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揭开耕云播雨的神秘面纱

来源: 中国气象报社      时间: 2022-12-06 15:46

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人工影响天气作业必须基于合适的天气条件,通过人工催化等技术手段,对局部区域内的大气物理过程施加影响,使其发生某种变化从而达到减轻或避免气象灾害目的。它主要包括人工增雨(雪)、人工防雹、人工消云减雨、人工消雾等。其中,人工增雨(雪)是最常见的人工影响天气类型。

什么样的云具备增雨潜力?

人工影响天气并没有想象中那么容易。蓝天中的朵朵白云,是否都能变成滴滴雨水、片片雪花呢?答案是不能。因为并非所有的云,都可化成雨或雪。

适合人工影响天气作业的云是有条件的。当云的厚度超过2000米,0℃以上的云中缺乏冰晶,暖区云中缺少大水滴,但却拥有着丰富的水汽和逆冷小云滴,并且云体外面有着充足的水汽对其进行补给,这样的云才能够被认定具备增雨(雪)的潜力。如果用词来形容这些云,那么便是“阴云密布”“层层叠叠”“遮天蔽日”以及蕴藏着“电闪雷鸣”的云。

不同催化剂如何化云为雨?

找到“有潜力”的云之后,就要对它们进行“改造”了。“有潜力”的云之所以不能转化为雨,是因为它们有些缺乏冰晶(凝华核),有些缺乏大水滴。这时,就轮到催化剂这个重要角色“登场”了。

催化剂的主要作用就是在云中制造冰晶(凝华核)或吸附小水滴使其不断碰撞凝聚,当水滴变得足够大足够沉,云中的上升气流支撑不了它们的重量时,就会变成雨雪降落下来,完成“化云为雨”的神奇转变。

适合作业的云按照性质可分为冷云和暖云,冷云多见于北方,暖云则在南方比较常见。不同的云降水机制不同,需要的催化剂种类也有所不同。中国气象局人工影响天气中心首席专家周毓荃介绍,人工影响天气作业使用的催化剂主要分为成核剂、致冷剂和吸湿剂三大类。

成核剂主要用于-6℃至-20℃的冷云催化作业。冷云的温度在0℃以下,云里有许多闪亮的小冰晶和过冷云滴,碘化银因其晶体结构与冰晶相似,制造冰晶的效能高,1克碘化银能产生1014个以上的冰核,因此是最常用最有效的一种成核剂。

致冷剂主要用于0℃至-6℃的对流云或层状云的催化作业中,主要有干冰、液氮、丙烷等。干冰即固体二氧化碳,它的升华温度是-78.5℃,在增温时直接由固态升华为气态,1克干冰能产生几百亿个冰晶。液氮的沸点为-195.8℃,丙烷的沸点为-80℃,其作用与干冰类似。

吸湿剂用于0℃以上的暖云催化作业,如食盐、氯化钙、硝酸铵、尿素等,1克食盐可以形成几千万个雨滴胚胎。

不同的云增雨方式各异

层状云相对比较稳定,云系持续时间长,云中有一定过冷水,适合飞机开展连续增雨(雪)作业。用安装有多种播撒装置的“新舟60”高性能作业飞机、“空中国王”飞机等将催化剂播撒到云中,装载的探测仪器可以对作业前后云的宏微观状态变化进行追踪监测。

对流云因上升气流强,生命周期短,强对流云还会产生雷电,这时采用飞机作业非常危险。通常在计算确定好增雨位置后,一般会利用火箭发射架向空中发射含有催化剂的火箭弹,催化剂到达预定位置后,将自动点燃实现“线源播撒”催化剂。

地面燃烧炉作业成本低,不受空域和时间限制,还可远程操控,虽可弥补其他增雨作业手段的局限性,但不足的是需要精准选择位置,将其设置在山区迎风坡面,燃烧含催化剂的焰条,通过上升气流将人工冰核送入云中而实现增雨目的。

而高炮主要用于强对流云防雹作业,它将催化剂发射进冰雹云,云内产生过量的人工冰核,吸收云中水分,抑制冰雹胚胎增长,达到化“大”为“小”,化“小”为“雨”的目的。

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