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人工影響天氣——云端“活水”這樣來(lái)

【字體:   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(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)出發(fā),這樣的技術(shù)和行為被稱(chēng)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?chē)纬?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

人工影響天氣——云端“活水”這樣來(lái)

                                                           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)?!?/p>

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?chē)曇伴_(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)。

 ?。ㄗ髡撸和趺但k 王亮 盧健 張明祿 宛霞 簡(jiǎn)菊芳 責(zé)任編輯:王美麗)


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