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人工影响天气试题
一、填空题(40分)
1、《人工影响天气管理条例》自2002年5月1日起施行,共计 22条。
2、实施人工影响天气作业,作业地的 气象
主管机构应当根据具体情况提前公告,并通知当地公安机关做好安全保卫工作。
3、运输、存储人工影响天气作业使用的高射炮、火箭发射装置、炮弹、火箭弹,应当遵守国家有关武器装备、爆炸物品管理的法律、法规 。
4、火箭发射控制器的检测电路与升压电路相互(独立),检测电路用于检测火箭外线路(电阻),升压电路只在发射状态下用于控制火箭的(发射)。
5、在非作业期间,人雨弹、火箭弹应当由县级以上气象主管机构统一组织清点回收,由军队、当地人民武装部协助存储,作业站点禁止存放。
6.火箭发射架的导轨起(定向)作用,可以调节其(方位)和(仰角),要求在使用和移运中不(变形)。
7.火箭弹的4个主要组成部分为(发动机)、(尾翼)、(播撒装置)、(伞航)或(自毁装置)。
8、实施人工影响天气作业使用的火箭发射装置,由省、自治区、直辖市(气象主管机构)组织年检;年检不合格的,应当立即进行检修,经检修仍达不到规定的技术标准和要求的,予以(报废)。
9、经批准的作业站点,必须调查和掌握火箭射程范围内的城镇、厂矿企业、村庄等人口稠密区的分布情况,绘制安全射界图。作业时,火箭的(发射方向)和(角度)应避开上述地点,减少意外事故的发生。
10、作业指挥人员和作业人员应遵守作业规程和业务规范,按照作业装备的(使用方法)和(程序)进行操作、排除故障,禁止违规操作。
11、发生重大安全事故和违法、违规事件时,必须及时(逐级上报),不得(隐瞒不报、谎报和拖延不报)。
12、作业时,严禁超时作业。在申请的作业时间内未完成作业,应(立即停止);需继续作业的,重新申请(作业时间),批准后方可继续作业。
13、作业时,发射方向应在(射击方位坐标图)界定的范围内,严禁向城镇、人口稠密区、油库、重要电力设施等方向射击。
14、公告要通过(广播)、(电视)、(报刊)、(布告)等方式,广泛宣传公告内容,使作业区人民群众了解作业时的注意事项,最大程度地避免意外事故的发生。
15.《人工影响天气安全管理规定》第四条规定,对于已取得上岗证的作业人员,每年应在作业期前(培训)、(考核)和(上岗证)年度注册,未通过(考核)的,取消其上岗证。
二、单项选择题(25分)
1、作业点设置应离居民点500以上
(A)300米;(B)500米;(C)1000米;(D)2000米。
2、火箭弹移运时要求有包装,应使火箭弹的轴向与运行方向(垂直)。
3、(A)平行;(B)垂直;(C)倾斜;(D)任何取向均可。
3.《人工影响天气安全管理规定》第十八条规定,地方各级气象主管机构应当制定人工影
响天气作业安全事故处理预案。发生(C)时,必须及时逐级上报,不得隐瞒不报、谎报和拖延不报。
(A)哑弹;(B)申请不下空域;(C)重大安全事故和违法、违规事件;(D)降水停止。
4.进行火箭人工增雨、防雹作业时,一般火箭发射架的仰角应选择在以下哪个范围?A
(A)45°~65°范围;(B)45°~80°范围;(C)30°~65°范围;(D)﹥45°范围。
三、简答题(20分)
1.当前,我国的人工影响天气管理法规主要包括哪些?
答:主要包括《中华人民共和国气象法》;《人工影响天气管理条例》;国家、国务院气象主管机构关于人工影响天气的规范性文件和规章制度;各省、自治区、直辖市气象主管机构制定的人工影响天气有关各项规章、制度、业务流程等。
2.《人工影响天气安全管理规定》第四条规定,作业人员的培训内容应包括哪些?
答;主要包括有关法律、法规和规定,作业业务规范,作业装备、仪器操作技能和安全注意事项;基本气象知识。
四、论述题(15分)
请论述地面增雨外场作业实施流程
答:
1、指挥中心下达准备作业指令;
2、作业人员根椐指令到达作业地点;
3、调整发射装置;
4、装火箭弹;
5、作业人员向指挥中心报告准备情况;
6、申请空域;
7、指挥中心下达作业指令;
8、发射火箭弹;
9、作业人员向指挥中心报告作业情况;
10、根椐指令撤出作业地点。
五、问答题(共20分,每题5分)1.致冷剂的成核机制是什么?
