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平常的物理

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日志

 
 

人工降雨  

2011-06-04 19:05:13|  分类: 四、升华和凝华 |  标签: |举报 |字号 订阅

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运用云和降水物理学原理,通过向云中撒播降雨剂(盐粉、干冰或碘化银等),使云滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水,又称人工增加降水。撒播的方法有飞机在云中撒播、高射炮或火箭将碘化银炮弹射入云中爆炸和地面燃烧碘化银焰剂等。是人工影响天气中进行得最多的一项试验。

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  人工影响云的微物理过程,可以在一定条件下使本来不能自然降水的云受激发而降水,也可使那些水分供应较多、往往能自然降水的云,提高降水效率而增加降水量。但不能自然降水的云能供应的水分较少,因此人工催化的经济价值有限。
冷云催化
  在温度低于0°C的冷云降水过程中,冰晶浓度起着重要的作用。根据降水粒子浓度的实测资料和理论估算,只有当冰晶浓度达到1个/升或更高的量级时,才有较高的降水效率。对因冰晶浓度不足、降水效率很低的自然云,若在其过冷却部位播撒成冰催化剂,就可以增加冰晶浓度。每克干冰或碘化银,可产生1012个以上的冰晶,若用几百克,就可以使几十立方公里云体的冰晶浓度达10个/升。这些人工冰晶通过伯杰龙过程迅速增长,促进冷云降水过程,使降水量增加。一些比较严格试验的统计分析表明,冷云催化可以增加降水量10~20%。如果人工冰晶的浓度很大,则形成的雪晶的平均尺度较小,它们从云中下落到地面的时间较长,在气流的作用下,会落到下风方向更远的地方而改变降水的分布。 

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 人工降雨冷云催化的温度条件:人工降水的效果同云的自然条件有密切关系。就冷云催化而言,云中的温度条件十分重要。就整个云体而言,云顶温度一般最低,常将它作为估计云中自然冰晶浓度的参数。当云顶温度低到一定程度时,云中常会形成大量冰晶,这时用人工方法增加冰晶,效果就不显著。反过来,云顶温度如果太高,碘化银等催化剂的成冰能力就太低,也不利于人工催化。所以对冷云催化法增加降水来说,云顶温度不宜太高或太低。一些地形云和积云的人工降水试验结果的统计分析表明,当云顶温度处于-10~-25°C时,人工降水的效果比较明显。这一最适宜的温度区间,称为播云温度窗。鉴于降水过程的复杂性,采用不同催化技术时,必须研究各类云中最有利的温度条件或其他条件。

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暖云催化
在温度高于 0°C的暖云里,降水主要在云滴碰并过程中得到发展。云滴越大,碰并增长就越快。计算表明,当云滴半径超过0.04毫米时,就可以迅速碰并而长成雨滴。在那种大云滴的浓度不足的自然云中,播撒大量半径大于0.04毫米的水滴,就能够促进降水过程。计算表明,每克水可以形成约几百万个大云滴,要催化10立方公里的云体,则需要几吨水。若往云中播撒一定大小的吸湿性物质颗粒或者溶液滴,它们能在云中吸湿而迅速长成大云滴,这样所需的催化剂量,就用不到水的十分之一。

 动力催化
  通过冷云催化使云中产生大量冰晶,所释放的潜热将改变积云的宏观动力过程而增加降水。它是60年代在人工降水试验方面的一项进展。积云中上升气流的速度,主要决定于云内外温差造成的浮力。在发展旺盛的积云内,存在着大量过冷水滴。在这种云中播撒大量的成冰催化剂时,能使过冷水滴冻结而释放潜热,水汽在冰粒表面凝华时也释放潜热。估计这两种潜热足以使云中局部温度升高0.5°C左右,这将加大浮力而促使某些积云的上升气流速度增大,云体扩展,生命期延长,结果使进入云体的水分总量增大而增加降水量。虽然动力催化同一般冷云催化所用的催化剂一样,但着眼点不同,动力催化所用的催化剂量必须大大增加,才可能收效。积云动力催化在50年代曾作过初步的尝试,但周密设计的积云动力催化试验,直到1963年才开始。J.辛普森在美国佛罗里达州所做的随机试验表明,催化后积云的云顶平均增高1.6公里,平均雨量增加1.7倍。他指出,催化后云顶增高量同大气层结(见大气静力稳定度)有密切的关系。在其他国家和地区,也作过类似试验,但效果不一。有人对整个地区积云群体进行过动力催化的随机试验,初步结果表明有增雨的效果。
干冰
干冰是二氧化碳的凝结固态。干冰的温度是摄氏的负78.5度,因此在保持物体维持冷冻或低温状态下非常有用.干冰能够急速的冷冻物体和降低温度并且可以用隔离手套来做配置。干冰已经被广泛的使用在许多层面了,干冰在增温时是由固态直接升华为气态,直接转化为气体而省略掉转为液态的程序,因此其相变并不会产生液体,也因此称它做“干冰”。要将二氧化碳变成液态,就必须加大压强至5.1大气压才会出现液态二氧化碳。干冰制造人造雨:利用飞机将干冰洒在云上,云中的小水滴就会被冻结成许多小冰晶,促使更多的水蒸气凝结在上面,化为雨滴,降落到地面。

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制造云雾:由于干冰的温度很低,升华后低温的二氧化碳气体碰到空气后,可以使空气中的水蒸气凝结
成小水滴,所以有白烟出现,所以舞台表演上,常使用干冰来制造云雾般的特殊效果。
冷冻剂:由于二氧化碳比空气重,干冰升华后仍可包覆在冷冻的物品上,能够维持较好的冷冻效果,尤其是在空运需要特别冷冻的物品,往往都使用它。
碘化银
碘化银(AgI)为碘和银的化合物,黄色粉末(558度~),见光分解,并大量吸热,先变灰后变黑,不溶于水和氨水,用于照相术和人工降雨的晶核。
附人工降雨抗旱视频:
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