人工影响天气基本原理
人工影响天气ppt共16页

多年来 ,俄罗斯在人工影响天气领域一直是一个 世界强国。尤其在人工防雹、人工消云减雨、催化剂 检测和室内实验等方面处于世界领先水平。多架飞机 联合作业、多种催化剂联合使用、催化区域和催化体 积大,人工消云减雨试验和服务保障案例多,经验丰 富。
以色列的人工增雨试验居世界领先水平。其人工 增雨试验设计、催化作业技术、数值模拟技术、监测 技术、效果检验评估技术值得世界同行学习和借鉴。 近年来,以色列科学家在研究气溶胶对云和降水的影 响这一国际科学前沿热点问题方面取得了许多具有国 际影响力的重要成果 。
几点总结
1、目前人工影响天气的手段还只是通过播撒人工 冰核和吸湿性核来实现预定目的。变化的是播撒量、 播撒区域和播撒时机。
2、发展新型催化剂 生物冰核 纳米冰核等(更高的成核率和更强的吸附能力)
3、加强云的宏、微物理观测,特别重视液态水探 测,云中的液态水含量在一定程度上表征着过冷水的 含量,而过冷水含量是衡量区域人工增雨潜力和增雨 作业条件选择的重要指标之一。
人工影响天气简介 基本原理及手段 国外发展情况 几点总结
人工影响天气简介
在适当的天气条件下,通过人工干预,使天 气过程向符合人类愿望的方向发展
目前,人工影响天气主要是指人工增雨和人工消雹,可以 扩展到人工消雨、消雾、防霜、人工引雷等方面。
人工影响天气简介
瑞典科学家贝吉龙等1933年提出,在大部分形成降水的混合 云中,降水的形成主要取决于云中是否有足够数量的冰晶,能否通 过冰水转化过程形成大水滴。到1946年,美国科学家雪佛尔和冯 纳格相继提出,可以在冷云中通过播撒干冰或碘化银的方法,适当 增加云中的冰晶数量,促使降水的形成。这些研究指出了人工增 雨的基本科学原理,开创了人工增雨作业的历史。
基本原理和手段
第二章 人工影响天气的基础知识和技术方法汇总

第二章人工影响天气的基础知识和技术方法第一节人工影响天气的基础知识人工影响天气概念的提出是基于人类为了生产和生活的需要,希望通过人为干预,克服或减轻由恶劣天气引起的自然灾害,在适当条件下,促使天气向有利于人类需要的方向发展,包括人工防雹、人工增雨、人工防霜、人工消雾、人工消雨等。
在本文中我们只介绍人工防雹、人工增雨和人工防霜。
这里需要说明的是,人的力量是有限的,要彻底改变天气、气候是不可能的,我们只能在适当时候、适当条件下影响天气。
云和降水过程的能量是十分巨大的,一个气团雷暴以10³km的云体考虑,其含水量的凝结潜热为25×1015J,相当于10万吨煤燃烧的发电量。
目前人工影响雹云和降水的主要途径是向某些发展初期的雹云,或降水效率不高的降水云中,对云体的适当部位,抓住时机进行针对性的催化作业,达到人工影响天气效果。
比如有了降水天气过程,通过人为催化使小雨变成中雨或大雨,有了降雹天气过程,通过催化使大雹变成小雹、软雹或雨滴,起到防御和减轻自然灾害的作用。
一、人工防雹原理和技术方法所谓人工防雹,是采用人为的办法对一个地区上空可能产生冰雹的云层施加影响,使云中的冰雹胚胎不能发展成冰雹,或使小冰粒在变成大的冰雹之前就降落到地面。
人工防雹原理,就是设法减少或切断给小雹胚的水分供应。
要达到防御冰雹的效果,需向云中播散足够量的催化剂,以产生大量的冰晶,迅速形成水滴或冰粒。
造成同雹胚竞争水分的优势,从而抑制雹块的增长。
人工防雹是用高炮或火箭将装有碘化银的弹头发射到冰雹云的适当部位,以喷焰或爆炸的方式播散碘化银。
具体的影响方式有以下两种:(1)过量播撒催化剂(又叫催化法原理,也叫引晶法)观测结果表明,冰雹云的上部存在着过冷却水含量很大的累积带,为冰雹生长区。
