什么是人工降雨?
人工降雨在我们的日常生活中已经越来越普遍了,极大地惠及着我们的生活。其实人工降雨,准确来说应该被称为“人工增雨”。
因为依照人类目前科技能力,还无法实现“无中生雨”,只能在有富含水汽的云层的前提下,改变雨量的大小,可以使雨量偏小的雨变得雨量大一些,再由中雨变成大雨、暴雨这样的情况。
人工增雨所需条件:1.水汽条件,即在一定高度的高空上,最好具有富含水汽的云层。
2.上升运动,因为上升运动会把水汽带到高空凝结形成云(水蒸气不断抬升,先遇热再遇冷,导致部分水蒸气饱和而被析出,这就是我们看到的云),然而只有这样才能达到降水的条件。
3.骤降的温度,要让云层中的水汽凝结成雨降落下来,就要有一个骤降的温度,比如利用干冰升华时瞬间带走大量的热而降低环境温度催云成雨。
4.凝结核,这是指凝结过程中起凝结核心作用的固态、液态和气态的气溶胶质粒,因为水汽的凝结需要一个附着体,如果没有凝结核,水汽不能有效地凝结。
5.足够的冰晶,云中的水滴十分细小,可以长期稳定地悬浮在空气中,如果没有足够的冰晶,天空就只是有云无雨的状态,而向云雾中播撒碘化银粒子,就是为了产生足够多的冰晶。
人工增雨和自然降雨其实是非常相似的,都是依靠云层中的水蒸气的凝结在一起,最后下坠。
人工增雨是根据不同云层的物理特性,比如云的厚度、高度、云中水汽含量的多少以及温度等等,来选择合适时机,用飞机、火箭弹等方式向云中播散干冰、碘化银、盐粉等催化剂,促使云层降水或增加降水量,从而达到降水的目的。
人工增雨分为暖云降雨与冷云降雨。
暖云降雨:暖云顾名思义就是温度高于0℃的云,要使暖云降水或增雨,就要在云中播撒盐粉、尿素等吸湿性粒子,使暖云中获得一部分大的水滴。
作为重力碰并( 由重力原因造成的碰撞和合并过程)的启动物,破坏掉暖云原来的稳定性,达到大小水滴共存,然后云滴会在大气的上升、下降及乱流混合作用下发生相互碰撞,并合并成较大云滴,从而形成降水。
冷云降雨:冷云即温度低于0℃的云,冷云降水就要用飞机等播撒干冰、碘化银等催化剂,使自然云中产生大量冰晶(水汽在冰核上凝华增长而形成的固态水合物),然后冷云上部的冰晶密度会增大,从而达到促成或增加降水的目的。
综上所述,人工增雨分为两个形式,但都需要利用飞机,火箭来发射一些催化剂,促使云层中的水能够尽快的凝结到一起。
人工增雨的工程复杂,对设备以及催化剂都要求都比较高,因此人工增雨的成本肯定不低。要想实现降雨,那首先就要释放气象气球收集云层的冷热程度,建立降雨模型。
因为增雨分为冷云和热云,形成机理自然就不一样,所以使用的催化剂也不一样,而热云降雨的催化剂是盐、尿素之类的,成本相对于冷云增雨所需的干冰、碘化银来说,价格相对较低。
其次降雨所需要的火箭炮、飞机、发射台都是钱,比如一枚降雨弹,也就是火箭弹、飞机弹在2000到4000元不等,而火箭发射架的费用更是达到了惊人的20万元。
人工降雨起初的成本是非常高的,而且还资源浪费,但如今人工增雨的技术已经越来越娴熟了,不过即便人工增雨的技术在提升,人工增雨依旧是一笔不小的花销。
就拿我国上海市第一次实施人工降雨来说,费用就达到了470万元,其中降雨需要的催化剂费用占据了近10分之一的花销。
自1958年以来,我国的人工增雨试验取得了很大的成效,如2016年,这一年我国人工增雨就达615亿吨,为农业生产、生态文明建设和防灾减灾做出贡献。
