人工降水意义及其技术发展

人工降水的意义及人工降水技术发展

摘要：

中文名称：人工降水英文名称：artificial precipitation;rain making 其他名称：人工降雨。人工降雨是根据不同云层的物理特性，选择合适时机，用飞机、火箭向云中播撒干冰、碘化银、盐粉等催化剂，使云层降水或增加降水量，以解除或缓解农田干旱、增加水库灌溉水量或供水能力，或增加发电水量等。中国最早的人工降雨试验是在1958年，吉林省这年夏季遭受到60年未遇的大旱，人工降雨获得了成功。1987年在扑灭大兴安岭特大森林火灾中，人工降雨发挥了重要作用。因此，在我们的日常生活中，人工降雨有着非常重要的作用，未来人工降水技术的发展具有很好的前景。

关键词：人工降水科学原理，意义、技术、发展

引论：

人工降水是人工影响天气中进行得最多的一项试验。

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。

在我们的日常生活中，人工降雨有着非常重要的作用，未来人工降水技术的发展具有很好的前景。

主论：

人工降水是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。

人工降水方式方法：

一、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。

（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。

二、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

（人工降雨）

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。

除了播云以外，法国和苏联有人试验在地面加热，造成人工上升气流的方法，试图在一定气象条件下激发或增加降水。美国有人设想利用沥青或碳黑吸收太阳辐射，提高局地空气的温度，促进云的发展以增加降水。中国有人研究过爆炸对降水的影响。这些人工降水方法的研究，都还处在探索的阶段。

三、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。

人工降水中常用催化剂有：

一、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。

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。

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。

二、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。

用数学物理方程组描述和计算成云降

（干涸的土地）

水过程和人工催化过程，通过数值计算方法模拟不同条件下各种催化技术的人工影响过程，以研究催化的原理、技术和效果。由于云和降水的自然变率很大，外场试验的研究周期很长，花费很大，一个严格设计的试验（某种催化程序、技术等），一般需进行几年才能对其效果作出估价。如果要比较不同催化技术的效果，选择最佳的试验设计，就需要更长的时间。因此用数值模拟方法为实际试验和理论研究提供依据，就显得十分重要。60年代辛普森用积云数值模拟，计算了自然云的发展高度，并假定动力催化使