人工降雨是什麼原理?

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很高興能回答您提出的問題。

一些地方雨量偏少,有云無雨,造成土壤乾旱,農作物產量受到嚴重影響,這就需要通過人工的干預來實現降雨的目的,這就是人工降雨。

人工降雨的機制

高空中的雲是否下雨,不僅取決於雲中水汽的多少,還和雲中凝結核的含量有關。而人工降雨的機制,也就是工作原理,就是通過一定的手段,在雲霧厚度比較大的中低雲系中,播散催化劑,增加雲中的凝結核數量、改變雲中的溫度、擾動併產生對流從而達到降雨目的。

人工降雨的有利氣象條件

一般自然降水的產生,不僅需要一定的宏觀天氣條件,還需要滿足雲中的微物理條件,比如,0℃以上的暖雲中要有大水滴;0℃以下的冷雲中要有冰晶。如果滿足不了必要的物理條件,天氣形勢再好,雲層條件再好,也不會下雨。所以人工降雨選擇在雲和降水過程處於發展或持續階段進行,根據經驗所得適宜人工增雨作業的天氣系統主要有冷鋒天氣、東北冷渦、切變線。這時雲層較厚,有持續上升氣流,而且雲底較低,有過冷水,冰晶數濃度較低,有利於人工增雨作業。

人工降雨的作業方式

人工降雨的核心技術就是通過專用的飛機、大炮、火箭等傳輸手段,對局部大氣雲層施加催化作用,促使雲中更多的水分變成雨滴降落下來。目前人工降雨作業中使用的催化劑通常有三類。

第一種是乾冰。乾冰的溫度是零下78.2℃,其汽化時可使周圍空氣層冷卻到零下40度左右,從而引起水汽的凝結,這種方式叫作人工冷雲增雨,關鍵是使雲內有足夠數量的冰晶,當雲冰晶和水滴(零下而未結冰的過冷卻水滴)同時存在時,水滴中的水會自動蒸發,並凝華到冰晶上,使冰晶不斷長大成為雪花,雪花繼而融化成為水滴降落到地面。



第二種是被稱為“成核劑”的碘化銀、碘化鉛、硫化亞鐵等。它們具有云中自然冰核的性質。不降雨的暖雲之所以不降雨,主要是雲中水滴太小,長不大,更掉不下去。因此暖雲人工增雨的關鍵就是將上述細粉末撒進雲層中,相當於增加凝結核的數量並干擾雲中氣流,從而有利於小水珠增大,改變浮力平衡,當上升氣流不再能承受住水珠的重力時,便形成了降雨。

第三種是吸溼劑。常用的有尿素、硝酸銨、氯化鈣等,它們可以吸附雲中的水分,然後形成較大水滴的鹽粒,本身它們的腐蝕作用很小,本身又是農作物生長的肥料,因而也是有效而實用的暖雲人工增雨催化劑。

另外,隨著科學技術的發展,人工增雨也有了不少新的方式,比如高壓電技術(原理是產生等離子體)、靜電催化(主要用於人工降雨消除霧霾)以及細菌技術等,但是應用比較廣泛的還是剛才說的三種傳統方式。

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優美生態環境保衛者



人工降雨是人工影響天氣的方式,目的是通過將降雨物質分散到空氣中,作為雲凝結或冷結核,改變雲內的微物理過程,從而改變從雲中落下的降水的數量或類型。通常是增加降水(雨或雪),但是對冰雹和霧的抑制也廣泛應用於經歷惡劣天氣條件的機場。



人工降雨也是由於自然界中的冷結核,其中大多數是細菌來源。

最常見的用於播雲的化學物質包括碘化銀、碘化鉀和乾冰。液態丙烷也已經被使用,它會膨脹成氣體。這可以在比碘化銀更高的溫度下產生冰晶。經過有希望的研究,吸溼材料的使用,如食鹽,變得越來越受歡迎。





