人工影響天氣——云端“活水”這樣來(lái)

【字體：大 中 小】 2020-12-09 08:42:02   來(lái)源： 中國(guó)天氣網(wǎng)青海站  

自1958年我國(guó)啟動(dòng)人工影響天氣試驗(yàn)以來(lái)，把“空中水庫(kù)”搬運(yùn)到地面的夢(mèng)想變成了現(xiàn)實(shí)，并在防災(zāi)減災(zāi)、生態(tài)文明建設(shè)和重大活動(dòng)保障等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。六十多年來(lái)，人工影響天氣技術(shù)不斷發(fā)展、能力不斷提升，作業(yè)手段日趨豐富，人們的關(guān)注度也隨之上升。如何實(shí)現(xiàn)人工增雨、我國(guó)空中水資源是否會(huì)枯竭、人工增雨（雪）會(huì)不會(huì)破壞天氣系統(tǒng)和環(huán)境……

　　          裝備+催化劑的神奇效果

云中水如何變成地上一滴雨？需要具備三個(gè)基本條件：云中水汽豐富、凝結(jié)核充足、有氣流上升運(yùn)動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，積雨云、濃積云和雨層云容易產(chǎn)生降水，而晴天的積云和層積云不易產(chǎn)生降水。最有利于云滴增長(zhǎng)為雨滴的，是冰水共存的混合云。
“化云為雨”，是否有加速手段？隨著科技發(fā)展，飛機(jī)、火箭、高炮、煙爐等“五花八門(mén)”的裝備搭配上“風(fēng)味”不同的催化劑，讓“化云為雨”在特定天氣條件下成為可能。從專業(yè)術(shù)語(yǔ)出發(fā)，這樣的技術(shù)和行為被稱為人工影響天氣。
現(xiàn)代人工影響天氣的原理是基于自然云和降水的形成過(guò)程建立的，且通過(guò)大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬試驗(yàn)和外場(chǎng)科學(xué)試驗(yàn)驗(yàn)證，具有堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。
不過(guò)，人工影響天氣作業(yè)是有前提條件的，首先要有云，且非所有的云都可以化成雨水。
一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)云的厚度超過(guò)兩千米，缺乏冰晶卻擁有豐富的水汽，且云體外面仍然有充足的水汽補(bǔ)給，就算通過(guò)“審核”，認(rèn)定具備增雨潛力。
云有冷暖之分，它們都是變成落地雨水的“潛力股”。只不過(guò)暖云被上升氣流托舉而漂浮在空中，其中的雨滴掉不下來(lái)；冷云“個(gè)頭”瘦小，加之上升氣流的阻力，也掉不下來(lái)。這時(shí)候，就需要人工來(lái)幫忙，把“潛力股”變成降落地面的水。其中，冷云催化是目前世界各國(guó)相對(duì)成熟和通用的技術(shù)。
通過(guò)向云中播撒碘化銀成冰劑，產(chǎn)生大量的人工冰核，冰核轉(zhuǎn)化成冰晶，冰晶吸附水汽，凝結(jié)碰并增長(zhǎng)，當(dāng)冰晶增長(zhǎng)到一定程度就會(huì)降落，進(jìn)入暖區(qū)融化成為雨滴，從而引發(fā)云層降水或增加降水強(qiáng)度?；蛘?，向云中播撒干冰、液氮等致冷劑，在其周圍形成-40℃的區(qū)域，即有自生冰晶，大量過(guò)冷水滴迅速凍結(jié)，引發(fā)冰晶效應(yīng)。在冷云催化過(guò)程中，冰晶凝華釋放潛熱，使云體溫度升高，促進(jìn)上升氣流的發(fā)展，進(jìn)一步加強(qiáng)降雨。
在0℃以上的暖云中，云物理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，自然條件下的水滴大小均勻，缺乏大水滴, 不易產(chǎn)生降水。通過(guò)向云中播撒大小適當(dāng)?shù)柠}粉等吸濕劑，可以改變?cè)频巫V分布的均勻性，吸濕性凝結(jié)核在相對(duì)濕度接近100%的云霧環(huán)境中能增長(zhǎng)成直徑超過(guò)40微米的大滴，促進(jìn)凝結(jié)碰并增長(zhǎng)，生成雨滴增加降水。
有一個(gè)疑問(wèn)：人工增雨會(huì)把上游、下游的雨“打跑”嗎？實(shí)際上，這樣的想法是多慮了。
遇到大范圍降水過(guò)程，云中所含的水汽是不斷補(bǔ)充的，云系隨上升氣流的變化而不斷更新。在每次降雨過(guò)程中，云中的水汽會(huì)保持在充足狀態(tài)，人工增雨量相當(dāng)于降水的一小部分。所以，人工影響天氣作業(yè)對(duì)水汽通量的影響非常小。

