谁是人工增雨的发明者?

美国化学家和物理学家欧文•兰茂尔是诺贝尔化学奖得主。获诺贝尔奖后,他仍孜孜不倦地投身人工影响天气的科学研究。他在实验室的冰箱里设计了一个装置,让其中充满水蒸气,通过调节冰箱内温度,让水蒸气模拟成大气层中的“人工云”。

1946年夏,天气炎热,兰茂尔实验用的电冰箱发生故障,人工云实验装置里温度高居不下,兰茂尔急中生智,拿起一块干冰放进装置紧急降温。而干冰在放入冰箱装置后发生的神奇一幕让他欣喜若狂:人工云中的水蒸气立即变成无数小冰晶,在冰箱各个角落结晶,之后演变成雪花飘落下来。此景让他看到了人工影响天气的希望曙光——当温度迅速降到-40℃以下,水蒸气便会凝结成小冰晶,小冰晶会成为新的凝结核,让水蒸气凝聚起来,变成较大水珠落下,形成雨。

信心满满的兰茂尔等人携带干冰乘上飞机到天空找云,当找到合适云层后,他们将干冰撒播出去。半个小时后,一场大雨从天而降,人类历史上一项崭新尝试取得成功——通过人工干预触发云层内水汽发生变化,从而达到降雨、增雨目的,这让空中云水资源运用在缓解旱情的使命中崭露头角。

通过改良,除干冰外,人工增雨的催化剂队伍添加了盐粉、碘化银、丙烷、碘化铅、氯化钙等新成员,人工增雨方法在全世界各个国家逐渐推广普及。

如何找到那朵“化雨”的云?

并不是每朵云都具有增雨的潜质,也就是说,人工影响天气不能像一场旅行那样想走就走那般随意。那么,实现人工增雨的云要具备哪些条件呢?

一是云层厚度一般超过两千米;二是水汽丰富,凝结核充足;三是云体有较强的上升气流,外面有充足的水汽补给。这样的云层才合格,被认为具备增雨潜力。

云有冷暖之分,暖云被上升气流托举漂浮于空中,因此雨滴掉不下来;冷云因被上升气流阻碍也掉不下来。但它们都是化云为雨的“潜力股”,这时人们带上催化剂来助其一臂之力,“潜力股”得道多助,云中水资源增加,变成雨降落下来。

冷云化雨:温度低于0°C的云层。通过向云中播撒碘化银成冰剂,产生大量的人工冰核,冰核转化成冰晶,冰晶吸附水汽,凝结碰并增长,冰晶增长到一定程度就会降落,进入暖区融化成为雨滴,引发云层降水或增加降水强度。也可以向云中播撒干冰、液氮等致冷剂,云中形成-40℃区域,大量过冷水滴迅速冻结引发冰晶效应,在冷云催化过程中,冰晶凝华释放潜热,使云体温度升高,促进上升气流的发展加强降雨。

暖云化雨:0℃以上暖云,物理结构稳定,自然条件下水滴大小均匀,缺乏大水滴不易产生降水。通过向云中播撒大小适当的盐粉等吸湿剂,从而改变云滴谱分布均匀性,吸湿性凝结核在相对湿度接近100%的云雾环境中能增长成直径超过40微米的大滴,促进凝结碰并增长,生成雨滴增加降水。

相比来说,冷云催化技术为当前各国相对成熟且通用。

耍人工增雨作业的“能手”有哪些?它们各有哪些妙招本领?

空中增雨作业能手:飞机。

本领:擅长层状云云层内连续作业。飞机可携带碘化银末端燃烧器、碘化银焰弹发射器、液态二氧化碳播撒器、液氮播撒器等适用于不同作业目的的多种机载装备,将催化剂直接撒入云中,还可以对作业前后云的宏微观状态变化进行追踪监测。

特点:机动性强、携载能力强、作业面积大。

缺陷:当空中对流较强时,飞机飞行安全无法保证不能开展作业。

鉴于此,人们便开发了无人机在人工影响天气作业中的应用。目前我国已有多种无人机可携带碘化银、盐粉、尿素、液化丙烷、干冰等催化剂执行人工增雨、消雾等作业,并承担一定气象探测任务。

地面移动作业1号能手:火箭炮。

本领:擅长对较强对流云层作业。一枚火箭弹含有8~15克碘化银,火箭弹在到达七八千米高空的云中预定位置后,催化剂将被自动点燃,随着火箭弹飞行沿途燃烧,随风扩散后增雨效果开始显现。

特点:作业技术成熟,性能稳定、作业集中。

地面移动作业2号能手高炮。

本领:擅长对冷云降水进行作业。作业队伍庞大,炮位的设置地点一般在作业影响区上风方4公里内,并且在迎风坡和增雨作业云经过频次最多的路径上;周围要视野开阔,射击点远离居民区500米以上。

特点:携带催化剂量大、播撒路径长、发射高度高、操作便利、流动作业能力强等。

缺陷:火箭炮和高炮都要空域批准后才能作业,不能随时作业。

地面固定作业能手:烟炉。

本领:擅长在山区开展作业。地面烟炉作业点一般建设在海拔高度超过500米的山区,设置在迎风坡面。通过燃烧含催化剂的焰条,热量产生的上升气流将人工冰核送入云中。目前已实现自动化操作,焰条装入后,通过手机发送指令进行远程控制即可作业。除山区外,对于较难或不能申请作业空域许可的城市等地区,地面烟炉也是较好选择。

特点:不受空域影响,可以随时作业。

缺陷:为固定作业点,不能移动,作业后受影响范围有限。

来源: 原创