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人工消云减雨

/artificial cloud dissipation and rain suppression/
条目作者濮江平

濮江平

最后更新 2023-05-09
浏览 147
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采用人工干预方法促使局部地区云滴浓度减弱消散或在特定地区特定时间段内减少降水的措施。

英文名称
artificial cloud dissipation and rain suppression
所属学科
大气科学

人工消云应用方面,俄罗斯(包括苏联时代)于20世纪多次采用多批次大吨位飞机区域性连续播撒盐粉、尿素、水泥等吸湿性物质的工程化作业,抑制云内上升气流和吸湿形成大云滴脱离云体下落,降低了云粒子浓度,宏观上产生了“消云”的效果。俄罗斯于1995年反法西斯胜利50周年纪念活动中在圣彼得堡采用大规模飞机机群播撒水泥消除层状云取得了成功。中国空军分别于1984年、1988年、1998年开展过小规模的人工消云试验,采用中小型运输机播撒吸湿性核消云取得了初步的成效。2009年新中国成立60周年国庆阅兵进行了工程化大规模飞机消低云试验,取得了宏观上的消云效果。当时改装了5架“运八”中型运输机和5架“安-26”小型运输机,分别运载6.8千克精细盐和3千克吸湿性树脂,沿阅兵基准航线90千米路径,间隔5千米分别播撒催化剂,播撒流量为2.5~5千克/秒,作业高度为1500米,飞行速度保持在350千米/时。为空中梯队的集结队形调整开辟了一条无云通道。在人工消减雨方面,中国开展的事例比较多,如北京2008年奥运会开幕式期间气象部门曾经对对流云进行过大规模火箭过量播撒试验,抑制了降水过程,保障了奥运开幕式和闭幕式的顺利进行。2014年南京第二届青年奥林匹克运动会江苏省气象局组织了人工消减雨试验,采用3架飞机在保护区场馆外围进行探测和播撒碘化银(AgI),在地面采用多架火箭向云中发射大量含AgI火箭弹,也起到了一定的抑制降水作用。

形成云必须具备两个基本条件:水汽的聚集和动力抬升冷却促使水汽饱和凝结,破坏其中任意一个条件云就会消散,影响能见度主要是高浓度小云滴粒子。人工消云对象主要是系统性弱层状低云或小的孤立对流云。强对流云能量释放巨大,技术水平尚无法人工消除。人工消云催化剂普遍采用人工冰核、致冷剂和吸湿性巨核作为冰晶或大水滴生成物,目的是启动重力碰并过程并诱发下沉气流抑制云的生成条件。

对于冷低云,人工消云作业一般采用播撒人工冰核、致冷剂,促使过冷水滴冰晶化凝华增长下落,消耗了大量过冷水小云滴,降低云滴浓度从而改善云中能见度。

对于暖性低云,人工消云作业主要是采用飞机播撒较大粒子谱的吸湿性核催化剂,如盐粉、尿素、吸湿性树脂甚至水泥等,其核心作用是产生沉降气流与吸湿作业。同时破坏上述两个条件。采用吸湿性核催化剂方法消云需要大吨位运输机在云顶播撒催化剂,作业效率要比人工增雨作业低很多,需要多架次反复大规模作业才能在宏观上看到“消云”作用。

人工消减雨机制主要是调控特定区域的降水时机,在目标保护区上游天气地区进行适量播撒催化剂,通过飞机人工增雨作业促使提前降水释放能量,而在临近保护目标区附近实施地面火箭作业过量播撒催化剂,形成高浓度冰核争食过冷水粒子,抑制大滴形成,从而可以实现推迟降水粒子形成过程,宏观上使保护区内消除了降水或削减了降水量。

为提高人工消减雨作业效率和效果评估,必须在保护区及上游天气地区建立较为密集的地面雨量站网和毫米波云雷达、多普勒双偏振天气雷达探测网,以保证云系过程的无缝隙监控,为实施人工消减雨飞机和地面作业提供高时空分辨率云结构及其演变的依据。同时,要设计建设合理布局的地面火箭作业网及通信交通工具等指挥网完成消减云雨作业。

形成云需要大量能量汇聚,人类无法控制积聚如此大能量,故无法做到人工“造云”,但却可以分散能量的聚集,达到人工“消云”的目的;而降水却是能量释放过程,也无法阻止这类能量的释放。广义上无法做到适时的人工“消雨”,但对于固定目标区的特定时间段却可以人工干预“提前”或“延迟”降水现象的发生。

人工消云和人工消减雨尚处于试验研究阶段,对于强天气系统,如强锋面冷风降水、热带气旋降水和小尺度强对流雷暴等很难实现人工消雨。但人工消减雨试验中降水区域此消彼长的现象依旧值得深入研究并加以利用。

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