雲滴是如何增長的、冰晶是如何產生和發展的、雲中的雷電是怎麼回事，等等。雲室有大有小，小的隻有幾十毫升，大的可達上千立方米。它的研究對象很多，涉及到水汽的，有擴散雲室和對流雲室；涉及到溫度的，有冷雲室（低於0℃）、暖雲室（高於0℃）、等溫雲室（溫度分布均勻）、梯度雲室（溫度在垂直方向不同）；涉及到霧的，有混合雲室和膨脹雲室。
雲室並不能代替真正的雲，它隻是一種模擬，這種模擬是有限的，但是它可以近似地反映雲的各種實際現象，有利於人們弄清它的活動規律。我國在1985年就建有亞洲最大的綜合性中性雲室，約有96立方米。這個雲室的溫度、濕度、氣壓可以進行調節，雲室頂部還裝有風洞。另外，我國還有一些等溫雲室和小雲室。等溫雲室可以對人工降雨的催化劑進行研究。
利用雲室，科學家們取得了一些科學研究成果。日本科學家曾在一個同心圓柱形的對流雲實驗中發現：雪晶的形狀與它們形成時的溫度、濕度條件有關。如果溫度在-5℃，雪晶會長成枝狀。因而，科學家們認為，改變雲室的溫度、濕度，就可以製造出不同圖案的雪晶；反過來，通過雪晶的狀態，就可以判斷雲層的溫濕度。
再比如，美國科學家們通過混合雲室發現，幹冰可以使雲冷卻冰晶化、碘化銀具有很好的成冰性能。正是從此處得到啟發，氣象工作者的人工降雨催化劑首先選就是幹冰和碘化銀。
當然，建造雲室隻是人工模擬的一個方麵。其實，不要說短期的天氣現象可以模擬，信不信由你，氣候變化也可以人工模擬呢！
氣候模擬與現代大型電子計算機的出現分不開。本世紀第二次世界大戰後，由於各個國家工業飛速發展，造成“三廢”“（廢水、廢氣、廢渣）對環境的嚴重汙染，人為因素也在一定程度上造成全球的大氣溫度升高、氣象災害頻繁等氣候變化。為了探測未來氣候變化的結果，提高人們的防範意識，一些國家的氣象學家紛紛求助於大型電子電子計算機，他們把一些人為的因子引入氣候模式，然後進行人工模擬。
這種氣候模擬應該說比較可信。因為一些因子的反饋作用也被考慮進去了，這就使該模擬處於一種動態的係統中。比方說，由於溫室效應作用，全球大氣溫度上升；大氣溫度上升，海麵蒸發加劇，這樣雲量增多，削弱了太陽輻射，地麵溫度也因此相應降低，而大氣主要吸取的是地麵熱量，所以大氣溫度的劇增也受到牽製。
目前，美國國家研究理事會的平衡氣候模式模擬結果引人注目。他們認為未來氣候會有以下變化：
（1）平流層溫度降低（平流層指對流層以上的一個層次）。
（2）全球地麵平均氣溫增高。
（3）全球平均降雨量增多。
（4）海冰減少。
（5）極地氣候變暖，特別是在冬季。
（6）大陸氣候變幹燥，猶其夏季最為明顯。
（7）高緯度地區降雨量增多。
（8）全球海平麵上升。
這些模擬結果，與近些年來全球某些氣候變化的趨勢相吻合。但是，一些氣象學家卻抱著審慎的態度。他們認為，未來氣候變化是否真正如此，還需要實際來檢驗。
天公可以作美
天公不作美。雷聲轟轟，叫人心驚膽顫；漫天的大霧，令飛機、火車望而卻步，成了“睜眼盲人”；還存在那久晴無雨的日子，幹旱把人畜急得到處亂竄……忽然，幾聲炮響，久旱後的天空下起了小雨；一陣飛機馬達聲響過，機場上的大霧消散……這是咋回事呢？原來這是在進行人工降雨、人工消霧活動。人工影響天氣，驅災避災的辦法很多，比較成熟的有人工降雨、人工消霧、人工消雹、人工避雷等方麵。
（1）人工降雨：
人工降雨，就是指根據雲和降水形成的機製，通過播撒一定數量的催化劑，從而達到激發和增加降水的目的。
人工降雨的原理很容易理解。我們知道，雲是由大量的小水滴構成的；但這些小水滴並不一定凝結成冰晶，即使溫度在0℃以下也可能隻是枉然。但如果雲中一旦存在冰晶，它就會吸收水滴蒸發的水分而迅速增長，進而形成雪降落下來。雪下降時可能融化，導致降雨。