　　          人工影響天氣作業(yè)“選手”盤(pán)點(diǎn)

選手一：飛機(jī)　擅長(zhǎng)領(lǐng)域：云內(nèi)作業(yè)　　特點(diǎn)：機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、攜載能力強(qiáng)、作業(yè)面積大

　　                                                         增雨飛機(jī)。

該選手善于將催化劑播撒到云中，且可對(duì)層狀可降水云系進(jìn)行連續(xù)增雨作業(yè)。飛機(jī)可攜帶碘化銀末端燃燒器、碘化銀焰彈發(fā)射器、液態(tài)二氧化碳播撒器、液氮播撒器等適用于不同作業(yè)目的的多種機(jī)載裝備，將催化劑直接撒入云中，還可以對(duì)作業(yè)前后云的宏微觀狀態(tài)變化進(jìn)行追蹤監(jiān)測(cè)。　

選手二：火箭　　擅長(zhǎng)領(lǐng)域：對(duì)流云作業(yè)　特點(diǎn)：性能穩(wěn)定、作業(yè)集中    增雨火箭 該選手播撒催化劑的影響范圍更為集中，較為適合在固定區(qū)域作業(yè)，尤其適合在影響飛機(jī)飛行安全的強(qiáng)大對(duì)流云中作業(yè)。 

該選手作業(yè)技術(shù)成熟，且流程規(guī)范：確定作業(yè)云層和區(qū)域，登記發(fā)射火箭的編號(hào)，將火箭裝入炮筒進(jìn)行固定，連接發(fā)射電線，調(diào)節(jié)作業(yè)角度，對(duì)準(zhǔn)發(fā)射云團(tuán)……一枚火箭彈含有8~15克的碘化銀，火箭彈在到達(dá)七八千米高空的云中預(yù)定位置后，催化劑將被自動(dòng)點(diǎn)燃，并隨著火箭彈飛行沿途燃燒，隨風(fēng)擴(kuò)散后效果開(kāi)始顯現(xiàn)。 

選手三：高炮　　擅長(zhǎng)領(lǐng)域：冷云降水　　特點(diǎn)：攜帶催化劑量大、播撒路徑長(zhǎng)、發(fā)射高度高、操作便利、流動(dòng)作業(yè)能力強(qiáng)　　增雨高炮
該選手?jǐn)?shù)量多，在人工影響天氣作業(yè)中發(fā)揮著巨大作用。
在人工影響天氣地面作業(yè)中，大量使用37毫米高炮進(jìn)行作業(yè)。炮位的設(shè)置地點(diǎn)一般在作業(yè)影響區(qū)上風(fēng)方4公里內(nèi)，并且在迎風(fēng)坡和增雨作業(yè)云經(jīng)過(guò)頻次最多的路徑上；周圍要視野開(kāi)闊，射擊點(diǎn)遠(yuǎn)離居民區(qū)500米以上。

選手四：地面煙爐　　擅長(zhǎng)領(lǐng)域：山區(qū)作業(yè)　　特點(diǎn)：不受空域影響　　地面煙爐
該選手工作時(shí)比較安靜，蹲守在山區(qū)，默默干活。
地面煙爐常用于山區(qū)地形云的作業(yè)，一般設(shè)置在迎風(fēng)坡面上，通過(guò)燃燒含催化劑的焰條，熱量產(chǎn)生的上升氣流將人工冰核送入云中。除山區(qū)外，對(duì)于較難或不能申請(qǐng)作業(yè)空域許可的城市等地區(qū)，地面煙爐也是非常適合的選手。如今，地面煙爐作業(yè)已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，焰條裝入后，只要通過(guò)手機(jī)發(fā)送指令進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，就可開(kāi)始作業(yè)。

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