你离开了南京钢琴谱:人工降雨是怎么回事?

人工降雨的科学原理

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寡以及凝结核的数量、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）从而达到降雨目的。一是增加云中的凝结核数量，有利水汽粒子的碰并增大；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。

降雨的形成
在云块中，随着空气中水汽的不断补充，过饱和的水汽继续不断地在云滴上凝结和凝华，使云滴继续增大，当增大到一定程度，由于重力作用，云滴开始下落，在下落过程中，大的云滴下降速度快，小的云滴下降速度慢，因此大的云滴会赶上小的云滴，合并成更大的云滴，如此下去，云滴就象滚雪球一样越聚越大，最终落向地面，成为雨滴。
在夏季晴朗的日子里，当某地区存在暖湿时，便会产生对流运动。暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云。在下降气流控制的地方，空气绝热增温，空气相对温度较小，云无法产生，于是便形成了一朵朵的顶部凸出、底部平坦像馒头一样的淡积云，若对流继续发展，由于上升气流的中部比周围强，于是便形成了象山峦或宝塔那样的浓积云和更加宠大的犹如巍巍高山的积雨云了。

专家解释人工降雨的形成有两个必要条件，一个是当地天空中拥有水汽较丰厚的云层，第二个是大气环流的走向。而这两个条件都需要有精确的实时气象资料。

专家还否认了人工降雨会造成灾害性天气的说法，专家认为，人工降雨的原理是人为地把云层中的水汽迫降成雨，水汽本身就不丰厚，造成暴雨的几率很小。

人工降雨的科学原理

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寡以及凝结核的数量、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）从而达到降雨目的。一是增加云中的凝结核数量，有利水汽粒子的碰并增大；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。

降雨的形成
在云块中，随着空气中水汽的不断补充，过饱和的水汽继续不断地在云滴上凝结和凝华，使云滴继续增大，当增大到一定程度，由于重力作用，云滴开始下落，在下落过程中，大的云滴下降速度快，小的云滴下降速度慢，因此大的云滴会赶上小的云滴，合并成更大的云滴，如此下去，云滴就象滚雪球一样越聚越大，最终落向地面，成为雨滴。
在夏季晴朗的日子里，当某地区存在暖湿时，便会产生对流运动。暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云。在下降气流控制的地方，空气绝热增温，空气相对温度较小，云无法产生，于是便形成了一朵朵的顶部凸出、底部平坦像馒头一样的淡积云，若对流继续发展，由于上升气流的中部比周围强，于是便形成了象山峦或宝塔那样的浓积云和更加宠大的犹如巍巍高山的积雨云了。

人工影响云雨是人类控制自然的重要方面。一百多年前，我国就有炮轰雷雨云的防雹尝试。近几十年来，科学技术的进步，国内外人工影响云、雾、降水的方法取得了很大的进展。

人工降雨就是根据自然界降水形成的原理，人为地补充某些形成降水所必须的条件，促使云滴迅速凝结或并合增大，形成降水。所采用的方法，因云的性质不同，有以下几种：

（一）人工影响冷云降水

中纬度地区冬季经常出现大范围的过冷却层状云，但很少降水。夏季也经常出现云顶高于0℃层高度的积状云，其中能产生降水的也为数不多。根据贝吉龙学说，这种云之所以没有降水，主要是云内缺乏冰晶，云滴得不到增长。影响冷云降水的基本原理是设法破坏云的物态结构，也就是在云内制造适量的冰晶，使其产生冰晶效应，使水滴蒸发，冰晶增长。当冰晶长大到一定尺度后，发生沉降，沿途由于凝华和冲并增长而变成大的降水质点下降，这就是所谓冷云的“静力催化”。60年代又提出了“动力催化”试验，其依据是：在云体的过冷却（-10℃）部分，大量而迅速地引入人工冰核。当冰核转化成冰晶时，要释放大量潜热，使云内温度升高，形成或增大上升气流，促使云体在垂直和水平方向迅速发展，相应延长云的生命期，加速云内降水形成过程，从而增加降水量。静力催化与动力催化都是从影响云的微物理结构着手，所不同的是静力催化着眼于云内水的相态不稳定性，动力催化立足于影响或加强云内的热力不稳定。

