人工影响天气的历史及原理.doc

人工影响天气的历史及原理 自古以来，人们就幻想能够控制天气。17世纪末,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。”这是中国古代用土炮防雹的生动描述。然而科学的人工影响天气是在美国的诺贝尔奖获得者朗格缪尔指导下，于20世纪40年代末在实验室的试验基础上发展起来的。1946年美国的谢弗用干冰对层积云进行催化试验，发现云中过冷却水滴很快转化为成群的冰晶，不断增大并从云底下落，在云中留下一个明显的空洞。接着，谢弗和万涅古特发现了可使过冷云中产生冰胚的催化剂-碘化银。至今，与某些化学物质复合产生的碘化银仍然是普遍使用的播云催化剂。目前全世界已经有多个国家开展了这项工作，特别是美国、俄罗斯、以色列、乌克兰等国家的气象部门通过长期深入的科学试验研究，已经掌握了当地的云雨特点，并且发明了一整套相应的人工增雨技术，将其作为一项气象业务长期开展起来。我国的人工增雨始于年。当时吉林省等地遭遇百年未遇的大旱，国家和吉林省的有关科学家们在地方政府的支持下，开展了第一次飞机人工增雨试验，以后全国大部分地区便有组织地开展起来。现在，我国已经在多个省、自治区和直辖市开展了这项工作。年至年，我国在福建省古田水库开展了为期年的高炮人工增雨随机试验，取得了相对增雨的良好效果。进入世纪年代，我国的人工影响天气进入新的发展阶段，人工增雨、防雹作业规模跃居世界前列。一方面作业规模迅速扩大，各级政府对人工影响天气作业的投入也持续增加；另一方面，服务领域也不断扩展，黄河上游龙羊峡水库增水作业、上海八运会人工消雨试验、云南世博会消雨作业等，都取得了明显的效果。截至年，全国已有个县开展了高炮、火箭增雨防雹作业，拥有高炮余门，新型火箭发射装置近台；个省开展了飞机人工增雨作业，飞行作业多架次。目前，我国人工增雨作业面积达万平方公里左右，防雹作业保护面积万至万平方公里，每年投入经费总计超过亿元。人工影响天气可以分为：人工防雹、人工增雨、人工消云、人工消雾等等。人工影响天气的原理及可行性分析首先明确一下人工影响天气的定义。人工影响天气是指在一定的有利时机和条件下,通过人工催化等技术手段,对局部区域内大气中的物理过程施加影响,使其发生某种变化,从而达到减轻或避免气象灾害目的的一种科技手段。对局部大气中云的微物理过程施加人工催化影响，使之朝着人们希望的方向发展，达到趋利避害的目的。它包括人工增雨、人工防雹、人工消云、人工消雾、人工削弱台风人工防霜冻、和人工控制雷电等。这些技术的科学基础已被大量的室内实验、数值试验研究和外场试验所证实。自然天气过程的能量十分巨大。一次风暴凝结的水量约为 1000万吨的量级，其凝结潜热为2.51016焦耳，相当于燃烧 480万桶石油的热量。台风中的水汽每分钟释放的潜热，相当于爆炸20个百万吨级核弹所放出的能量。如果直接耗费如此巨大的能量来制造或消灭一个天气过程,实际上是不大可能的,经济上也是不合算的。所以必须寻找自然天气过程中可利用的条件，用少量的耗费促使它们向预定方向转化。人工影响天气的途径，主要是利用云的微物理过程。例如在温度低于 0C的云中存在着大量未冻结的水滴，利用播撒成冰催化剂可使水滴转化为冰晶并释放潜热，从而改变云的微物理过程和热力、动力结构。用这种方法进行人工影响天气，耗费比较小，效益可能很大。以人工增雨为例，讲述一下人工影响天气的大致过程。其途径有很多，最主要的方法是播云，即用飞机、火箭或地面发生器等手段向云中播撒碘化银等催化剂，改变云的微结构，使云、雾、降水等天气现象发生改变。按对象的性质不同,播云所用的催化剂也不同,其催化过程可分为两类：冷云催化。温度为0-30C的云中，往往存在过冷却水滴，若在这种云中播撒碘化银或固体二氧化碳（又称干冰）等成冰催化剂，可以生成大量的人工冰晶。这类催化剂的成冰效率很高,1克催化剂就可生成数量级为1万亿个的冰晶，使1立方公里云体内产生浓度为1个/升的冰晶。在某些云中，人工冰晶通过伯杰龙过程可形成降水，从而达到人工降水的目的。在强对流云中，人工冰晶能长大成冰雹胚胎，同自然冰雹争夺水分，使各个冰雹都不能长成危害严重的大雹块，这样可达到防雹的目的。在过冷云（雾）中，人工冰晶使云（雾）滴蒸发而自身长大下落，又可达到消云（雾）的目的。在冷云催化过程中释放的巨大潜热会改变云的热力、动力过程，着力于这种动力效应的催化称为动力催化。动力催化可使某些对流云的云体发展而增加降水。而2008北京的北京需要的是减少降水。这就要气象工作者进行人工消云的作业，消除可能带来降雨的云系，从而避免雨水。用人工的方法使局部区域的云层消散的措施，是人工影响天气的试验项目之一。人们通常用飞机在过冷云中播撒碘化银或固体二氧化碳，促使云中产生大量冰晶，通过伯杰龙过程，使云中水滴蒸发和冰晶增长，当冰晶长成降水粒子后，下降离开云体，云层随即消散。由于低云对航空等活动有严重影响，一些国家进行了一系列的消云试验。其中，消除过冷的层状云（包括温度低于 0C的层云、层积云和高层云）的试验，取得了一定的成效。如苏联曾用播撒固体二氧化碳的方法消散过冷的层云，消散面积约达1000平方公里，维持时间因云的自然演变趋势、云的厚度和含水量等因素不同而异，一般在1.53小时以上；对过冷的层积云进行的几次大面积消云试验中,消散面积达10000平方公里，还观测了消云区地面气温的改变。此外,用人工诱发下沉气流以消除对流云的方法,也进行过一些试验，如在短时间内对淡积云和浓积云顶部播撒大量颗粒状物质（如盐粒、水滴、沙子等），有时也观察到积云随后消散，但其作用原理和效果仍在研究之中。空气污染对气候及天气的影响北京城的环境问题一直是备受关注的焦点。在以前，北京的空气、绿化、食品安全等问题，往往是国外主流媒体批评的重点。而北京奥组委这几年也开始对市内的环境进行翻天覆地的“再创造”。从绿化开始，大规模的植树造林，新的奥运村旁，就有一个新的森林公园。从湖库引水，兴建大型人工湖（奥运设施）。除此之外，节能减排也在每日的日程表之列。大力推行公共交通，增加公交车、地铁等公共交通设施的运输能力，还向欧洲学习，提供廉价的自行车出租服务。“好运北京”期间实行的“机动车单双号上路制度”，也极大地缓解了交通及环境的压力。日渐繁华的都市会产生大量的二氧化碳，浓度逐年增加的二氧化碳会引起“温室效应”