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人工影响天气——云端“活水”这样来

【字体:   2020-12-09 08:42:02   来源: 中国天气网青海站  

自1958年我国启动人工影响天气试验以来,把“空中水库”搬运到地面的梦想变成了现实,并在防灾减灾、生态文明建设和重大活动保障等领域发挥着重要作用。六十多年来,人工影响天气技术不断发展、能力不断提升,作业手段日趋丰富,人们的关注度也随之上升。如何实现人工增雨、我国空中水资源是否会枯竭、人工增雨(雪)会不会破坏天气系统和环境……

            装备+催化剂的神奇效果

云中水如何变成地上一滴雨?需要具备三个基本条件:云中水汽丰富、凝结核充足、有气流上升运动。一般来说,积雨云、浓积云和雨层云容易产生降水,而晴天的积云和层积云不易产生降水。最有利于云滴增长为雨滴的,是冰水共存的混合云。
“化云为雨”,是否有加速手段?随着科技发展,飞机、火箭、高炮、烟炉等“五花八门”的装备搭配上“风味”不同的催化剂,让“化云为雨”在特定天气条件下成为可能。从专业术语出发,这样的技术和行为被称为人工影响天气。
现代人工影响天气的原理是基于自然云和降水的形成过程建立的,且通过大量室内实验、数值模拟试验和外场科学试验验证,具有坚实的科学基础。
不过,人工影响天气作业是有前提条件的,首先要有云,且非所有的云都可以化成雨水。
一般来说,当云的厚度超过两千米,缺乏冰晶却拥有丰富的水汽,且云体外面仍然有充足的水汽补给,就算通过“审核”,认定具备增雨潜力。
云有冷暖之分,它们都是变成落地雨水的“潜力股”。只不过暖云被上升气流托举而漂浮在空中,其中的雨滴掉不下来;冷云“个头”瘦小,加之上升气流的阻力,也掉不下来。这时候,就需要人工来帮忙,把“潜力股”变成降落地面的水。其中,冷云催化是目前世界各国相对成熟和通用的技术。
通过向云中播撒碘化银成冰剂,产生大量的人工冰核,冰核转化成冰晶,冰晶吸附水汽,凝结碰并增长,当冰晶增长到一定程度就会降落,进入暖区融化成为雨滴,从而引发云层降水或增加降水强度。或者,向云中播撒干冰、液氮等致冷剂,在其周围形成-40℃的区域,即有自生冰晶,大量过冷水滴迅速冻结,引发冰晶效应。在冷云催化过程中,冰晶凝华释放潜热,使云体温度升高,促进上升气流的发展,进一步加强降雨。
在0℃以上的暖云中,云物理结构稳定,自然条件下的水滴大小均匀,缺乏大水滴, 不易产生降水。通过向云中播撒大小适当的盐粉等吸湿剂,可以改变云滴谱分布的均匀性,吸湿性凝结核在相对湿度接近100%的云雾环境中能增长成直径超过40微米的大滴,促进凝结碰并增长,生成雨滴增加降水。
有一个疑问:人工增雨会把上游、下游的雨“打跑”吗?实际上,这样的想法是多虑了。
遇到大范围降水过程,云中所含的水汽是不断补充的,云系随上升气流的变化而不断更新。在每次降雨过程中,云中的水汽会保持在充足状态,人工增雨量相当于降水的一小部分。所以,人工影响天气作业对水汽通量的影响非常小。

            人工影响天气作业“选手”盘点

选手一:飞机 擅长领域:云内作业  特点:机动性强、携载能力强、作业面积大

人工影响天气——云端“活水”这样来

                                                           增雨飞机。

该选手善于将催化剂播撒到云中,且可对层状可降水云系进行连续增雨作业。飞机可携带碘化银末端燃烧器、碘化银焰弹发射器、液态二氧化碳播撒器、液氮播撒器等适用于不同作业目的的多种机载装备,将催化剂直接撒入云中,还可以对作业前后云的宏微观状态变化进行追踪监测。 

选手二:火箭  擅长领域:对流云作业 特点:性能稳定、作业集中    增雨火箭 该选手播撒催化剂的影响范围更为集中,较为适合在固定区域作业,尤其适合在影响飞机飞行安全的强大对流云中作业。 

该选手作业技术成熟,且流程规范:确定作业云层和区域,登记发射火箭的编号,将火箭装入炮筒进行固定,连接发射电线,调节作业角度,对准发射云团……一枚火箭弹含有8~15克的碘化银,火箭弹在到达七八千米高空的云中预定位置后,催化剂将被自动点燃,并随着火箭弹飞行沿途燃烧,随风扩散后效果开始显现。 

选手三:高炮  擅长领域:冷云降水  特点:携带催化剂量大、播撒路径长、发射高度高、操作便利、流动作业能力强  增雨高炮
该选手数量多,在人工影响天气作业中发挥着巨大作用。
在人工影响天气地面作业中,大量使用37毫米高炮进行作业。炮位的设置地点一般在作业影响区上风方4公里内,并且在迎风坡和增雨作业云经过频次最多的路径上;周围要视野开阔,射击点远离居民区500米以上。

选手四:地面烟炉  擅长领域:山区作业  特点:不受空域影响  地面烟炉
该选手工作时比较安静,蹲守在山区,默默干活。
地面烟炉常用于山区地形云的作业,一般设置在迎风坡面上,通过燃烧含催化剂的焰条,热量产生的上升气流将人工冰核送入云中。除山区外,对于较难或不能申请作业空域许可的城市等地区,地面烟炉也是非常适合的选手。如今,地面烟炉作业已实现自动化操作,焰条装入后,只要通过手机发送指令进行远程控制,就可开始作业。

  (作者:王玫珏 王亮 卢健 张明禄 宛霞 简菊芳 责任编辑:王美丽)


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