當播雲時,當雲中的溫度在20到7攝氏度之間時,降雪增加。引入一種物質,如碘化銀,其晶體結構類似於冰,將誘導凍結成冷結核。

在中等高度的雲層中,通常的策略是基於這樣一個事實,即冰上方的平衡蒸汽壓低於水上方的平衡蒸汽壓。過冷雲中冰粒子的形成使得這些粒子以液滴為代價生長。如果有足夠的生長,粒子會變得足夠重,以至於從雲中落下來,否則不會產生降雨。這個過程被稱為“靜態”降雨。



溫暖季節或熱帶積雨雲(對流)的播種試圖利用凍結釋放的潛熱。這種“動態”播種策略假設額外的潛熱增加浮力,加強上升氣流,確保更低水平的輻合,並最終導致適當選擇的雲快速增長。


雲種化學物質可以通過飛機或位於地面的分散裝置(由高射炮或火箭發射)進行分散。飛機釋放碘化銀照明彈點燃後,隨著飛機穿過雲層的流入而分散開來。當被地面裝置發射時,微粒在釋放後被氣流順風向上攜帶。

國外研究人員將紅外激光脈衝射向空中,測試了一種電子降雨方式。實驗者假設激光脈衝會促使大氣中的二氧化硫和二氧化氮形成粒子,然後這些粒子會作為冷結核。


軍機處留級大學士


自古以來以農耕為主的國家對於下雨這件事情都是相當神聖的,僅僅在中國歷史上也不乏多次出現饑民百萬,赤地千里的情況,如何下一場甘霖成為了生死存亡的關鍵,這時候皇帝往往請國師開壇做法來求得一場大雨。西遊記裡的涇河龍王就是因為擅自修改了降雨的點數和時辰被送上了剮龍臺,難道想下點雨兒就這麼難?

明,清兩代在天壇求雨祭天

我們都知道下雨這一自然現象是隨機的,只有概率大小的說法。如果我們想要干預這一自然現象,首先勢必要了解和揭示降雨這一事件背後的科學。我們古人早就知道,想要下雨就必須有云,這一理性的分析的也是對自然最直接的觀測,直到現在對是否下雨的預測也是基於對雲層的研究。

卷積雲

如果晴空萬里,偶爾有幾朵雲高高掛起,即便沒有經驗的人也知道不會下雨。如果有大片雪白的雲朵可能意味著是個陰天,只有達到黑雲壓城城欲摧的地步,才有可能來一場大雨。這就帶出了一個概念,那就是雲層高度和降水的關係,高高掛起的是卷積雲高度在6000米以上,大片雪白雲朵高度一般在2000到6000米之間,只有最低而且含水汽較大的雨層雲才有可能下雨,它的高度一般都在2000米以下。

為什麼有云才能下雨呢?因為雲是由水蒸氣在高空遇冷凝結成的極其細微的水滴組成的,在這些水滴將要達到飽和狀態下,陽光照射才能顯現出雲朵的狀態。事實上大多數雲在這一狀態下就不會繼續發展了。如果水汽繼續凝,達到過飽和狀態,這些雨滴相互融合逐漸變重,形成雨層雲,直到空氣的浮力無法支撐這些雨滴,它們才會變成雨水落下。


我們用陸地上最常見的“鋒面雨”來舉個例子,所謂的鋒面就是兩種不同性質的氣流相互作用接觸的面。前兩天北京下雨就是一場典型的鋒面雨,原本北京上空暖溼的雨層雲是不會下雨的,但是被突如其來的大風降溫帶來的冷空氣不斷抬升,在抬升的過程中這部分水蒸氣遇冷凝結,上層形成了冰晶下層是雨滴的雲團,它們很快就演變成了較大的雨滴。受地球引力的影響,直接降到地球表面。

所以,有了這些對降雨機理的基礎研究以後,氣象學家們就可以知道哪塊雲朵下面有“雨”了,即如果雨層雲的水汽達到飽和狀態,地面還不斷的蒸發產生水汽,那就可以通過人工干預的方法使水滴凝結成雨,這就是人工降雨的原理了,其本質上是對自然界降雨的必要條件進行補充。