在云内人工产生冰晶的方法有二种，一种是在云中投入冷冻剂，如干冰（即固体二氧化碳），在1013hPa下，其升华温度为-79℃。将干冰投入过冷却云中后，在它的周围薄层内便形成一个冷区，在此冷区内，过饱和度很大，因此水汽分子结合物能够存在和长大。试验表明，当温度低于-40℃时，即有自生冰晶。因此，在干冰周围形成了大量的冰晶胚胎，其中较大的冰晶经过湍流扩散到四周空间，以后继续成长为更大的降水质点而下落。在不同温度下，干冰所产生的冰晶数是不同的。理论计算指出，一克干冰所产生的冰晶数是随气温的降低而增加的。温度从-1℃降至-20℃时，所产生的冰晶数从5.55×1011个增到1.22×1014个，它比实验值要大些。按实验室测定，当云温为-2—-15℃时每克干冰可产生8×1011个冰晶。

另一种方法是引入人工冰核（凝华核或冻结核）。目前人们认为碘化银是一种非常有效的冷云催化剂。碘化银具有三种结晶形状，其中六方晶形与冰晶的结构相似，能起冰核作用，适用于-4—-15℃的冷云催化。每克碘化银所能产生的冰晶数视温度而定，温度低，有效冰核数目多，产生的冰晶数也多。例如当温度t=-10℃时，一克碘化银能产生1010—1012个冰核，当t=-20℃时则能产生1016个冰核。

对碘化银成冰作用的机制，多年来争论很大，有人认为水汽分子直接在AgI质点上凝华形成冰晶，碘化银起凝华核的作用。也有人认为碘化银起冻结核作用，一开始碘化银质点作为凝结核形成水滴，然后再冻结产生冰晶。另外也有人认为碘化银起接触核的作用，也就是碘化银质点与过冷水滴互相碰撞后冻结而形成冰晶。有的云雾工作者又提出这样的看法：自然界中的水汽过饱和度一般是小于1％的，当温度低于-12℃时，碘化银质点的成冰机制主要是凝华作用。当温度在-12—-5℃时，主要是起先凝结后冻结的作用。当温度等于-5℃时，起接触核的作用比较明显。

（二）人工影响暧云降水

整个云体温度高于0℃的云称为暖云。我国南方夏季的浓积云、层积云多属于这种云。在暖云中，胶性稳定状态的维持往往是由于云中缺乏大水滴，滴谱较窄，冲并作用不易进行之故。暖云内不可能有冰晶效应，促使降水形成起决定性作用的是水滴大小不均匀和冲并过程。因此，要人工影响暖云降水可以引入吸湿性核（如食盐）。由于其能在低饱和度下凝结增长，故可在短时间内形成数十微米以上的大滴。也可直接引入30—40μm的大水滴，从而拓宽滴谱，加速冲并增长的过程，达到降水的目的。或引入表面活性物质（能显著减小水滴表面张力又可抑制蒸发的物质），改变水滴的表面张力状态，以利于形成大水滴并促使其破碎，加速链锁反应，从而形成降水。

我国南方大量的野外试验中，发现在暖性对流云顶播撒大颗粒（直径大于100μm）、大剂量（每千米几十千克）的盐粉，效果很显著。对于发展快、垂直厚度大、含水量丰富而又有上升气流的暖性对流云进行反复催化，可以得到大量降水。但是这种方法消耗食盐量大，效率低。要求飞机有较大的载量。

在美国、澳大利亚和我国都曾对暖云作过播散大水滴的试验，用飞机从云顶或云下部撒水。

发现能使暖云降水有所发展，并可使薄云消散。用这种方法要求飞机有较大的载量，其效能也不如播散吸湿性物质。
参考资料：《气象学与气候学（第三版）》作者：周淑珍

人工增雨的原理是让积雨云中的水滴体积变大掉落下来，高炮人工增雨就是将含有碘化银的炮弹打入有大量积雨云的4000至5000米高空，碘化银在高空扩散，成为云中水滴的凝聚核，水滴在其周围迅速凝聚达到一定体积后降落。碘化银由炮弹输送到高空，就会扩散为肉眼都难以分辨的小颗粒。
这种人工降雨首先对环境不会造成污染，其次在炮弹升空后只会变成不到30克弹片，即使掉落也是掉在无人区，不会对人造成危害。
人工降雨的作用主要还是在于那些长时间干枯的农作物。

人工增雨，就是利用能下雨的云（低于0度的云），通过人工干预，使云里面的水滴经催化剂（液氮）催化后，促使液态水滴出现冰晶，使云的局部迅速降温，形成降水。

作业方式

人工增雨在国内主要采用高炮、火箭和飞机三种作业方式。飞机人工增雨影响范围广，但是容易受天气变化影响，成本也较高；高炮和火箭作业方式受天气变化影响小，对局部地区能够起到增雨的效果，但必须避开航线、居民和建筑物集中的地区。