人工影响天气基本原理

2.
3.
4.
增加降水-冷云人工增雨

有二种方法可以增加云内冰晶
1.
撒播冷冻物质以降低局部云体的温度，使冰核发 生作用或促成云滴自生冻结，干冰、液N2是常用 的冷冻剂。干冰在1个大气压下表面温度低达78℃，升华1g干冰可产生1010~1012个冰晶。

缺点是贮运不便，不能在地面对云作业。 具有无毒和成冰阈温高等优点



基本思想
现阶段的人工影响天气工作主要是通过人为
地在云中播撤（Cloud Seeding）某些物质， 改变云、雾和降水的物理过程，以达到以下 目的：
(1)增雨（雪）Precipitation Enhancement (2)抑制冰雹 Hail Suppression (3)消雾、消云 Fog Dispersal

积云动力催化

目前主要通过过量播撤人工冰核(102— 104/L)，使过冷水滴全部冰晶化，释放大量 冻结潜热，使云上升得更高，发展得旺盛。

对于层状云，大气通常处于热力学稳定状态，人 工引起的微小的温度变化，只能把原来很慢的每 秒几厘米的上升速度变为每秒1米左右，因此只 能引起很弱的嵌入对流。所以，静力催化仍然是 影响层状云降水最常用的方法。
积云动力催化

动力催化和静力催化的相同点

影响区域都是过冷水云区域 影响的对象都是过冷却云滴 使用的催化剂都是冷云催化剂 目的不一样：静力催化—把过冷却云层中的云水变成降水 质粒；而动力催化—是用过冷云滴冻结时释放的潜热加强 上升气流，使积云发展。 剂量不一样：静力催化—每立方米只需103~104个冰核； 而动力催化—要使过冷水滴尽快地冰晶化，必须大剂量播 撒，一般每立方米需105~106个冰核，与静力催化有一 到两个数量级的差异。

动力催化和静力催化的不同点


积云动力催化
暖云人工增雨

大陆性暖积云很难产生降水，降水效率不高。是由于吸湿 性巨核极少，云滴谱很窄，云滴大小较均匀，微结构常呈 胶性稳定状态，碰并过程进行得很慢。而海洋性暖积云的 滴谱较宽，云体内含有较多的大水滴，通过大云滴碰并小 云滴，易实现云雨转化。总之，大水滴的存在是暖云降水 的关键。

使用方法
1.
溶液燃烧法（地面和飞机）：缓慢，单炉发生率 小但成核率最高。 爆炸法（高炮和火箭）：单位时间内输出率大， 但成核率最低。 水溶胶喷撒。
2.
3.
增加降水-冷云人工增雨
增加降水-冷云人工增雨
在自然或人造太阳光照射之后，AgI姻粒的成
核指力降低
原因：表面AgI光解后还原成金属银 衰减率取决于核产生的方式、温度、杂质的存在等
增加降水-冷云人工增雨
2.
播撒其微粒能充当有效冰核的物质，如碘化银 (AgI)、介乙醛、间苯三酚和硫化铜等

AgI有两种晶体结构：六方体和立方体。前者 与冰结构相似，晶格常数极为接近，故能起冰 核作用，成冰阈温比较高，低于-4℃即可成冰。 在-10℃时，1克AgI可产生1012—1013个有效 冰核，是一种高效催化剂。
增加降水-冷云人工增雨
Fra Baidu bibliotek
试验结果
当云顶温度高于-10℃或低于-24℃时，播撒无效； 云顶温度处于-10℃～-24℃时，播云有效。

因此把-10℃～-24℃的温度范围称为播云温 度窗口。
增加降水-冷云人工增雨
积云动力催化 思路

上述静力催化原理，着眼于影响云的微物理 过程。 若能影响云的动力过程，促进云体宏观发展， 那么降水量有可能较大地增加，因为形成更 大的云体，能产生更多的凝结物，由于它们 的尺度大，可能更有效的利用这些凝结物。 即使降水效率维持不变，由于云体大，生命 周期长，降水总量也会增加。
基本原理

在因为缺乏大水滴而不能降水或降水强度不大的云 内，人工地引进大水滴或吸湿性大核，就可以改变 云内滴谱分布，使之变宽，则能破坏云体的胶性稳 定状态，促使云内碰并过程有效地进行，从而导致 降水的产生，提高降水效率。
暖云人工增雨

向暖云提供大云滴的方法也有二种

直接喷洒水滴和播撒吸湿性物质。后者如食盐 (NaCl)和氯化钙(CaCl2)等。
增加降水-冷云人工增雨
阈温
每立方米中出现1个冰晶对应的温度
成核效率（Ice
nuclei effectivities）
单位质量催化剂形成的冰晶数 通常随温度降低而增大
作用机制
1. 2. 3.
−4℃时，接触冻结核 − 12℃~ − 5℃时，凝结-冻结核 < − 12℃时，凝华核
增加降水-冷云人工增雨
增加降水-冷云人工增雨 原理

过冷云中，如果因为缺乏冰晶或冰晶甚少而 不能降水或降水强度甚弱的话，可以人工地 增加云内冰晶浓度以引发云层降水或增大其 强度
增加降水-冷云人工增雨

基本思路
1.
冷云中降水质粒是由冰晶效应形成的，要求降水 性冷云中必须存在足够数量的冰晶； 自然界有些冷云不能产生降水或降水效率不高， 就是由于云中缺少足够数量的冰晶； 人工地引进一定数量的冷云催化剂，如干冰、 AgI，使云中产生足够数量的冰晶，使云内降水 形成过程得以实现。 过量播撒冷云催化剂，产生的冰晶数量过多，数 密度很大，都不能够增长得足够大，可用此方法 延缓或阻止降水发展。
第六章 人工影响天气 基本原理
基本思想

除少数情况，人工影响天气实际上就是人工影响云， 一方面改变云中微物理条件及过程，另一方面通过第 一方面的作用促使云中宏观动力过程产生相应变化。 向某些发展降水尚缺条件或降水效率不高的云中播撒 催化剂 改变构成云体的云质粒相态或谱分布，促使云体向胶 体不稳定发展 进而由微物理过程的变化间接引起宏观动力过程产生 变化 最终出现降水或使降水增大。

引入盐粒后，影响其成长的因素主要是云中的上升气 流速度、液水含量大小及云体厚度等自然条件，同时 引人盐粒的大小、浓度及催化部位、时间也直接影响 人工催化的效果。

把盐质粒播撒到云底附近，以便提供形成云滴所 必须的核。
暖云人工增雨
人工防雹
1.
播撒冰核催化剂抑制冰雹

雹云中存在一个液态水分累积区，处在最大上升 气流层之上，那里积累了过冷却水大水滴，含水 量可达20-30g/m3，冰雹就生长在这个区域内 (称为雹源)。 积累的总液水量是有限的，与最大上升气流速度 成比例，并认为在冰雹生长过程中总液水量不变， 即NR3=常数(N是雹胚数浓度，R是冰雹半径)。 在大冰雹形成以前，向雹源内引入大量人工冰核， 增加雹胚浓度，可以限制冰雹的增长。