浅谈人工降雨

浅谈人工降雨 我国是自然灾害频发的国家之一，干旱是我国最主要的一种自然灾害。例如，2006年，重庆遭遇了百年一遇的特大干旱;2009年，我国许多地方遭遇50年一遇的大旱，安徽、河南等地灾害严重;2010年春，云南、广西等省遭受严重春旱等。干旱所造成的损失十分严重，越来越受到政府和公众的关注。人类对有关人为干预降水形成过程的认识和研究在不断提高，人工降雨已成为抗旱救灾、水库蓄水的一种重要手段。 人工降雨是指根据自然界降水形成的原理，人为补充某些形成降水所必须的条件(如催化剂)，促使云滴迅速凝结或合并增大，形成降水。人工降雨(人工增雨)是人工影响天气的一部分。国外的人工降雨科学研究活动始于1946年，由谢弗尔和冯内古特开创。随后，国际间进行了多次人工降雨的试验和大量研究，取得丰硕成果。我国的人工降雨活动始于1958年，在随后的50多年，进行了大量科学研究和实地作业，人工降雨的方法、技术和设备等方面取得很大进展。 一、人工降雨的原理 有云不一定有降水，要使降水形成，必须满足降水形成的宏观条件和微观条件。其宏观条件是有充足的水汽和上升气流，微观条件是有云滴增大的物理过程，即凝结(或凝华)增长和冲并增长。总之，人工降雨主要是根据各类云的特点，破坏其胶性稳定状态或通过释放能量影响大气运动(如增强上升气流)，提高降水效率，以达到增加降水的目的。 1.改变云的胶性稳定状态 云是由悬浮在空气中的液态水滴和冰晶等所组成的气溶胶体，按照胶体化学的说法，悬浮在气相中的这种液相或固相的水质点，如果保持其原有状态不变，则称作胶性稳定。如果这些质点互相合并，尺度增大，发生沉降而从胶体中分离出来，称作胶性不稳定。 改变云的这种胶性稳定状态的做法称为云的催化，这是目前人工降雨最常用的方法。 冷云的催化冷云指云体有一部分或全部温度处于0?以下的云。根据贝吉龙理论(或冰晶效应)，胶性稳定状态的维持是由于冷云中缺乏冰晶，云滴得不到增长，降水不能形成。要使降水产生，则在云中加入适量的致冷剂或人工冰核，使云中冰晶增多，发生冰晶效应，冰晶不断增长，到一定程度发生沉降，加上凝华和冲并增长，降水质点增大下降，降水形成。 暖云的催化整个云体温度高于0?的云称为暖云，如南方夏季的浓积云、层积云。暖云中缺乏大水滴，则在云中撒入吸湿性催化剂(如食盐)，或直接撒入大水滴，促使云中大小水滴数目增加，加速冲并增长的过程，破坏其胶性稳定状态，达到降水的目的。 以上即“静力催化”，主要影响云内的相态不稳定。 2.通过释放能量影响大气运动 上升气流在云雨的形成和发展过程中起着决定性的作用。人为地减弱或增强云中的上升气流，便能减少或增加云雨。增强云中上升气流即“动力催化”，主要影响云内的热力不稳定。其方法是在云体的过冷却部分(-10?)大量撒入人工冰核，冰核转化为冰晶，释放大量潜热，升高云内温度，加大云中浮力，形成 或增强上升气流，使云体变宽、变高且寿命得到延长，加速云内降水形成过程，从而增加降水量。 二、人工降雨催化剂 人工降雨的关键是撒入适量的催化剂。其选用要考虑有效、经济，不引起生态环境的变化。根据云的性质，催化剂主要有冷云催化剂和暖云催化剂。 1.冷云催化剂 冷云催化剂主要有致冷剂、无机冰核和有机冰核。无机冰核和有机冰核统称为人工冰核。 致冷剂在云中直接播撒致冷剂，可使云中部分区域迅速降温，促使过冷却水滴自发冻结，在云中产生大量冰晶。主要的致冷剂有干冰(固体二氧化碳)、液态丙烷、液氮、液态空气等。例如，干冰在一个标准大气压下，其升华温度为-79?。当冷云中投入干冰后，干冰很快升华，从云中吸收大量的热量，在它的周围薄层内便形成一个冷区，在此冷区内，有大量冰晶生成，冰水共存，产生冰晶效应，从而产生降水。干冰一般采用飞机播撒。 无机冰核有成冰能力的无机物质有数十种，其中成冰阈温较高，晶形、晶格常数与冰晶相近的主要是碘化银、碘化铅与硫化铜等。碘化银是目前人们认为非常有效的一种冷云催化剂，具有三种结晶形状，其中六方晶形与冰晶的结构相似，能起冰核作用，适用于-4,-15?的冷云催化。