第二章 人工影响天气的基础知识和技术方法汇总

第二章人工影响天气的基础知识和技术方法

第一节人工影响天气的基础知识

人工影响天气概念的提出是基于人类为了生产和生活的需要，希望通过人为干预，克服或减轻由恶劣天气引起的自然灾害，在适当条件下，促使天气向有利于人类需要的方向发展，包括人工防雹、人工增雨、人工防霜、人工消雾、人工消雨等。在本文中我们只介绍人工防雹、人工增雨和人工防霜。这里需要说明的是，人的力量是有限的，要彻底改变天气、气候是不可能的，我们只能在适当时候、适当条件下影响天气。

云和降水过程的能量是十分巨大的，一个气团雷暴以10³km的云体考虑，其含水量的凝结潜热为25×1015J，相当于10万吨煤燃烧的发电量。目前人工影响雹云和降水的主要途径是向某些发展初期的雹云，或降水效率不高的降水云中，对云体的适当部位，抓住时机进行针对性的催化作业，达到人工影响天气效果。比如有了降水天气过程，通过人为催化使小雨变成中雨或大雨，有了降雹天气过程，通过催化使大雹变成小雹、软雹或雨滴，起到防御和减轻自然灾害的作用。一、人工防雹原理和技术方法

所谓人工防雹，是采用人为的办法对一个地区上空可能产生冰雹的云层施加影响，使云中的冰雹胚胎不能发展成冰雹，或使小冰粒在变成大的冰雹之前就降落到地面。人工防雹原理，就是设法减少或切断给小雹胚的水分供应。要达到防御冰雹的效果，需向云中播散足够量的催化剂，以产生大量的冰晶，迅速形成水滴或冰粒。造成同雹胚

竞争水分的优势，从而抑制雹块的增长。人工防雹是用高炮或火箭将装有碘化银的弹头发射到冰雹云的适当部位，以喷焰或爆炸的方式播散碘化银。具体的影响方式有以下两种：

（1）过量播撒催化剂（又叫催化法原理，也叫引晶法）

观测结果表明，冰雹云的上部存在着过冷却水含量很大的累积带，为冰雹生长区。在累积带之上气流升速较小，温度又低，很容易产生雹胚，它们靠碰撞过冷却水滴而长大，在强烈上升气流的作用下，雹胚多次往返于液态水累积区增大而生成冰雹。若在这个累积区大量引进人工冰雹胚胎，去争食云中有限水分，使冰雹不致于长的太大，就可能抑制冰雹的生长或雹灾的形成。

（2）云中爆炸（又叫爆炸法原理）

由于炮弹在云中爆炸，爆炸产生的冲击波产生震动效应，可以直接干扰云中有组织的上升气流进而阻止冰雹的继续增长，此时有组织的上升气流正是形成冰雹的最佳气流结构，同时也可使冰雹受到强烈震动后变软。二是爆炸也可能使过冷水滴冰晶化，因而减少了云层中过冷却液态水的存在，也能起到抑制冰雹的生长或限制大冰雹形成的作用。

二、人工增雨基本原理和技术方法

人工增雨是采用人为的方法对一个地区上空可能下雨或正在下雨的云层施加影响，开发云中潜在的降水资源，通过人工在云中增加足够数量的冰晶，因为冰面上的饱和水汽压比水面要低，因此在云内的水滴中增加冰晶时，水滴中的水会自动蒸发并凝集到冰晶上去，使

冰晶不断长大，大到空气的浮力不足以支持它们的时候，便会落到地面形成雨（或雪）。有人又把云中的水喻为一座水库中的水，闸门开启得小，流出的水量就少，当通过人工向云中播撒催化剂以后，就如同把这座“小水库”的闸门开大，水便会多流出来一些，增大云的降水效率，以达到人工增雨的目的。

目前，人工增雨使用的催化剂通常分为三类，第一类是可以大量产生凝结核或凝华核的碘化银等成核剂；第二类是可以使云中的水分形成大量冰晶的干冰等制冷剂，第三类是可以吸附云中水分变成较大水滴的盐粒等吸湿剂。碘化银、干冰等是适用于温度低于0℃冷云的催化剂；目前我国主要是对冷云实施人工增雨。