但是雲有暖冷之分，因而對冷雲和暖雲實施催化降雨的方法是有區別的。例如，在我國北方和冬季的雲大多是冷雲，它們是由經過冷卻的雲滴（0℃以下）和冰晶共同組成的。此時要使雲中產生更多的冰晶，由無雨轉向有雨，或使雨量增大，必須使雲中冰晶增多。可以向雲中撒幹冰，使局部溫度下降，或者引入碘化銀，使水汽分子在此冰核上凝結形成冰晶。至於暖雲，則要設法使雲中水滴重力變大，破壞雲的穩定狀態。有三種方法，一是撒吸濕性物質如食鹽，使水滴凝結增大，二是幹脆從飛機上直接將水潑入雲中，加速降雨的產生，三是利用樟腦等表麵活性物質，抑製蒸發作用產生降水的，等等。
根據統計表明，人工催化適宜增雨的雲，可以使降水量增大10％～30％。有人因此估算，在一個平均降水量為300毫米的1萬平方公裏的麵積上，可以增加6億立方米的水，這可是個不小的量。
人工降雨引入催化劑有幾種方式，或用飛機在雲頂或雲中選好合適的位置，直接播撒幹冰、鹽粉或碘化銀；或者用氣球把碘化銀與火藥紅磷混合物帶入雲中；或者幹脆用高射炮和火箭把催化劑射入雲中。此外，據說用地麵燃燒的辦法，也可以把碘化銀煙粒送到雲中，但條件是這種雲必須很低。
當然，人工降雨的問題也不少，關鍵是要判定是什麼雲和在雲的什麼部位引入催化劑的效率最高。
（2）人工消雹：
人工消雹在兩百多年前就有人開始嚐試。消雹其實隻起對雹“以大化小，以小化了”的作用。具體地說，就是向雲中施放碘化銀或碘化鉛等催化劑，它們會使雲中冰晶數目增多，冰晶形成雹胚時會消耗大量的過冷雲滴，結果使所有的雹胚都無法長得太大。雹塊下降時有的會融化，這就形成了水滴，或者縮小成小冰雹，於是消雹的目的就達到了。和人工降雨一樣，也有使用吸濕性物質消雹的，如食鹽，它們會吸收雲中的水分，使雹胚不致於膨脹得太大，及時降落到地麵。
消雹可以利用飛機、高射炮、火箭等。在雷達的監測下，利用高射炮、火箭發射人工成冰劑，在我國與前蘇聯（現在以俄羅斯為主）比較常見。俄羅斯有專用消雹火箭和專用雷達。此雷達能在300公裏以內確定是否有冰雹，並能確定雹區麵積、移動速度、降雹強度，甚至可以算出冰雹的平均直徑來。我國也在1980年研製成了JFJ—Ⅰ型降雨防雹火箭。
需要澄清的一點是，人工消雹也可以采用空中爆炸作業的方法。爆炸發生後，由於衝擊波的作用，大冰雹會粉碎，過冷卻雲卻會直接凍結下降，於是消雹的目的也就達到了。
（3）人工消霧：
霧給交通帶來的損失是巨大的。飛機怕霧，有霧飛機無法起飛和降落；在飛行中，無法看清目標，會發生撞山等可怕的事故。1948年聖誕節，從武漢到上海的飛機，因大麵積降霧一大就出現了三次事故。輪船怕霧，海上濃霧會使船隻觸礁失事；汽車怕霧，高速公路上汽車追尾事件的罪魁災首常常就是霧。機場上一有霧，飛機無法起飛，其直接損失是以每分鍾多少萬元來計算的。1993年11月中旬有兩大，北京首都機場因霧取消航班183個，直接損失300萬元。有霧就要消霧，所以，今天有了人工消霧的新鮮事。
和雲一樣霧，也有冷暖之分。在0℃以下的冷霧，目前科學家已經有較為成功的辦法進行消除；而對於0℃以上的暖霧，對付它的有效辦法還沒有找到。
消冷霧的原理是瑞典氣象學家1933年提出來的。他認為，在雲霧中必須有冰核存在，水汽才能以它為中心，結成冰晶降落下來。如果霧中沒有冰晶，對否用人工方法將冰晶引入霧中使之消散呢？當然可以辦到，這就是人工消冷霧。
實際上，第一次人工降雪的道理正好與此類似。那是1946年11月，美國科學家謝弗乘一架小飛機，在層雲上沿一條4.8公裏的航線撒下了1.36公斤的幹冰，使整個雲層變成了白雪。幹冰是二氧化碳在-78.5℃時凝結成的固體，把它灑在雲霧中，可使雲霧的水汽溫度降低到-40℃以下，並凝結成小冰晶，最後形成雪花掉下來。雪花掉下來，等於說消霧工作獲得了成功。
消冷霧的關鍵問題是要產生冰晶，但產生冰晶必須使溫度達到-40℃以下。一克幹冰大約可以產生一萬億個小冰晶，另外，如丙烷、液氮可以使雲霧氣溫下降到-70℃、-196℃，所以它們的消霧效果也不錯。俄羅斯、我國消霧工作就曾用過液氮。與此同時，讓空氣對流速度達到1.5～2.0馬赫（聲音傳播速度）時，據說，溫度也可以降到形成冰晶的程度。