人工降雨的方法一般分為兩種,如果雲層的溫度高於0℃,需要在雲中播撒可以使水分凝結在一起的“凝核”和吸溼粒子,一般情況下由飛機向空中拋灑鹽粉和尿素來完成這一過程。如果雲層溫度低於0℃,就需要通過乾冰或碘化銀等作催化劑,使雲中產生大量冰晶來促成降雨。

小夥伴們看到的人工降雨彈就是通過炮彈或者火箭將催化劑帶到指定的高度釋放,這也是目前最為可控和方便的一種途徑。你要以為人工降雨彈只能降雨那就錯了,人工降雨彈大多還具有防冰雹的作用,碘化銀不僅可以使水滴凝結成雨,而且還可以使已經成型的冰雹瓦解形成沒有危害的小顆粒或者乾脆轉化成降雨。所以我們會看到某些地區本來不缺少雨水,氣象部門也要人工降雨,其目的在於防雹,而不是降雨。

但是使用炮彈也會存在一些問題,降雨彈存在3%的啞火率,這一部分啞火炮彈就會對附近的人員和動物產生危害,流彈傷人的事件也屢見不鮮。因此現在的人工降雨彈在生產出廠的時候都裝有安全裝置來保證使用的安全性。

由於人工降雨對農業和林業具有重大的意義,隨著對降雨機制的不斷研究,各國也在近些年也不斷探索新的降雨方法。相信隨著對氣象學的不斷研究,我們一定不會侷限在改變天氣這一方面,那將會是一場改變我們生產生活方式的全新革命。


製造原理



雲是由水汽凝結而成;而云的厚度以及高度通常由雲中水汽含量的多寡以及凝結核的數量、雲內的溫度所決定。一般來說,雲中的水汽膠性狀態比較穩定,不易產生降水,而人工增雨就是要破壞這種膠性穩定狀態。通常的人工降雨就是通過一定的手段在雲霧厚度比較大的中低雲系中播散催化劑(碘化銀)從而達到降雨目的。一是增加雲中的凝結核數量,有利水汽粒子的碰並增大;二是改變雲中的溫度,有利擾動併產生對流。而云中的擾動及對流的產生,將更加有利於水汽的碰並增大,當空氣中的上升氣流承受不住水汽粒子的飄浮時,便產生了降雨。


古今說史


人工降雨,又稱人工增雨。要知道人工增雨的原理,先得明白自然降雨的道理。

地面上的水蒸發成雲,但云中的水,在什麼情況下,會重新降落回地面?

我們知道,因氣候條件不同,水重新降落回地面,會以雨、凍雨、冰雹和雪等不同狀態落回地面。而其成因主要和密度有關,當雲中的水彼此聚合成密度大於空氣的液滴或者冰晶時,它就會從天上掉下來。


所以,人工增雨的原理,也就是想辦法增加雲內液滴的大小或冰晶的大小,使其密度超過空氣密度。


依據雲的溫度分為高於零度的暖雲,這種雲需要增加其雲內液滴的大小,即可降雨。而溫度低於零度的則為冷雲,這種雲需要增加其雲內冰晶的大小,或者提供凝聚為冰晶的冰核。


對於暖雲,可以通過在雲內散播水滴、能吸水的藥粉等手段,通過在雲內的碰撞與合併等複雜過程,促使水滴成長為雨滴。


對於冷雲,則可使用乾冰降溫法,促使雲內溫度驟降,強行將過冷的水滴轉變為冰晶,增大其密度。或者使用碘化銀法提供冰晶核,促使過冷的水轉變為冰晶,不過這隻對低於零下五度的雲有效。


人工增雨的實施方式可分為地面與空中兩種方法,通常都針對冷雲,因此冷雲常常過境而不變為雨水:

  1. 地面增雨:是用特製炮彈或者直接在地面燃燒碘化銀,使碘化銀的微粒隨熱氣飄升達高空充當冰晶核。
  2. 空中增雨:則直接利用飛機在冷雲中播灑碘化銀或乾冰。


一般來說,地面增雨,平均可增加10%的降雨;空中增雨則平均增加20%的降雨。


裸猿的故事


人工降雨運用雲和降水物理學原理,通過向雲中撒播降雨劑(鹽粉、乾冰或碘化銀等),使雲滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水,又稱人工增加降水。撒播的方法有飛機在雲中撒播、高射炮或火箭將碘化銀炮彈射入雲中爆炸和地面燃燒碘化銀焰劑等。是人工影響天氣中進行得最多的一項試驗。

