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用炮弹打?人工增雨到底会不会污染空气?


用炮弹打?人工增雨到底会不会污染空气?

高炮、火箭、飞机……人工影响天气的装备听起来就让人感觉高大上!加上“呼风唤雨”,让人感觉“神秘莫测”。其实,人工影响天气主要是为了避免或者减轻气象灾害,合理利用气候资源,在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理过程进行人工影响,实现增雨雪、防雹等。

  那么,人工为何可以耕云播雨?人影作业中使用的催化剂会不会造成大气污染?

人工影响天气 古代就有

  人工影响天气,是在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理、化学过程进行人工影响,实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等目的的活动。

  自古以来,人们就幻想能够控制天气。中国清代的《广阳杂记》就载有:“夏五、六月间,常有暴风起,黄云自山来,必有冰雹,土人见黄云起,则鸣金鼓,以枪炮向之施放,即散去。”意思是夏天,常有暴风雨,古人见黄色的云气滚滚而来时就鸣鼓并用土炮向天空射去,使黄色的云气散开以此达到防雹的效果。这是中国古代用土炮防雹的生动描述。

  古人为了减轻冰雹对农作物收成的影响,采用主动的、人工可以控制的方法――用土炮轰击雹云,希望达到防雹的目的。可以看到,我国劳动人民很早以前就有了想人为干预天气的想法和实践,但是由于当时科学技术的落后,这些实践以失败告终。

  科学的人工影响天气是在美国朗格缪尔指导下,于20世纪40年代末在实验室的试验基础上发展起来的。

  我国水资源非常短缺,但空中云水资源极为丰富。195888日,我国在吉林省首次开展飞机人工增雨作业,开启了我国现代人工影响天气事业的新纪元。

  我们为啥可以“耕云播雨”?

  首先让我们看看云的降水机制。

  云是空气垂直运动的结果,随着空气的上升,地面的水汽也被夹带着一起上升,在这个过程中,一部分水汽蒸发掉,一部分则升入云中,会冷却而凝结,成为云中水汽的一部分。

高空的云是否下雨,不仅仅取决于云中水汽的含量,同时还决定于云中供水汽凝结的凝结核的多少。即使云中水汽含量特别大,若没有或仅有少量的凝结核,水汽不会充分凝结,也不能充分地下降。即使有的小水滴能够下降,也终会因太少太小,而在降落过程中中途蒸发。

基于这一点,人们根据云的情况(性质、高度、厚度、浓度、范围等),在适当条件下通过人工干预的方式向目标云播撒适量的催化剂,以改变云滴的大小、分布和性质,加速其生长,达到降水目的。比如向云体播撒致冷剂(如干冰、丙烷等)、结晶剂(如碘化银、碘化铅、间苯三酚、四聚乙醛、硫化亚铁等)、吸湿剂(食盐、尿素、氯化钙)和水雾等。

高空的云有暖型云(整个云体温度高于0℃,云滴的半径一般很小。)和冷型云(温度为0~-30°C的云,往往存在过冷却水滴)。对冷型云的人工增雨,常常是播撒致冷剂和结晶剂,增加云中冰晶浓度,弥补云中凝结核的不足,达到降雨目的。对暖型云的人工增雨,通常向云中播撒吸湿剂和水雾,促使云滴增大从而降下水来。

  人影作业的那些爆款装备

  想要影响高空的天气,没有高科技装备怎么行!人们创造或利用了各具特点的人工影响天气装备。

飞机:人工增雨作业飞机是云内播撒催化剂的最佳方式。飞机适合于对层状可降水云系的连续增雨作业。

不过,将飞机开到云中,并不等于播撒了催化剂,人们还需要多种机载装备, 这些机载装备包括碘化银末端燃烧器、碘化银焰弹发射器、液态二氧化碳播撒器、液氮播撒器等,适用于不同的作业目的。安装有多种播撒装置的飞机,可以将催化剂直接播入云中,还可装载探测仪器对作业前后云的宏观、微观状态变化进行追踪监测。飞机作业机动性强, 催化作业面积大,增雨效果好。

火箭与高炮:这里的大炮不是打向敌人的炮,而是射向空中的云。与飞机作业相比,火箭和高炮作业播撒催化剂集中,形成的冰核浓度高,特别适合飞机难以进入的对流云工作。

人们利用火箭发射架向空中发射含有催化剂的火箭弹,一枚火箭弹中含有815克的碘化银。火箭弹在到达七八千米高空的云中预定位置以后,催化剂被自动点燃,随着火箭弹飞行沿途燃烧,“线源播撒”,随风扩散。

高炮则是防雹专业户,炮弹射向云中,在云中爆炸,把催化剂播撒开来,同时爆炸产生的冲击震动也起到一定的消雹作用。

地面烟炉:火箭、高炮等人工影响天气作业总会引发很大的动静!相比之下,安静燃烧的地面烟炉是最“ 沉默”的人工影响天气装备。

人工增雨地面烟炉常用于山区地形云的作业。作业人员将其设置在迎风坡面后,根据气象条件的变化,利用计算机发出检测、点火信号,燃烧含催化剂的焰条,通过热量产生的上升气流将人工冰核送入云中。除了山区以外,对于较难或不能申请作业空域许可的城市及周边区域,地面烟炉也是非常适宜的。

人影作业会污染大气吗?

  许多人担心人影作业中使用的催化剂会不会造成污染?

  其实,人影作业采用的催化剂主要是干冰(固体二氧化碳)、液氮、碘化银等,这些催化剂具有很高的成冰能力,每次作业只需要少量。以常用的冷云催化剂来说,干冰、液氮汽化后成为二氧化碳和氮气——都是空气的主要组成部分,因此它们都是“生态安全催化剂”,当然不会污染环境。

  另外,长期监测发现,飞机人影作业和火箭人影作业等使用的碘化银用量非常小,作业区域水体和土壤中积累的银离子浓度远低于世界卫生组织规定的浓度。所以,正确使用人影催化剂不会造成环境污染。

本文来源:中国气象科普微信公众号

 
 

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