在累积带之上气流升速较小,温度又低,很容易产生雹胚,它们靠碰撞过冷却水滴而长大,在强烈上升气流的作用下,雹胚多次往返于液态水累积区增大而生成冰雹。
第三章人工影响天气

人工影响天气1 人工影响天气人工影响天气,是指为避免或者减轻气象灾害,合理利用气候资源,在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理、化学过程进行人工影响,实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等目的的活动。
2现代人工影响天气理论1、在过冷云中存在的冰晶,由于贝吉龙过程不断增长下降,降至O℃层以下,融化成雨滴,再与其它云滴碰并继续长大。
2、由于自然云内缺乏冰晶或较大的水滴,所以有些云降水能力很差,甚至完全不能降水。
3、这个缺陷可以通过往云里人工插撒干冰或碘化银而产生冰晶来弥补,或者通过引进小水滴或吸湿性核来弥补。
4、采用大剂量冰核的“过量播撒’,促使冰晶浓度加大,使降水元不能很快增长得很大并降落到地面上。
因此,这样的作业能迟缓或阻碍降水的发展,特别是可以抑制灾害性大冰雹的生长。
3人工防雹、增雨、消雾原理3.1人工防雹原理过量播撒催化剂:观测结果表明,冰雹云的中上部存在着过冷水含量很大的累积带,为冰雹生长区。
在累积带之上气流升速较小,温度又低,很容易产生雹胚,它们靠碰撞过冷水滴而长大。
在强烈上升气流的作用下,雹胚多次往返于液态水累积区增大而生成冰雹。
若在这个累积区大量引进人工冰雹胚胎,去争食有限水分,使冰雹不致长得太大,就可能抑制冰雹的生长或雹灾的形成。
云中爆炸:由于人雨弹在云中爆炸,可以产生两种效应。
一是爆炸产生的冲击波产生震动效应,可以直接影响或干扰云中有组织的上升气流,进而阻止冰雹的继续增长,同时也可使冰雹受到强烈震动后变软。
二是爆炸也可能使过冷水滴冰晶化(目前,这种作用尚未完全证实),因而减少了云层中过冷却液态水的存在,也能起到抑制冰雹的生长或限制大冰雹形成的作用。
3.2人工增雨原理人工增雨,就是采用高炮和火箭等作业工具将携带有催化剂的炮弹或火箭弹送入云中爆炸、燃烧,产生大量的人工冰核,通过这些人工冰核与云中的水汽和过冷水的相互作用来增加降水。
在高炮炮弹和火箭弹中携带的催化剂为碘化银,碘化银催化剂具有很高的效率,每克催化剂可产生大量的人工冰核,这些人工冰核在适宜的条件下,可参与云中的降水微物理过程,从而达到增加降水的目的。
人工影响天气科学技术的发展

人工影响天气科学技术的发展摘要:人工影响天气科学技术作为现代先进科学技术发展中的一种产物,无论是在今天的农业生产方面还是天气调节方面都发挥着至关重要的作用。
随着人类文明的不断发展进步与人类对天气过程认识程度的不断加深,人们对天气的敏感性越来越强,人工影响天气科学技术水平也得到了显著的提升。
文章紧紧围绕着人工影响天气科学技术,对其基本原理、发展现状和发展趋势进行了详细的探究。
关键词:人工影响天气;科学技术;现状;发展趋势人工影响天气科学技术起源于美国,1946 年传入中国。
经过几十年的发展,我国人工影响天气技术以服务农业为根本,以防灾减灾为核心,在农业、林业、交通运输、航空、水利等诸多领域都得到了普遍的应用。
在当前全球气候变暖、水资源日益短缺的背景形势下,人工影响天气科学技术更为重要与关键。
因此,必须对其发展现状与发展趋势进行分析,促进人工影响天气科学技术效用的最大化发挥。
