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云端“活水”这样来系列报道(一) 装备+催化剂的神奇效果

2024-02-29 16:31 作者: 来源: 中国气象报 50442 次阅读

自1958年我国启动人工影响天气试验以来,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,“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。

云中水如何变成地上一滴雨?这需要具备3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、烟炉等装备搭配上不同的催化剂,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,就被认定具备增雨潜力。

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飘浮在空中,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。

也许有人会问: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。

初审:汪   杨

复审:傅仁斌

终审:罗   锴

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