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形成降雨的条件有哪些?

2024-11-04 09:29 作者: 《环球科学》 来源: 68088 次阅读

从水循环的过程中,我们必须注意两个关键问题:一是相变;二是其中的能量需求。

大气水循环中包含了2次相变过程,这是由于地表水和大气中水汽的相态是不同的水循环过程是通过第一次相变把地表水变成气态的,再经过第二次相变过程又变成液态或固态,这才能回到地面。因为大气中的水汽,如果它没有机会经过第二次相变过程变成液态或固态的水,它们是回不到地面的。也就是说,虽然水汽很多,但它们没有机会发生相变,那么它们就不可能形成降水。

因此,只有那些有机会发生相变的水汽才会对降水有贡献。从这个意义上来说,对某一地区某一时段而言,单纯水汽多少并不能决定会有多少降水,决定降水多少的是那些已经发生了第二次相变的水量,这才是降水的资源。

这些经过第二次相变后的凝结(凝华)水就构成了这一地区这一时段的最大可能降水量,这才是人工增雨潜力的基础。当然这个最大可能降水量并不能全都变成降水,因为不是所有的云粒子都会顺利长大,其中绝大部分会一直停留在空中,甚至又一次被蒸发掉。这就决定了成雨过程的效率,它反映某一地区某一时段中实际降水量与最大可能降水量之比。

第二个问题是能量。大气水循环的几个过程都涉及很大的能量需求,我们必须考虑是否有能力提供这样的能量,来改变自然进程的发展?大自然的能量是巨大的,对此我们需要进行一些定量的估测:把每年全球人类使用的能源数作为一把尺子,把它作为1个单位(其具体数值约在1020焦耳的量级),来估测大气过程所涉及的能量。

地球大气所有的运动都是靠太阳提供的能量驱动,据大气科学估计,每年太阳提供给地球的能量约为40000个单位,其中用于地面蒸发的能量约为10000个单位,而在成云过程中用于抬升气块运动的能量约为100个单位。因为人类只掌握1个单位的能量,面对蒸发过程和成云过程所涉及的巨大能量,显然是无能为力的。

但很幸运,大气科学也发现成雨过程实际上是不涉及能量需求的,它的效率高低主要和云中的微物理结构有关。因此,我们可以适当地改变云中的微物理结构,调整它的成雨过程的效率,从而达到增雨或减雨的目的。这就是我们进行人工增雨的基础。

初审:许治远

复审:傅仁斌

终审:罗   

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