1.人工影响天气科学技术的基本原理人工影响天气实现对天气进行人工影响的基本原理是依据与利用天气的自然规律和云的微物理不稳定性,通过播散适量、适合的催化剂,来引导云、降水按照人们的预定方向发展变化,从而达到以少量成本换取巨大利益、促进降水缓解旱情、消云散雾、减少冰雹等恶劣天气带来的影响目标[1]。
人工影响天气具体包括人工降雨、人工消云散雾消冰雹、人工防霜冻等。
除了上述这些人们有意识、有目的的对天气进行影响之外,人类对天气的影响还包括无意识的影响,如都市、工业生产、供暖等对天气的作用,但这并不属于人工影响天气的范畴,而仅仅是人类对天气的一种无意识影响。
2.人工影响天气科学技术发展现状云物理与人工影响天气是我国发展最早的与天气科学相关的内容。
从上世纪末至今,伴随我国综合国力与科学水平的显著提升,人工影响天气与云物理得到了跨越式的发展,先进大气物理探测技术、卫星技术、雷达技术在人工影响天气中的应用使人工影响天气逐渐趋于多学科交叉性的特点,在此基础上现代人工影响天气科学技术逐渐建立起来[2]。
人工影响天气ppt共16页文档

几点总结
1、目前人工影响天气的手段还只是通过播撒人工 冰核和吸湿性核来实现预定目的。变化的是播撒量、 播撒区域和播撒时机。
2、发展新型催化剂 生物冰核 纳米冰核等(更高的成核率和更强的吸附能力)
3、加强云的宏、微物理观测,特别重视液态水探 测,云中的液态水含量在一定程度上表征着过冷水的 含量,而过冷水含量是衡量区域人工增雨潜力和增雨 作业条件选择过程一般分为成云和致雨形成两个阶段
降水过程启始于云的出现,表明空气中的水汽已经达到饱 或过饱和,这就是成云阶段,这一过程是通过大气中气块被 抬升冷却引起的。水汽从地面被抬升到高空需要大量能量。 因此人工影响天气要在这个环节上有所作为是不现实
冷云催化---干冰、碘化银、液氮 暖云催化---吸湿性颗粒(食盐、氯化钙等)
谢谢大家!
目前催化作业的方式大体有四种:
一是地面布置AgI燃烧炉 二是高炮和火箭的地面作业。 三是飞机催化作业。 四是气球撒播催化剂
碘化银燃烧炉
国外发展情况
20世纪60年代和70年代,美国的人工影响天气活 动得到联邦政府的支持,但始终未能拿出令科学界信 服的完全由播云作业产生的效果。由于人工影响天气 作业效果检验问题一直是一个国际性难题, 美国联 邦政府从20世纪80年代开始逐步减少对人工影响天气 活动的投入。尽管美国政府已不太支持人工影响天气 研究, 但美国国内仍有一些科学家致力于推进云降 水物理和人工影响天气研究,其研究水平和研究成果 仍然居世界前列。
人工影响天气
人工影响天气简介 基本原理及手段 国外发展情况 几点总结
人工影响天气简介
在适当的天气条件下,通过人工干预,使天 气过程向符合人类愿望的方向发展
目前,人工影响天气主要是指人工增雨和人工消雹,可以 扩展到人工消雨、消雾、防霜、人工引雷等方面。
探析人工影响天气技术原理及其防灾减灾中的应用

1.1云动力催化的原理
通过催化冷云的方式,云中产生大量晶体,云中释放潜热,积云的宏观动力过程发生了变化。这就是云动力催化的原理,通过这个过程来增加降水[2]。积云气流的向上速度由云内部与外部之间的温度差确定。当云的内部和外部之间的温差发生变化时,就会形成浮力,从而改变星团气流的向上速度。当积云旺盛地发展时,它将包含大量的过冷水滴,这会将大量的冰形成催化剂散布到剧烈发展的积云中,从而导致过冷水滴冻结。在这种情况下,可以释放潜热。同时,冰粒表面的水汽发生凝华时也会释放潜热。释放两种类型的潜热后,可以提高云中的局部温度。这种情况将增加浮力,并且随着积云向上上升的速度也将增加,从而扩大了云的主体并改变了进入云的主体的水总量,增加降雨。
