人影科普知识(4)

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，使云中冰雹胚胎不能发展成冰雹，或者使小冰粒在变成大的冰雹之前就降落到地面。冰雹云常常是发展很旺盛的对流云。产生冰雹的主要条件是：云中要有上下强烈运动的气流，并且蕴涵大量水分。只有这样，云中小的冰雹胚胎才有发展成冰雹的足够水分供应，才有充分的机会捕捉云中水分使自身不断增大。

人工防雹的原理，就是设法减少或切断给小冰胚的水分供应。所采用的方法与人工增雨的方法类似，只是要达到防御冰雹的效果，一般需要向云中播撒足够量的催化剂，以产生大量冰晶，迅速形成更多的水滴或冰粒，造成同雹胚竞争水分的优势，从而抑制雹块的增长。通常，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撒碘化银，或用飞机在云层下部播撒碘化银焰剂。

人工消雨

人工消雨是通过在降水云团的上游地区采用大范围、大规模的人工增雨作业，使天气系统的能量加速扩散，同时使空中水滴提前快速形成，并且提前降落地面。这种方式可以使一些降水提前降落，从而保证了预定的好天气。

形成降水要有两个条件，一是云中要有充足的水汽，二是要有适当多的凝结核。因此，人工降雨的方法就是向云中引入人工凝结核。一般是采用飞机、火箭、高炮、气球和在上升气流区地面燃烧碘化银等手段，把催化剂送入云中。飞机一般飞到6000米左右高度穿云播撒催化剂。火箭、高炮则直接轰击雷雨云适当部位，弹头装载碘化银送入云中。气球下挂碘化银焰弹，升入云中零度层以上燃烧，把催化剂释放出来。对温度在零上的暖云一般使用吸湿性物质如盐粉、尿素、氯化钙等，使云中水汽变成大水滴下落成雨。对于温度低于零度的冷云则播撒人工晶核碘化银等，或者播撒干冰、液体氮气等，使冷云中冰晶数量增加而提高降水效率。

人工消雨的原理与人工降雨近似，但也有所区别。人工消雨有两种方式。一是在目标区的上风方，通常大约是60—120公里的距离，进行人工增雨作业，让雨提前下完；二是在目

标区上风方，通常大约是30—60公里的距离，往云层里超量播撒冰核，使冰核含量达到降水标准的3至5倍，冰核数量多了，每个冰核吸收的水分就少，无法形成足够大的雨滴。通俗来讲，就是让雨“憋着不下”。

人工削弱台风

工削弱台风,向台风中特定部位的对流云播撒大量的成冰催化剂，改变台风的某些结构，使最大风力减弱，以减轻其危害。有人估计，如果台风最大风力减弱10％，就会使灾情减轻20％。所以人工削弱台风试验，都是以削弱台风眼周围的最大风力为目标。 人工削弱台风的原理

在台风眼周围的云墙和离台风眼稍远的螺旋状云系内，播撒大量的碘化银（见播云催化剂），使云中产生大量冰晶和冻滴，释放冻结潜热，促进对流云发展，从而使水汽进一步凝结而继续释放潜热，造成该区域的气温上升，这样，低层气压降低，就可以使台风眼附近的气压梯度变小,最大风力减弱(见图)。同时,由于主要上升气流区向外围扩展，低层入流区也随之外移，根据角动量守恒原理，这将使最大水平风速减小。理论模式的计算结果表明，用催化的方法，能使台风眼壁向外扩展10公里，并使海面最大风速减小3～4米/秒(6～8％)。 人工削弱台风试验

美国在1947年10月对台风进行了首次播云尝试。在60年代和70年代，又先后对4个台风进行了8次有计划的播云试验，其中 4次在播撒碘化银后，最大风速减小了10～30％。但由于台风风速的自然变率较大，最大风速的这种减小，还不能完全肯定是播云的效果。在80年代,美国对台风又作了进一步探测,发现台风的云墙和螺旋状云系内过冷水含量很少(一般小于 0.5克/米3)，冰晶浓度很高(1～200个/升)，云内的铅直气流较弱(一般小于3～5米/秒)，估计人工播撒成冰剂很难产生明显的热力效应，所以用人工播云法削弱台风的可行性又受到了怀疑。

探索中的人工抑制雷电

人工抑制雷电是指设法抑制或削弱云中的雷电活动，以消除或减弱其危害的试验研究。在全球范围内，每瞬间大约有2000个雷暴活动，平均每秒产生 100次以上闪电。闪电有时会击毙人畜，毁坏建筑物，引起森林火灾，威胁航空和航天的安全，因而引起人们的重视。 人工抑制雷电的试验，开始于 20世纪 60年代初期。试验的方法主要有三种： 一、在积雨云内播撒大量成冰催化剂（见播云催化剂）。1965～1967年，美国对26块风暴云的试验结果表明,催化后比不催化的放电次数少,并且闪电持续的时间也短。有一种假说认为：播撒成冰催化剂（如碘化银）之后，云中产生大量的冰晶，使过冷水蒸发，从而减弱云中的起电过程(见雷雨云起电)。