人工消霧也有直接采用降雨方法的，如使用碘化銀為代表的冰核就是這樣。碘化銀的晶體和冰晶相似，這可以使水汽凝結在其上麵。有一種方法是燃燒，即用高溫把碘化銀燒成小的煙粒，使它在飽和的低空霧中長成小冰晶，最後形成雨。我國氣象研究院研製出高效的碘化銀煙劑，每克碘化銀可以產生1015個冰核，是幹冰的14倍。
實際上，消霧時常常要在地麵設置多個催化劑撒播點，在地麵上數米高度上施放催化劑，但這關係到風向和風速問題。國外的一些國家常布置多個撒播點，根據具體情況自動調整位置。
致於消暖霧，科學家們還在努力探索。國外曾有機場采用加熱焚燒的辦法驅霧，如巴黎奧利機場有一大群燃燒爐，在消霧時能自動點火，可耗油量很大，而且效果不明顯，所以並不十分可取。法國戴高樂機場還把噴氣式飛機派上了用場，在有大霧時，工作值班人員開動噴氣發動機，利用高溫噴氣來驅趕濃霧。另外，還有利用聲磁波消霧的方法，也沒有達到實用的程度。
（4）人工防雷：
防雷這種提法是否準確，有待於探討。但人工防雷已有幾百上千年的曆史了。
有人曾經指出，在我國古代建築的各種樓閣上存在著避雷裝置，這並非不可信。可是避雷並不等於消雷；嚴格地說，它還沒有達到滿足人們真正防雷的要求。
1749年，美國科學家富蘭克林用風箏作實驗，揭示出了雷電的秘密。後來，他把一個尖鐵棒架在高物上，鐵棒下麵還接有一根接地的鐵絲，從而形成了世界上第一個“避雷針”。
“避雷針”實際上是在引雷和招雷，因為它在雷雨放電時，會使周圍的物質帶電產生破壞作用。為此有人認為，1926年美國彼卡訂尼軍火庫的火災、1967年埃爾寒貢多儲油庫的火災，就是避雷針“引火燒身”產生的破壞結果。
後來，人們發現了“避雷針”的症結所在，即單根避雷針不能容納巨大電荷的通過，要想有效地避雷，必須設置更多的通道。為此20世紀中期，美國的“消雷公司”研製出了新型“消雷器”。此消雷器把避雷針的針尖數量增多，並進行了合理排列，下麵再用導線接上觸地裝置。在雷雨發生時，地麵電荷和雷雨雲的電荷因異性相吸，開始相互流動。在此過程中，雷電中的電場強度會受到削弱，雷擊事件因此減少。
我國在70年代開始消雷技術研究，並且在雲南、貴州、湖南、浙江、福建、河北等地進行了一些試驗，並取得了很大的成功。例如，昆明氣象站在太華山已建有一座25米高的“避雷針”建築物，由於此地雷雨經常發生，且能量很大，幾乎每年都有雷擊傷人的事件，1967年到1979年就發生了五起事故。1979年後，自從該地安裝了一座6.5米高的消雷器後，就再也沒有發生過雷擊事故。我國在80年代末已研製出新型消雷器。
（5）人工防暴雨：
前麵說過，人工能降雨、消雹，能否在多雨季節人工減少降雨呢！這的確是個有意義的話題。應該說，這並非不可能。其實，不要說人工減少降雨，連人工削弱台風、人工改變台風路線都可能實現！現在，一些科學家們正在努力進行各種嚐試，爭取把這些美好的願望變成現實。
但是，人工消除暴雨還隻是一個夢想，還沒有哪個國家在這方麵真正做過成功的試驗。可另一方麵，人工卻可以減少暴雨的直接衝刷力，進行人工蓄水，變暴雨為資源，這卻是的的確確能夠做到的事。
對付暴雨，主要在於就地蓄水。據推算，一萬平方公裏的暴雨約有10億立方米的雨水彙集到河流中，以洪水日行100公裏進行估計，必須存在容納每秒超過一萬立方米的充量才不致洪水泛濫。但實際情況是，我們根本達不到這樣的條件。如1977年7月5日～6日，黃河中遊經曆的一次大暴雨，在延水甘穀驛以上5981平方公裏的流域上，最大洪峰達每秒905萬立方米，一天洪水量達1.38億立方米，而且每立方米含泥量達800公斤。如此大的洪水衝刷，造成飛機場被毀，紀念館文物被衝走，人員失蹤，就不足為怪了。