探析人工影响天气技术原理及其防灾减灾中的应用
摘要:随着我国气象产业的飞速发展,人工影响天气技术在气象灾害预防和减灾中的应用越来越广泛。通过人工干预,气象部门可以通过科学技术手段对气象灾害进行科学的防治。它为我国的经济建设提供了更有利的天气环境。作为预防和控制气象灾害的重要手段,人工影响天气技术不断发挥着越来越重要的作用。
1.2人工增雨原理
暖云是指温度高于0℃的云。在人工降水中,原理是使用暖云层进行自然降水,并且此过程使用向上的气流使水蒸气进入。云层在凝结后和凝结过程将形成云滴,在此过程中将逐渐变成雨滴,并最终通过下落的方式形成雨水[3]。在暖云层沉淀过程中,通过凝结和湍流的碰撞,云层中会产生水滴,然后这些水滴在重力作用下发生碰撞,最终变成雨滴。因此,如果缺少大雨滴,则无法进行降水或降水强度不大。通过人工产生大水滴可以增加沉淀的强度,并且在人工产生大水滴物质的过程中就形成常见的人工增雨。
1.3人工防雹原理
(1)催化剂的播撒
对于冰雹来说主要产生在云的中上部位置,这个位置的累积带含有大量过冷却水,当气流在累积带上升速度非常慢的情况下,加上极低的温度导致雹坯的出现,当过冷水滴出现多次碰撞后会增大雹坯的尺寸,当上升气流越来越大后,过冷水滴因为多次沾裹上液态水,使雹坯最终形成冰雹[4]。人工防雹主要是对自然冰雹天气进行防止,在积累区将人工雹坯引入,降低积累区的水分浓度,然后,对自然冰雹气象情况进行控制。
人工影响天气原理

人工影响天气原理一、引言人工影响天气,是指通过人类的干预手段,改变或控制特定地区的天气状况。
这种技术主要应用在气象灾害的防治、农业生产、水资源管理等领域。
人工影响天气的原理,涉及到大气物理学、云物理学、气象动力学等多个学科,本文将从这些学科的角度,探讨人工影响天气的原理。
二、云物理学与人工影响天气云物理学是研究云的形成、演变和降水过程的学科。
在人工影响天气中,云物理学起到重要的作用。
常见的人工影响天气方法之一是云雾消散,即通过释放人工催化剂或云中的颗粒物,改变云中的水滴或冰晶的大小和浓度,从而促使云雾消散。
这种方法利用了云物理学中的凝结、蒸发、降水等过程,通过改变云中微粒的特性,影响云的形成和稳定性,从而实现云的消散。
三、气象动力学与人工影响天气气象动力学是研究大气运动的学科。
在人工影响天气中,通过改变大气运动,可以影响天气的形成和演变。
例如,人工降雨是通过改变大气中的温度、湿度和运动等参数,使得大气中的水汽凝结成云滴,并逐渐增长为降水粒子,从而实现增加降雨的目的。
这种方法利用了气象动力学中的大气稳定性、辐射传输、湍流等过程,通过改变大气的热力学和动力学特性,实现对天气的影响。
四、大气物理学与人工影响天气大气物理学是研究大气的性质和现象的学科。
在人工影响天气中,通过改变大气中的物理性质,能够影响大气的温度、湿度等参数,从而影响天气的形成和变化。
例如,人工增雪是通过在云中投放冰核,促使云中的水汽凝结为冰晶,进而形成降雪。
这种方法利用了大气物理学中的凝结过程,通过改变云中冰核的浓度和大小,从而实现增加降雪的目的。
五、人工影响天气的应用人工影响天气技术在实际应用中有着广泛的用途。
在气象灾害防治方面,人工影响天气可以用于减轻干旱、抑制冰雹、防治霜冻等。
在农业生产中,人工影响天气可以用于增雨、增雪、抑制台风等,提高农作物的产量和质量。
在水资源管理方面,人工影响天气可以用于调控降雨分布,提高水资源的利用效率。
人工影响天气基本原理

4. 5.
使水份供应区云滴冰晶化 对多单体中处于发展阶段云体催化,促其在上升气 流不大时降水
人工防雹
6. 动力作用:爆炸对冰雹云的作用
1.
