人工降雨是什么原理

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一些地方雨量偏少,有云无雨,造成土壤干旱,农作物产量受到严重影响,这就需要通过人工的干预来实现降雨的目的,这就是人工降雨。

人工降雨的机制

高空中的云是否下雨,不仅取决于云中水汽的多少,还和云中凝结核的含量有关。而人工降雨的机制,也就是工作原理,就是通过一定的手段,在云雾厚度比较大的中低云系中,播散催化剂,增加云中的凝结核数量、改变云中的温度、扰动并产生对流从而达到降雨目的。

人工降雨的有利气象条件

一般自然降水的产生,不仅需要一定的宏观天气条件,还需要满足云中的微物理条件,比如,0℃以上的暖云中要有大水滴;0℃以下的冷云中要有冰晶。如果满足不了必要的物理条件,天气形势再好,云层条件再好,也不会下雨。所以人工降雨选择在云和降水过程处于发展或持续阶段进行,根据经验所得适宜人工增雨作业的天气系统主要有冷锋天气、东北冷涡、切变线。这时云层较厚,有持续上升气流,而且云底较低,有过冷水,冰晶数浓度较低,有利于人工增雨作业。

人工降雨的作业方式

人工降雨的核心技术就是通过专用的飞机、大炮、火箭等传输手段,对局部大气云层施加催化作用,促使云中更多的水分变成雨滴降落下来。目前人工降雨作业中使用的催化剂通常有三类。

第一种是干冰。干冰的温度是零下78.2℃,其汽化时可使周围空气层冷却到零下40度左右,从而引起水汽的凝结,这种方式叫作人工冷云增雨,关键是使云内有足够数量的冰晶,当云冰晶和水滴(零下而未结冰的过冷却水滴)同时存在时,水滴中的水会自动蒸发,并凝华到冰晶上,使冰晶不断长大成为雪花,雪花继而融化成为水滴降落到地面。

第二种是被称为“成核剂”的碘化银、碘化铅、硫化亚铁等。它们具有云中自然冰核的性质。不降雨的暖云之所以不降雨,主要是云中水滴太小,长不大,更掉不下去。因此暖云人工增雨的关键就是将上述细粉末撒进云层中,相当于增加凝结核的数量并干扰云中气流,从而有利于小水珠增大,改变浮力平衡,当上升气流不再能承受住水珠的重力时,便形成了降雨。

第三种是吸湿剂。常用的有尿素、硝酸铵、氯化钙等,它们可以吸附云中的水分,然后形成较大水滴的盐粒,本身它们的腐蚀作用很小,本身又是农作物生长的肥料,因而也是有效而实用的暖云人工增雨催化剂。

另外,随着科学技术的发展,人工增雨也有了不少新的方式,比如高压电技术(原理是产生等离子体)、静电催化(主要用于人工降雨消除雾霾)以及细菌技术等,但是应用比较广泛的还是刚才说的三种传统方式。


人工降雨是人工影响天气的方式,目的是通过将降雨物质分散到空气中,作为云凝结或冷结核,改变云内的微物理过程,从而改变从云中落下的降水的数量或类型。通常是增加降水(雨或雪),但是对冰雹和雾的抑制也广泛应用于经历恶劣天气条件的机场。

最常见的用于播云的化学物质包括碘化银、碘化钾和干冰。液态丙烷也已经被使用,它会膨胀成气体。这可以在比碘化银更高的温度下产生冰晶。经过有希望的研究,吸湿材料的使用,如食盐,变得越来越受欢迎。

当播云时,当云中的温度在20到7摄氏度之间时,降雪增加。引入一种物质,如碘化银,其晶体结构类似于冰,将诱导冻结成冷结核。

在中等高度的云层中,通常的策略是基于这样一个事实,即冰上方的平衡蒸汽压低于水上方的平衡蒸汽压。过冷云中冰粒子的形成使得这些粒子以液滴为代价生长。如果有足够的生长,粒子会变得足够重,以至于从云中落下来,否则不会产生降雨。这个过程被称为“静态”降雨。

温暖季节或热带积雨云(对流)的播种试图利用冻结释放的潜热。这种“动态”播种策略假设额外的潜热增加浮力,加强上升气流,确保更低水平的辐合,并最终导致适当选择的云快速增长。

云种化学物质可以通过飞机或位于地面的分散装置(由高射炮或火箭发射)进行分散。飞机释放碘化银照明弹点燃后,随着飞机穿过云层的流入而分散开来。当被地面装置发射时,微粒在释放后被气流顺风向上携带。

国外研究人员将红外激光脉冲射向空中,测试了一种电子降雨方式。实验者假设激光脉冲会促使大气中的二氧化硫和二氧化氮形成粒子,然后这些粒子会作为冷结核。

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