我們進行人工蓄水是有科學根據的。一般地，每一米厚的土層可以蓄積100毫米的水量；我國黃土高原的蓄水量更大。魚鱗坑、水平溝、水平梯田是蓄水的小型工程，采用植被結合，效果會更好。10平方米的彙流麵積內有一個或多個容量近一立方米的魚鱗坑，能夠攔住100毫米的大暴雨。魚鱗坑挖掘簡單，規模很小，它也有利於各種植物的成活。
擋住暴雨是一回事，還要建立各種山間水庫和塘坎，以便於貯水。有人統計，每10平方公裏彙流區修一個山間水庫，使總庫容量達100萬立方米，便可以蓄積100毫米的雨水。如果有條件，還可以建立更大的流域性水庫，貯積更多的雨水。這些雨水幹旱時可以抽取利用，平時也可以開庫放水，甚至發電，一舉兩得，何樂而不為呢。
生物技術
酸雨的危害一直引起世界各國的普遍關注，目前，世界上已形成三大酸雨區，它們是：以德、法、英等國家為中心，涉及大半個歐洲的北歐酸雨區；以美國、加拿大為中心的北美酸雨區；這20年來發展的覆蓋我國四川、貴州、廣東、廣西、湖南、湖北、江蘇、浙江、青島等省市的酸雨區。
導致酸雨的最主要物質是二氧化硫。一些國家已經認識到酸雨危害的嚴重性。曾有歐洲26個國家和加拿大等，在聯合國歐洲經濟委員會提出的新協議上簽字，保證把本國的二氧化硫排放量減少80％。美國也承諾在2010年將二氧化硫排放量減少同一百分點。從這些可以看出來，減少二氧化硫的排放量是控製酸雨的最好辦法。為此，全世界四十多個國家通過了有關法律，開始限製汽車排汙。歐洲共同體甚至要求成員國在1996年前，全部使用無鉛低硫石油。但是經濟需要發展，自然資源的利用不應該減少，關鍵是要另找出路——有沒有一種兩全其美的辦法，既可以利用資源，又可以保護環境不受破壞呢？當然有，生物技術就是由此脫穎而出的一種方法，它給我們的困境帶來了新思路。
1993年，在印度召開了“無害環境生物技術應用國際合作”會議。專家們認為，用生物技術治理環境有巨大的潛力。煤是一種重要能源，它燃燒時會放出二氧化硫等有害氣體。在煤中，硫分有機硫和無機硫兩種；無機硫大部分以硫形式存在，其中主要有黃鐵礦（FeS2）。生物學家們認為，利用微生物脫硫，可以使單體硫變成硫酸。在這個領域有些國家已經取得了很大進展：
日本中央電力研究所人員從土壤中分離出一種硫杆菌，該菌能有效地去除煤中的無機硫；
美國煤氣研究所篩選出一種新的微生物菌株，它能從煤中分離有機硫，但不降低煤的質量；
捷克還篩選出一種酸熱硫化杆菌，可以除去黃鐵礦中75％的硫。1991年進行統計時，利用生物技術可以脫去煤中無機硫的78.5％，有機硫的23.4％。
利用生物技術脫硫原理簡單，投資較小，特別適宜於一些發展中國家使用。我國煤儲量和年產量均處世界前列，煤在能源的結構中占有首要位置。生物技術脫硫，在我國前景美好，需要大力研究和開發。
氣象導航
利用氣象導航，並不隻是像一些人想象的那樣，僅僅隻替飛機、船舶的位置進行定位。氣象導航說到底，可以提供兩種航線。一是經濟航線，即整個航行中，從一個港口到另一個港口，哪個航線時間最短，所花費的燃料最少，效益最高；一個是最舒適航線，即航行中哪兒風平浪靜，晴空萬裏，最能避免台風、海浪、颶風的襲擊。不用說，第一條航線為貨運提供了方便，第二條航線為旅客提供了安全。
可別認為導航隻是鬧著玩。這裏摘錄兩個例於，通過比較你就知道了差別：1980年底，我國某遠洋公司兩艘船舶分別從加拿大回國，其中有一艘船采了氣象導航機構推薦的高緯度航線。途經白令海峽，該船速度快，隻用了半個月左右就到達了目的地；而另一艘船卻采用了中緯度習慣航行，一路頂著狂風巨浪，損失了幾十萬美元的貨物不說，還多用了兩個星期才回到港口。
氣象導航要利用全球的天氣監測網資料，結合船舶的具體航行要求，提出各種提議，它具有很大的實用價值。其實，氣象導航本身是在為遠洋航行提供綜合的氣象信息服務。這顯示了很大的發展潛力。我國在1987年成立了氣象導航中心，並在沿海氣象台設立了分中心，組織成立了遍布全國沿海各大港口的海洋氣象導航服務網，取得了可喜成果。