激发大量小的对流云形成,以释放对流不稳定能 量。 爆炸产生的冲击波和声波,引发下沉气流可以对 气流产生制动作用 对降水粒子的运动起润滑作用。 爆炸冲击波使冰雹破碎变软 冲击波触发过冷水的冻结 WMO,1995
基本思想
现阶段的人工影响天气工作主要是通过人为
地在云中播撤(Cloud Seeding)某些物质, 改变云、雾和降水的物理过程,以达到以下 目的:
(1)增雨(雪)Precipitation Enhancement (2)抑制冰雹 Hail Suppression (3)消雾、消云 Fog Dispersal
从方程看出,要改善能见度就必须或是减少雾滴的数浓度, 或者减小它的半径,或者两者兼而有之。 由于能见度和半径之间的平方成反比关系,例如,半径减小 到原来的1/3,能见度就要增加为原来的9倍。另一方面, 数浓度减小到原来的1/3,能见度只能增加为原来的3倍。
人工消雾 主要途径
A. 物理消除法——减少雾滴数浓度
设备-机载火焰发生器
设备-机载火焰发生器
冰核火焰发生器
设备-机载火焰发生器
吸湿核火焰发生器
设备-机载焰弹发生器
设备-地面火焰发生器
设备-地面火焰发生器
使空气中悬浮的雾滴或冰晶沉降到地面 使雾滴相互凝聚或者与为此引进的大滴碰并,然后在重力 作用下下落 用差不多同样体积的纯净空气整个取代有雾空气 物理消除法消雾都必然要直接作用于空气本身。因为雾滴的 数浓度小,清除和凝聚的方法是无效的。使用过滤法和取 代法所需的设备太大,也不实用。根据这些理由,物理消 除法到目前为止还没有切实可行的办法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
人工影响天气基本原理章人工影响天气基本原理人工影响天气和气候既是人类千百年来的古老愿望,又是今天迅速发展着的一门新兴学科。
切人为影响(有意识的和无意识的)天气和气候的活动都属于这门学科的研究范畴。
人工影响天气是建立在云降水物理学基础上的一门应用科学技术,在深入研究云动力学和微物理学特征及其相互制约关系的基础上,根据云降水的形成和发展变化规律,因势利导,施加人工影响,以便使天气状况向人们所希望的方向演化。
前面已经讲过,能否降水与云中微物理条件及过程有关,能否降大量降水则与云的宏观条件有关。
除了少数情况外,人工影响天气实际上就是人工影响云,一方面改变云中微物理条件及过程,另一方面通过第一方面的作用促使云中宏观动力过程产生相应变化。
现阶段人工影响天气主要致力于在适宜的地理背景和自然环境中,选择适当的云体部位进行人工催化作业,以达到(1)增(加降)雨(雪);(2)消雾、消云,(3)抑制冰雹等目的。
尽管在方法技术上并不完全成熟,还处于科学研究和应用试验相结合的阶段,但已经取得了一定的成效。
有些国家已形成了人工增雨、防雹和消雾的业务体系,对国民经济和人类抗拒自然灾害有促进作用。
在过去的40 多年中,播云技术作为增加降雨量、抑制冰雹增长的一种方法得到了发展。
播云增加的雨量是有一定比例的,在比较成功的地区,增加量约为5% 一20% 。
这些增加的水量降落在农田地区,对农业丰产丰收会有很大的帮助;如果降落在山区,则有利于水力发电和灌溉;在重要林区,人工增雨为扑灭森林火灾起了关键作用。
我国先后有20 个省、市、自治区开展人工防雹,多数地区取得了一定的社会和经济效益,在一些有专业技术人员参加组织试验的防雹地区,初步统计资料分析表明,雹灾面积减少40 %一80 %。
然而必需认识,播云技术具有不确定性,应用时务必慎重决策。
面简单介绍人工影响云、雾和降水的基本原理及方法。
1.增加降水当云中既有足够大的水滴或冰质粒,就有可能发生云水转化,产生降水。
但降水能否长时间维持,这就要看有无充分水汽供应,这就牵涉到云中气流、云体厚度和生命期等宏观条件。
这•就是说,能否降水与云中微物理条件及过程有关,能否产生大量降水,则与云的宏观条件有关。
所以降水问题是一个宏微观物理过程相结合的问题。
目前人工降水的基本思想是向某些发展降水尚缺某些条件或降水效率不高的云中播撒催化剂,改变构成云体的云质粒相态或谱分布,促使云体胶体不稳定发展,并进而由微 物理过程的变化间接引起宏观动力过程产生变化,最终出现 降水或使降水增大。
