大气降水是陆地水资源的主要来源,自然降水来自于空中水汽,而空中水汽像一条“天河”在我国上空流过,大部分并未形成降水落到地面,实际转化为地面降水的不到20%,因此大气水资源开发潜力巨大。努力发展人工影响天气(简称人影)关键技术,积极开发利用大气水资源,人工让一部分水汽留下变成雨雪补充自然降水具有十分重要的战略意义。我国现代人工影响天气事业从1958年开始,经过了六十多年的风雨历程,不论是业务规模还是技术水平,都得到了长足的发展,我国已跃居世界人工影响天气大国,人工影响天气在抗旱增雨、防雹、森林防灭火、降低空气污染、生态修复等方面发挥了显著作用。与此同时,关注人工影响天气的人也越来越多,下面就为您介绍一下我国现代人工影响天气的主要方式手段。
首先我们来详细说一说国内应用最广泛的火箭防雹增雨。这种人影作业就是以火箭作为运载工具将碘化银(AgI)、干冰等催化剂送入云中适当位置进行播撒,流程大致如下:
作业指挥人员综合分析作业区域的实时气象资料,确定作业范围,播撒区用弹量,火箭发射的仰角、方位角;作业空域得到批准后,启动火箭发射装置,火箭飞离发射架后按照预定的弹道飞行,到达目标云层;在时序控制器作用下,催化剂播撒器开始工作,按弹道轨迹在云中进行催化作业,播撒碘化银或固体二氧化碳(又称干冰)等成冰催化剂,可以生成大量的人工冰晶,经播撒后在云层中形成立体催化带,这些人工冰晶作为凝结核可以增加降水,从而达到人工增雨的目的,在强对流云中,人工冰晶能长大成冰雹胚胎,同自然冰雹争夺水分,使各个冰雹都不能长成危害严重的大雹块,这样可达到防雹的目的;火箭弹在下降段,到达适时规定速度后,在时序控制器作用下,回收仓开始启动,火箭弹残骸在减速伞的作用下下落,落到地面的落速不大于8米/秒。由于增雨火箭发射方向必须是人员活动少的区域,所以火箭弹残骸对地面人员安全基本没有影响。
我国使用的防雹增雨火箭作业系统一般分为车载和地基固定点作业两种类型,车载式火箭作业系统是将火箭发射装置装载到汽车上,所以有较好的机动性。
目前我国国内防雹增雨火箭弹在云中播撒碘化银的方式主要有燃烧线播撒式、燃烧体播撒式和燃烧线体结合播撒式。燃烧体播撒式是一种新型高效的播撒方式,瞬间影响云层范围大,播撒效率高。以ZBZ-HJ12千米高效防雹增雨火箭弹为例,其组成有5大部分即催化剂播撒器、时序控制器、回收仓、火箭发射机及尾翼稳定装置。
下面讲讲最为高大上的飞机人工增雨。
采用有人飞机或无人机播撒碘化银焰雾,可遥控悬挂在机翼下的特制发生器,使从中喷出的碘化银丙酮溶液燃烧;也可遥控悬挂在机翼下碘化银焰弹的发射或碘化银焰条。在有人飞机上也可安装其它播撒设备,播撒小颗粒状的干冰或液氮、液态二氧化碳等冷却剂或吸湿性粒子。机载作业装备主要有: AgI 末端燃烧器、AgI 焰弹发射器、AgI 发生器、液态二氧化碳( LC) 播撒器、LN 播撒器以及盐粉、尿素播撒器等。飞机的机动性强,可直接将催化剂播入云中预定部位,播撒均匀,覆盖范围广,是云内播撒的最佳平台。适合人工影响天气探测和作业的飞机,主要考虑其有效载重、最大升限、最大航程、巡航速度、续航时间等技术性能。目前我国人工增雨作业使用的飞机机型主要有 Y-7(运-7)、Y-12(运-12)、An-26(安-26)、Y-8(运-8)、 Cheyenne-ⅢA(夏延-ⅢA)、Citation X(赛斯纳)、MA60(新舟60)等。飞机来源主要通过租用方式解决,也有部分省份购置了国产飞机。
再来谈谈资格最老的高炮人工影响天气。高炮作为人工影响天气的主力装备,在我国人工影响天气作业中沿用了数十年,目前主要用于预防冰雹灾害,在保护烟叶种植、水果和粮食生产方面发挥了巨大的作用。作业装备主要是37毫米高射炮,这些高炮一般都是由部队退役转到民用。“65 式”双管 37毫米高炮发射人工增雨防雹炮弹到斜距2000~6000米的冰雹云中,炮弹爆炸产生冲击波使云中的垂直运动气流减弱,同时在碘化银催化作用下增加降水,减少或切断给小雹胚的水汽供应,这两个因素抑制雹块的增长,以此达到防雹的目的。
近年来,为克服37毫米高炮安全性和可靠性低、射高较低、催化剂装载量有限等不足,经过数字化改造的57毫米高炮逐渐开始使用。
最后聊聊人影后起之秀碘化银燃烧炉。
在我国地面布置碘化银燃烧炉是近几年逐渐发展起来的人影作业方式,在山区碘化银借助一定时段沿山坡抬升的上升气流输送入云。这种方式的优点是经济、简便,无需申请空域和值守,可远距离遥控,长时间播撒,适宜经常有地形云发展、交通不便的山区增雨(雪)、防雹作业。在长白山风灾区近2000米海拔高度区域设置的碘化银燃烧炉增雨、增雪效果非常明显。
随着东北区域人工影响天气能力建设工程等一批重点项目的推进实施和人工影响天气装备生产企业加强对电子、通信、航天、互联网等传统及新兴技术的集成应用,我国将不断发展精准可靠、播撒能力强、方便灵活的运载工具,提高作业能力和技术水平,形成现代化的人工影响天气作业体系。
来源: 吉林科普微窗
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