一般情况下,人工增雨的时间都会维持在一个小时左右,而一个小时就要花费那么多钱,听起来真是肉疼!但人工增雨可以有效解决旱情,因此人工增雨是有利也有弊的。
2022-09-08
首次实现人工降雨的科学家是杰出的美国物理化学家欧文?朗缪尔。1881年1月31日,欧文?朗缪尔生于美国纽约市布鲁克林。朗缪尔从小对自然科学和应用技术极感兴趣。他年轻时就有一个伟大的理想:实现人工降雨,使人类摆脱靠天吃饭的命运。朗缪尔十分理解干旱季节时农民盼雨的心情,面对农民求雨的目光,面对茫茫无际的蓝天,他经过深入地研究,终于搞清了其中的奥秘。
云是由水汽凝结而成。而云的厚度以及高度通常由云中水汽含量的多少以及凝结核的数量、云内的温度所决定。一般来说,云中的水汽胶性状态比较稳定,不易产生降水,而人工增雨就是要破坏这种胶性稳定状态。通常的人工降雨就是通过一定的手段在云雾厚度比较大的中低云系中播散催化剂(碘化银)从而达到降雨的目的。一是增加云中的凝结核数量,有利水汽粒子的碰撞并增大。二是改变云中的温度,有利扰动并产生对流。而云中的扰动及对流的产生,将更加有利于水汽的碰并增大,当空气中的上升气流承受不住水汽粒子的飘浮时,便产生了降雨。
原来,地面上的水蒸气上升遇冷凝聚成团便是“云”。云中的微小冰点直径只有0.01毫米左右,能长时间地悬浮在空中,当它们遇到某些杂质粒子(称冰核)便可形成小冰晶,而一旦出现冰晶,水汽就会在冰晶表面迅速凝结,使小冰晶长成雪花,许多雪花粘在一起成为雪片,当雪片大到足够重时就从高空滚落下来,这就是降雪。若雪片在下落过程中碰撞云滴,云滴凝结在雪片上,便形成不透明的冰球称为雹。如果雪片下落到温度高于0℃的暖区就融化为水滴,成为雨。但是,有云未必就下雨。这是因为云中冰核并不充沛,冰晶的数目太少了。在当时人们中流行着一种观点:雨点是以尘埃的微粒为“冰”,若要下雨,空气中除有水蒸气外还必须有尘埃微粒。这种流行观点严重地束缚着人们对人工降雨的实验与研究。因为要在阴云密布的天气里扬起满天灰尘谈何容易。朗缪尔是个治学严谨、注重实践的科学家。开创了运用云和降水物理学原理,通过向云中撒播催化剂(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。其原理是通过撒播催化剂,影响云的微物理过程,使在一定条件下本来不能自然降水的云,受激发而产生降水;也可使本来能自然降水的云,提高降水效率,增加降水量。撒播催化剂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。
人工降雨需要具备充分的条件。一般自然降水的产生,不仅需要具备一定的宏观天气条件,还需要满足云中的微物理条件,比如:0℃以上的暖云中要有大水滴,0℃以下的冷云中要有冰晶。没有这个条件,天气形势再好,云层条件再好,也不会下雨。然而,在自然的情况下,这种微物理条件有时就不具备,有时虽然具备但又不够充分。前者根本不会产生降水,后者则降雨很少。此时,如果向云中播撒人工冰核,使云中产生凝结或凝化的冰水转化过程,再借助水滴的自然碰并过程,就能产生降雨或使雨量加大。
“天有可测风云”,其含义不仅在于“人工降雨”,它还启发人们能合理地进行人工控制天气。朗缪尔对此也作了研究,他希望在暴风雨来临之前,运用人工控制的方法,将它消灭在萌芽状态。这一设想不仅合理而且可行,现在已得到了广泛应用。