1.1. 冷云人工增雨的原理冷云是指温度低于 0C 的云。
在这类云中过冷水滴、冰晶和水汽三者共存,产生降水的关键是云中冰水转化。
早在 1935 年贝吉龙 (Bergeron) 提出如下的理论假说: 由于同温度冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽压,当实际水汽压介于 两者之间时,过冷云中的冰晶将不断夺取空气中多余的水汽, 水滴则不断蒸发, 冰晶则通过凝华迅速增长。
此即冰晶效应。
这种水滴不断蒸发、冰晶不断长大的过程,即冷云中冰水转 化过程称为贝吉龙过程,我们也称作蒸凝过程,它是冷云降 水的核心,是近代人工影响冷云降水的物理基础。
过冷云中无冰晶时,它是相当稳定的。
设法改变云内相态结构,在云中制造适当的冰晶,破坏其微结构的稳定性。
旦出现了冰水共存状态,就会出现蒸凝过程,产生冰水转化。
冰晶长大成为降水粒子后,可以通过与过冷水滴碰冻结 形成较大的降水质粒。
所以人工影响冷云降水的基本思路是: 1)冷云中降水质粒是由冰晶效应形成的,要求降水性冷云中必须存在足够数量的冰晶;凇增长,降至暖区融化后,再经重力碰并进 fK /亠 B.匚 步长大,最后2)自然界有些冷云不能产生降水或降水效率不高,就是由于云中缺少足够数量的冰晶;3)人工地引进一定数量的冷云催化剂,如干冰、AgI,使云中产生足够数量的冰晶,使云内降水形成过程得以实现。
4)过量播撒冷云催化剂,产生的冰晶数量特别多,数密度很大,使它们不能够增长得足够大,可以利用这种方法延缓或阻止降水的发展。
述播云,使云内产生最佳冰晶数密度,促进降水形成的概念,称为静力催化。
在温度低于零度的云中,当有过冷却水滴存在时,就具有热力学相态的不稳定性。
一旦有冰晶形成,水汽将通过扩散作用消耗过冷却水滴并促使冰晶迅速增长。
在过冷却云体的上部,大约每立方米有1000 个冰晶就足以引起降水发展。
当温度为-20C或更低一些时,将因自然核的作用而形成冰晶。
在温度稍高一些的云中,人工引入冰晶,只要其浓度达到每立方米1000 个,就可以促进降水发展。
人工降水试验结果表明,当云顶温度高于-10C或低于-24C时,播撒无效;云顶温度处于-10C〜-24 C时,播云有效。
因此,把-10C〜-24C的温度范围称为播云温度窗。
胡志晋(1 986)利用比较完整的层状云模式进行人工催化数值试验表明,当云中冰晶浓度达到5/L,而过冷水含量仅为0.05g/m3 时,催化后冰晶浓度可增大到20/L ,降水量可增加16 %,人工增雨的水分除冰水转化外,主要来自水汽凝华。
即使有些层状冷云人工增雨的潜力很小,仍存在着降水随时空分布的人为调整问题。
播云不仅能改变各种物理过程的时间进程,也能改变降水的落区。
干冰(固体C02)和碘化银(Agl)是促使形成冰晶的主要催化剂。
CO2升华的平衡温度是-78C,这一温度甚至低于水的匀质核化冻结温度。
把颗粒状干冰喷射至过冷却云中,在它下降的路径上,将促使大部分云滴产生冻结。
实验室试验证明,可以通过燃烧某些银的化合物使之产生Agl 质粒烟剂入云。
虽然Agl 的成核效率在阳光曝晒下会受到损失,同时也可能在较暖的温度下被沾湿,但观测表明,Agl 质粒至少在某些条件下确实是一种有效的冰晶源。
有二种方法可以增加云内冰晶。
(1)撒播冷冻物质以降低局部云体的温度,使冰核发生作用或促成云滴自生冻结。
干冰是常用的冷冻剂。
干冰在1个大气压下表面温度低达-78 C,升华热为572.9KJ/kg (水:2834 KJ/kg )。
干冰周围的空气被剧烈冷却,在-40 C等温面所包围的空间,云滴同质核化为冰晶(自发冻结核化阈温为-40C),水汽在较高过饱和度下凝结于微小水滴之上(异质;同质阈湿为800% ),随后又同质核化为冰晶。
所以干冰撒入云内后可产生大量冰晶。
据实验测定,升华1g 干冰可产生1010~1012 个冰晶。
用干冰影响过冷云时,常把它破碎成直径为几厘米的小块,从飞机上投放在云的过冷部位,或将干冰装入金属网内,置于机舱外面,飞机穿云时,经过过冷部位而发生作用。