其播撒方法较多，由碘化银与铝粉、镁粉(燃烧剂)、氯酸钾(助燃剂)及粘结剂等混合制成的焰弹，适用于飞机投掷或发射;也可将碘化银装于高射炮或特制火箭的弹头中，在地面向云中发射。 有机冰核经过多次试验，发现有些有机物的成冰阈温很高、合成方便、价格低廉。主要的有机冰核有介乙醛、问苯三酚、乙酰丙酮铜、苯酐等。例如，介乙醛简称MA，白色柱状结晶，四方晶系，112?即开始升华，80?以上分解，无毒，是一种优质成冰核，-10?时的成核率几乎与碘化银相近，但产生速度慢，易分解蒸发，曾用飞机播撒或火箭送 入云中，但效果没有碘化银好。 2.暖云催化剂 暖云催化剂主要是吸湿性物质，如食盐、氯化钙、尿素、硝酸铵等。这些物质吸湿性强，价格便宜，无毒性。通常将这些物质研细为100,101μm的粒子，用飞机撒入云中， 它们能很快长大成大云滴，激发重力冲并过程。但由于所需量大，因而催化作业时 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 飞机载量大。 三、人工降雨催化作业 催化作业是人工降雨的实际操作业务。在实施催化作业时，必须根据催化对象(冷云或暖云)，考虑催化时机、播撒部位、催化剂的剂量等。播撒方法有飞机播撒、高炮火箭 轰云、地面烧烟以及气球携带等。 1.催化时机 催化时机的选择主要是看天气条件是否有利、云雨的宏观条件是否合适。 天气条件主要考虑天气形势和大气静力稳定度。如果在气旋或锋面附近，这些区域上升运动容易发展，大气不稳定，人工降水的效果比较好。云的宏观条件主要考虑水汽和上升运动。如果云内上升气流强烈，起伏大，云的厚度大，水汽充足，人工降雨的效果就较好。此外，冷云催化时，云顶温度是云中自然冰晶 浓度的指标，它是选择是否催化的依据。如果云顶温度很低，则 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示云中自然冰晶浓度已经很高，人工催化已无必要;如果云顶温度高于人工冰核的成冰阈温，或者冰面与水面饱和水汽压之差很小，则更无需进行人工催化。根据美国的一些经验，云顶温度在-25,-10?时催化效果较好。不同地区、不同季节，云的发展差异很大，具体情况需要具体分析。 对积状云进行催化时，要把握好“最佳时机”。对发展阶段的浓积云进行催化，可提高降水概率、降水效率，加速降水过程的形成;对发展成熟阶段的积雨云进行催化，可 提高降水效率;对消散阶段的对流云进行催化，一般只能促进云的消散。 2.播撒部位 冷云催化剂应当播撒到含水量丰富的过冷却区，即云的上部。暖云催化剂即吸湿性物质，播撒到云(如积云)中，要求生成的水滴尽量大。用粗盐粉(半径r=100,200μm)播 撒，播撒的最佳高度是在云的中上部;用细的盐粉，应播撒在云的下部，可从云的下方由气流带上去 3.播撒剂量 云层厚度、含水量、垂直气流、云的结构以及催化剂所起的作用等因素，决定播撒剂量的多少。我国长江以南多用颗粒较大的粗盐粉做人工降雨的催化剂，可形成更大的水滴并落下来，加上云中扩散过程，播撒剂量较大，有的每千米上空要播撒10kg左右的盐粉。干冰的剂量，目前没有一个确切的规定，其剂量大小主要由云层厚度、气流强弱、含水量的大小等因素决定。假如每克干冰能形成1 010个冰晶，则当云层厚度为3km，水平扩散到1km宽的情况下，则干冰播撒剂量约为0.75kg/km。碘化银的剂量主要由云中过冷却部分的体积简单计算出来，在人工增雨的实际使用时，一般为10-2,10-1g/km。碘化银的使用剂量远 比干冰、盐粉少。 人工降雨原理是人工降雨的基础，催化剂的使用是人工降雨的关键。冷云的催化剂常用的是干冰和碘化银，暖云的催化剂常用的是食盐;催化作业是人工降雨的实地作业，应注意对催化时机、播撒到云的部位及催化剂剂量的选择。人工降雨的应用是多方面的，成功的例子很多，例如，1987年大兴安岭森林大火的扑灭，人工降雨起到关键作用;2006年重庆的特大干旱，2009年安徽、河南等地的干旱等都采用了人工降雨，在一定程度上缓解了旱情。随着我国科学技术的发展，人工降雨将会在国民经济建设中发挥越来越重要的作用。