二、在积雨云内播撒大量细小的金属针。通过金属针的电晕放电,使雷暴电荷的损耗加快,减弱电场强度，从而削弱或消除雷电。美国在1972～1973年播撒直径25微米、长10厘米的镀铝尼龙丝，使电场强度为 35千伏/米的云中产生电晕放电，从而使电场强度减弱到产生闪电所需要的强度（约300千伏/米）以下。试验表明：播撒镀铝尼龙丝之后，云的闪电次数较快的趋向于零，而不播撒的云则没有这种现象。

三、人工触发闪电。将火箭等发射到积雨云中，使云和火箭之间形成闪击，以减少雷电对保护目标的威胁。总之，人工抑制雷电的试验次数还不多，效果也不很显著，仍处在探索阶段。

人工影响天气服务内容

利用人为活动影响天气，以实现局部大气系统向有利于人类生产生活的方面转化，减轻或避免气象灾害对人类的影响是进行人工影响天气的出发点。

人工影响天气主要服务的内容有：增雨抗旱，防雹减灾，河流和水库增水，高山增雪，森林防火、灭火，植树造林、植被恢复，湿地保护，机场、公路消雾，人员财产安全和重大社会活动保障，减轻城市空气污染，减轻公共突发污染事件影响，军事活动保障等。

人工增雪及其工作原理

人工增雪的原理类似于人工增雨，但是比人工增雨的成功率更大。人工增雨可以增加大约20%的雨量，而在高山高寒地区，人工增雪却能增加30～40%的降水量。这是因为高山高寒地区，温度低，水汽容易达到饱和状态，同时，雪晶比雨滴更容易形成。只要人工给大气增加一些结晶核，比较容易促进降雪。

天上的水汽要变成雨雪降下来必须具备两个条件，一个是必须有一定的水汽饱和度（主要与温度有关），另一个是必须有凝结核。因此，人工增雪首先必须天空里有云，没有云就像巧妇难做无米之炊一样，下不了雪。能下雪的云，棸0℃以下的“冷云”。在冷云里，既有水汽凝结的小水滴，也有水汽凝华的小雪晶。但它们都很小很轻，倘若不存在继续生长的条件，它们只能像烟雾尘埃一样悬浮在空中，很难落下来。我们在冬天里经常能看到大块的云彩，就是不见雪花飘下来，因为组成这些云彩的雪晶太小，克服不了空气的浮力，降水能力很差。如果在云层里喷撒一些微粒物质，促进雪晶很快地增长到能够克服空气的浮力降落下来，这就是人工增雪的功劳。

上世纪四十年代，有人在飞机上把干冰碎粒撒到温度为-20℃的高积云顶部，结果发现雪从这块云层中降落下来。干冰很像冬天压结实的雪块。干冰的温度很低，在-78.5℃以下。把干冰晶体象天女散花似的喷撒在冷云里，每一颗二氧化碳晶体都成为一个剧冷中心，促使冷云里的水汽、小水滴和小雪晶很快地集结在它的周围，凝华成较大的雪花降落下来。 现在常用碘化银来人工降雪。碘化银是一种黄颜色的化学结晶体，平时作为照相材料里的感光剂使用。碘化银的晶体与雪晶的六角形单体尺寸非常相似，它们单体里的原子排列也十分近似，两者的晶格间距也很接近。因此，把碘化银微粒撒在降水能力较差的云层里，使它“冒名”顶替雪晶，便能让云中的水汽和小水滴在“冒名”的晶体上凝华结晶，变成雪花。

人工消云及其工作方法

用人工的方法使局部区域的云层消散的措施，是人工影响天气的试验项目之一。人们通常用飞机在过冷云中播撒碘化银或固体二氧化碳（见播云催化剂），促使云中产生大量冰晶，通过伯杰龙过程（见云和降水微物理学），使云中水滴蒸发和冰晶增长，当冰晶长成降水粒子后，下降离开云体，云层随即消散。

由于低云对航空等活动有严重影响，一些国家进行了一系列的消云试验。其中，消除过冷的层状云（包括温度低于 0C的层云、层积云和高层云）的试验，取得了一定的成效。如前苏联曾用播撒固体二氧化碳的方法消散过冷的层云，消散面积约达1000平方公里，维持时间因云的自然演变趋势、云的厚度和含水量等因素不同而异，一般在1.5～3小时以上；对过冷的层积云进行的几次大面积消云试验中,消散面积达10000平方公里，还观测了消云区地面气温的改变。

此外,用人工诱发下沉气流以消除对流云的方法,也进行过一些试验，如在短时间内对淡积云和浓积云顶部播撒大量颗粒状物质（如盐粒、水滴、沙子等），有时也观察到积云随后消散，但其作用原理和效果仍在研究之中。

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