飞机、高炮和火箭是把催化剂播撒到云中的常用人工增雨作业工具。高炮和火箭是在弹头和弹体内装填适量碘化银，从地面发射到云中适当部位后爆炸播撒或沿火箭弹道喷撒。人工制造冰晶或大水滴，促使更多的云水转化为降水。

第二节观云识天气

巴彦淖尔市人影探测手段有了较大发展，使用了新一代天气雷达指挥防雹增雨作业，尽管有了现代设备，但受设备探测距离等诸多因素的影响，加之巴彦淖尔市东西距离长，一些炮点不在雷达的最佳观测范围内，作业点需要有经验的气象人员和作业人员观云识别天气，实践证明作业点的看云识别天气是一件很重要的工作。

云的形成：由于潮湿空气上升绝热膨胀冷却，使其相对湿度不断增大，最后空气中的水汽得到饱和，再进一步冷却，过剩的水汽就会

大量悬浮于空气中的某些微粒上凝结，这样就形成了有很多小水滴组成的云。

云是天气的招牌，出现不同的云，预示着不同的天气征兆。人工影响天气（人工增雨，人工防雹）主要是对云的影响，这就需要重视对云的观测，云的观测主要是目测它的外形特征，包括云块大小、颜色、亮度、云块的边缘特征，云在天气中的分布及云底距地面的高度等各个方面，确定其所属云种，云底高度和遮蔽天空的份数，判断云状、测定云高和估计云量。

一云的分类和特点

按形态学分类可分为高云族、中云族、低云族，按发生学分类可分为积状云、层状云、波状云，按气象观测规范根据云的外形特征，结构特点，和云底高度可分为3个族，10个属，29种云。见附表２-1

针对防雹增雨直接作业的云体，我们这里详细介绍积云、积雨云和雨层云这三种云。

1、积云；积云分为淡积云、碎积云和浓积云三种。积云是垂直向上发展，顶部呈圆形或圆形叠加，而底部几乎水平的云，云体边界分明。

①淡积云：扁平的积云垂直发展不旺盛，由水滴组成但有时可伴有冰晶，云底高度600～1200米，云体的水平宽度大于垂直高度。

②碎积云：破碎的不规则的积云块（片），个体不大，形状多变。

③浓积云：浓厚的积云，顶部呈重叠的圆弧形凸起，很像花椰菜，

垂直发展旺盛时，个体臃肿高耸，在阳光下边缘明而亮，云体向上发展较强，成熟阶段的浓积云，厚度可达4～5千米，垂直厚度大于水平宽度，浓积云在我们河套地区一般不会产生降水。

云状分类

表2-1

２、积雨云：它包括秃积雨云和鬃积雨云，云体浓厚庞大，垂直发展极旺盛，远看很像耸立的高山。云顶由冰晶组成，有白色毛丝般光泽的丝缕结构，常呈铁砧状或马鬃状。云底阴影混乱，起伏明显，有时呈悬球状结构。

①秃积雨云：浓积云发展到鬃积雨云的过渡阶段，花椰菜形的轮廓渐渐变的模糊，顶部开始冻结，形成白色毛丝般的冰晶结构。

②鬃积雨云：积雨云发展到成熟阶段，云顶有明显的白色毛丝般的冰晶结构，多呈马鬃状或砧状。冰雹多产生于鬃积雨云，这种云的含水量大，能产生强的降水，是防雹作业的主要对象。

3、雨层云：雨层云分为雨层云和碎雨云。雨层云是厚而均匀的降水云层，完全遮蔽日月，呈暗白色布满天空，常有连续性降水，如因雨雪未及落地在云底形成雨（雪）幡时，云底显得混乱没有明确的界限。也是我们开展人工增雨较理想的云。雨层云多数是由高层云演变的，有时也可能直接由蔽光高积云或蔽光层积云演变而成。

碎雨云是低而破碎的云，灰色或暗灰色。不断滋生，形状多变，移动快，常出现在降水时或降水前后的降水云层之下。