人工影響雲的微物理過程,可以在一定條件下使本來不能自然降水的雲受激發而降水,也可使那些水分供應較多、往往能自然降水的雲,提高降水效率而增加降水量。但不能自然降水的雲能供應的水分較少,因此人工催化的經濟價值有限。

人工降雨根據自然界降水形成的原理,人為補充某些形成降水的必要條件,促進雲滴迅速凝結或碰並增大成雨滴,降落到地面。


VedioTalk


這個簡單,雨的形成是因為空氣中有灰塵,水汽就被吸附到灰塵上,當灰塵上吸的水汽越來越多時,就形成了降水。灰塵就是雨的冷凝核心。

人工降雨就是模仿這個原理,將人造冷凝核心用高射炮打到高空,含水雲層碰到冷凝核心就形成降雨,這就是人工降雨的原理。

人工降雨兩個條件,一個是冷凝核心,一個是含雨雲層。


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人工降雨是對雲中水氣的冷凝凝結,

波意爾~馬略特定律,氣體汽~液飽和度,當汽達到飽和,遇冷就會在凝結核周圍形成水液珠。凝成液態水珠,變成雨。

為了達成效果,就要有相對溼度,和凝結核。然後降溫。

自然雨是雲汽上升冷卻。人工雨,會多些選項,

總之提供凝結核,吸熱降溫,破壞雲汽結構,雲汽託不住大水滴,雨就降下來了。

可以用二氧化碳乾冰,用碘化銀,用硝化反應,硫化反應等吸熱反應。但是不同的方法,降下的雨,酸鹼度不同。有些是酸雨。有些是化肥雨。氮磷鉀肥,有很多就是在自然降雨中降下的。

除此之外,依據成雨原理,還可以“激光攪雲"增雨,“聲波震雲增雨"。

用激光束攪動雲層,使雲層失去穩定。使水汽彙集成水珠。雨滴。

用聲波炮轟擊雲層,使雲層失去穩定,落雨。

理論上還可以通過“空氣的大面積熱量丟失"而增雨,

與城市熱島效應相對稱,利用大面積“光伏冷渦"效應增雲增雨,

還可以用引雷尖塔(鐵塔,避雷針)誘導尖端放電使雲層成雨。基本原則就是從熱量,凝結核,穩定性,幾個方面著力

使雲層落雨。

這是有云汽的,那缺少雲汽的呢?

這就要開闢“雲路",“雲汽走廊"。用熱量缺口,汽壓缺口把雲團引到一定方向,可以在地面建設一條低溫路徑,製造空氣空間的一條低溫低壓走廊,俗話說水往低處流,汽順低壓走,汽會順低壓走廊流動,也可以用飛機領路,

聲波炮震雲,激光攪雲,無汙染。

硝硫反應過量會形成酸雨,適量會是化肥雨。

這些都可以人工增雨。


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人工降雨是利用冷熱相遇的原理、水蒸汽會快速泥結、變成水珠、會受到引力往下掉的原理

當天空中有云朵的時候、那是熱水蒸汽、然後發射乾冰、讓熱水蒸氣迅速遇冷結成水珠、往下掉、這樣子就下雨了、、


太陽系長兼地球名譽球長


自然降雨的形成的條件有三個:充足的水汽、降溫、冷凝核。而人工降雨的原理就是模擬自然降雨的過程,人工添加自然中欠缺的條件。

水汽:是很難進行人工干預的,所以現在的人工降雨都是在水汽充足的基礎上進行,否則只能是得不償失。

降溫:主要是使用飛機將製冷劑(例如:乾冰、液氮)播散到雲上,雲中小水滴凍結,形成許多小冰晶,從而促使更多的水汽凝結,形成降雨,落到地面。

冷凝核:主要是使用碘化銀。碘化銀會見光分解,並大量吸熱,先變灰後變黑,不溶於水和氨水,可以充當人工降雨的晶核。


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