什么样的云彩会下雨？( 二 ) _小知识

地球大气所有的运动都是靠太阳提供的能量驱动，据大气科学估计，每年太阳提供给地球的能量约为40 000个单位，其中用于地面蒸发的能量约为10 000个单位，而在成云过程中用于抬升气块运动的能量约为100个单位。因为人类只撑握1个单位的能量，面对蒸发过程和成云过程所涉及巨大的能量，人类显然是无能为力的。
但很幸运，大气科学也发现成雨过程实际上是不涉及到能量需求的，它的效率高低主要和云中的微物理结构有关，因此我们可以适当地改变云中的微物理结构，调整它的成雨过程的效率，从而达到增雨或减雨的目的。这就是我们搞人工增雨的基础。
【什么样的云彩会下雨】
人工增雨作业是希望通过人类的干预，改变云中的微物理结构，从而提高成雨过程的效率，使地面降水量增加。为此我们需要了解在自然云中，雨滴是怎么形成的? 即在自然条件下成雨过程是怎样在进行的?
大气科学的研究指出，成云过程中形成的云滴或冰晶都很小，其直径在10微米左右，这种颗粒在具有上升气流的大气中是不可能落到地面的。要使云中的云滴长大为雨滴（直径至少为200微米，甚至1毫米）需要两个过程，一是凝结增长过程，但由于这一过程的效率随云滴直径增加越来越低，对直径大于10微米的云滴来说，就很难通过凝结实现体积的增长了；另一种是碰并增长过程，如果云中粒子的大小不同，则大粒子的下降速度会大于小粒子，因此它会追上小粒子并且和它碰撞、并合（简称“碰并”），使大粒子下降一路上的小粒子都并到这个大粒子中去，从而迅速变大，而且粒子越大它的碰并增长效率越高。自然界的降水粒子，无论是液态的雨滴还是固态的雪花、霰、冰雹主要都是通过这一过程形成的。
既然自然界有形成降水粒子的过程，为什么有的云就会下雨，而有的云就不下雨呢? 这里面的关键就在于云滴微物理结构的差异，也就是云中粒子大小分布的差异。前面关于云滴碰并增长的模型可以看到，云中要发生碰并增长，云滴一定要有不同大小，这才能发生大云滴追上并碰并小云滴的现象。如果云中粒子大小都相同，它们都以相同的速度运动，谁也追不上谁，也就谈不到让大粒子很快增大的情况，这种情况我们说云是处于胶性稳定状态，没有粒子会增大为雨滴，降水也就不可能产生。
平常我们常常可以看到云飘浮在天上，有时云层也相当厚（看起来比较暗），但就是不下雨，这种云就应当是处于胶性稳定状态。那么怎么去改变这种情况呢? 我们可以人工地在云中增加一些大滴，破坏云中的胶性稳定状态，这样就可以使云中碰并过程开始进行，很快地形成降水粒子。当然，事情也要从两个方面去思考。云中若没有大粒子，处于胶性稳定状态，降水就不易形成；但如果大粒子很多，是不是对降水的形成就一定有利呢？这也不一定。如果大粒子太多，它们都去争食那些有限的小云滴，而小粒子是有限的，结果谁也长不大，可能最后还是无法形成有效的降水。因此说为了要让处于胶性稳定状态的云体尽快产生降水，要向其中播撒适当数量的大云滴，但若大云滴太多了，反而会阻止降水的发生了，这就成为消雨了。
【如何实现人工增雨】
那么怎样向云中播撤大云滴呢？直观的想法就是直接播撤30～50微米的水滴，但其效率是很低的。目前人工增雨作业是针对云体条件，采用播撒适当数量的暖云催化剂或冷云催化剂。
对暖云，也就是温度高于零度的云，这种云全部是由液态水滴组成的，我们选用有一定尺度（直径为几微米）的吸湿性颗粒物作为暖云催化剂，让它们到云中迅速地吸收水气而形成大云滴。目前更多地是用氯化铵等无机盐甚至某些有机化合物，只要它们对水汽的吸收能力强，而且容于分散成小颗粒就可以考虑试用。

什么样的云彩会下雨？( 二 )

猜你喜欢