干冰的缺点是贮运不便,不能在地面对云作业。
但具有无毒和成冰阈温高等优点。
(2)播撒其微粒能充当有效冰核的物质,如碘化银(AgI)、介乙醛、间苯三酚和硫化铜等。
这类物质虽然很多,但作为冷云催化剂(能在过冷云中产生冰晶的物质)以碘化银的性能为最好。
因为碘化银的成冰阈温高达-4C左右,成核率(一克催化剂产生的冰晶数)高达1012~1015 个/克(因制备方法不同而异),其它物质皆不如AgI 好。
碘化银系淡黄色粉末,以上的高温中可汽化。
以上性质常被利用来获取碘化银微粒。
溶于碘化钾或碘化钠的丙酮溶液中,也易溶于液氨中,在600 C 碘化银的撒播方法很多,在空中,当飞机穿越云层时燃烧碘化银的丙酮溶液,碘化银先升华成为蒸汽,蒸汽冷却凝华成大量碘化银微粒(其尺度一般为0.5〜15卩m)也可以把碘化银和其它燃烧剂一起制成焰弹,从云顶或云侧发射入云。
在地面作业中,将碘化银的丙酮溶液喷入高温炉中燃烧,所产生的碘化银微粒随风扩散,有一部分进入云中。
这种方法虽然简便,但碘化银的利用率不高。
在我国更多的是用高炮或火箭发射装有碘化银的炮弹,直接送入云内过冷部位。
人工使云中产生冰晶所能造成的效应还取决于所播的云是层状还是积状。
若有一块层状云,云顶呈过冷却状态,但云体尚未超越-15 C的高度,这种云由于温度相对地高了一些,自然冰核不足,自然降水过程必然进行得很缓慢。
若在这类云的云顶附近,播撒AgI 或干冰以引入冰晶,就可能促成云产生本来不会出现的降水。
但是由于层状云中液水含量较低,所以形成的降水量很少。
假如由于大尺度气象因素的作用,使得云体持续维持,则可以进行重复播撒,以便增加累计降水量。
若层状云的云顶温度已经低于-15C ,那么并不需要通过播云就能开始降水。
但是在某些情况下,通过播云可以稍稍改变降水的地理分布。
例如可以促使雨或雪下落在分水岭地段,而不是下风方向几英里处。
对于云体比较小、生命期比较短的积状云来说,播云可以促使冻结现象早一些出现,而且出现冻结的高度也可以比自然冻结高度低一些。
但是若要求对云的发展产生更明显的影响,就不是那么容易的了,除非是非常特殊的情况。
至多,播云可以促使云体产生本来不会下降的少量雨雪,或者促使云体比不播云时稍早一些出现降水。
长时间维持的大积雨云,可以产生自然降水,对它播撤冰核不能改变云体的降水总量。
与冻结作用相伴的是融化潜热的释放,它表征着过冷却中固有的潜热不稳定性。
这种不稳定性可以通过播撒冻结核或干冰来触发,从而为上升气流提供浮力,在某些云中,这种作用对形成降水具有决定性意义。
在某些情况下,由于空存在着薄的逆温层的阻挡作用,积云的垂直发展受到定限制,而播云释放的附加潜热可能相当充分,它在少数这类例子中,曾促使云体穿透这种逆温层向上作进一步的发展。
1.2. 云的动力催化原理述静力催化原理,着眼于影响云的微物理过程。
若能影响云的动力过程,促进云体宏观发展,那么降水量有可能较大地增加,因为形成更大的云体,能产生更多的凝结物,由于它们的尺度大,可能更有效的利用这些凝结物。
即使降水效率维持不变,由于云体大,生命周期长,降水总量也会增加。
用什么样的方法进行播云能促进云体发展、增加降水量呢?目前主要通过过量播撤人工冰核(102 —104/L) ,使过冷水滴全部冰晶化,释放大量冻结潜热,使云上升得更高,发展得旺盛。
云模式计算表明,将云的温度增高0.5〜1.0C,就可能引起云体明显的改变。
外场试验证明,为促进动力效应而催化对流云时,的确出现云大幅度的增长。
这种过程对含有大云滴的过冷水云最有效,因为大云滴可以有效地捕获冰核,而冰核帮助水滴快速冻结。
对于层状云,大气通常处于热力学稳定状态,人工引起的微小的温度变化,只能把原来很慢的每秒几厘米的上升速度变为每秒 1 米左右,因此只能引起很弱的嵌入对流。
所以,静力催化仍然是影响层状云降水最常用的方法。
面是由伍德雷和萨克斯(Woodley and Sax ,1976)所提出的积云动力催化一系列过程的假设:1)在积云中大约-10 C层加人碘化银,这个区域被认为有大量的过冷液态水。
2)这种催化导致水到冰的转变,随着冻结潜热的释放,云体浮力增加。