2.如何严格执行规定,安全、高效地组织实施人工影响天气作业?
AgI常用的三种制备方法各具什么特点,请分别说明。AgI 制备的三种方法:
①溶液燃烧法:把AgI溶于已加增溶剂的丙酮溶液中,经搅匀完全溶化后,喷射至火焰中燃烧。溶液燃烧法主要用于飞机撒播,也可用于地形云人工增雨或山区人工防雹作业,在山坡高处设置地面燃烧炉。
②焰剂燃烧法:为固体燃料发生器,可用于飞机发射或下投,也有火箭焰弹和高炮焰弹。常用碘酸银做试剂,当其分解微AgI时,有多余的氧气释放,能组织AgI的分解,也可添加富含碘的试剂,以抑制AgI的分解作用。
③爆炸法:讲AgI粉末与TNT炸药或红磷、氯酸钾混合物充填于火箭或炮弹头部、用引信发射至云内爆炸。
上述3种制备法各有特点:溶液燃烧法燃烧慢,单炉发生率小,但成核率高;爆炸法瞬间爆炸高温分散,单位时间输出率大,但成核率低,焰剂燃烧法成核率居中。
20.涂有水溶性颜料的滤纸色斑法的原理和方法:是一种地面低速碰撞印痕取样器。在滤纸上涂上敏感显示剂,通过图像分析系统分辨色斑的对比度进行正确的测量和计算,通过微机直接给出谱分布。由地面雨滴谱可计算空中雨滴谱和空中含水量。
1、人工影响天气业务轨道:包括人工增雨抗旱、河流和水库增水、增雪、防雹减灾、机场和公路消雾、森林防火服务、重大活动保障等。
2、人工影响天气定义:为避免或者减轻气象灾害,合理利用气候资源,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、化学过程进行人工影响, 使其发生某种变化,实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、防霜等目的的活动, 从而达到减轻或避免气象灾害目的的一种科技措施。
7、滴谱:又称滴径谱,指云,降水粒子个数按其尺度的分布。分为核谱、云滴谱、雨滴谱和冰晶谱、雪晶谱和雹谱,可用表、图、公式来表示。
8、人工增雨作业的潜势条件:大尺度背景+中尺度条件(云和降水处于发展或持续阶段;云层较厚,有持续上升运动;云底较低,有过冷水;冰晶数浓度偏低)
11、人工增雨作业的直接条件:云的宏观结构信息和云的微观结构信息 (针对以云为主要对象的人工增雨的各种信息的获取是人影业务发展的瓶颈之一)
18、人工防雹的原理
1)向雹胚形成区播撒人工冰核,通过核化和凝华碰冻,迅速形成毫米尺度的人工雹胚。目的即为:增加雹胚,争食水分。
2)向雹胚形成区播撒巨核盐,形成大云滴,以减小含水量。
3)在云内同时引发动力干扰,发动下沉气流使雹云提前解体,或破坏冰雹增长区的动态平衡流场。
23、在催化剂运载工具中的最佳选择 飞机、地面燃烧炉、火箭、高炮
飞机:特点:直接云中播撒最佳选择,机动性强,播撒均匀,覆盖范围广。火箭、高炮:特点:目标准,播撒集中,冰核数浓度高;适合对流云人工增雨和防雹地面AgI丙酮溶液燃烧炉:特点:经济、方便、不受空域限制适合山区地形云增雨和防雹
24、人工抑制闪电:
(1)在云内播撒人工冰核,加强云内冰晶化过程,以削弱起电机制功率;(2)在云内播撒金属箔针,增加电晕放电,从而降低电位梯度;(3)进行人工引发雷电作业;(4)在雷暴云内阻止产生闪击。
25、云的生成过程:由于大气压随高度增加而降低,所以当空气团作垂直上升运动,会因绝热膨胀而降低温度。如果空气团内包含足够量的水汽,虽然开始时没有达到饱和,但只要能维持足够长的上升运动,由于绝热膨胀而降温,最终达到饱和而生成云。
26、空气团的上升运动据其起因可分为如下四种: 湍流、对流、地形抬升和缓慢大范围的辐合抬升。
27、膨胀降温、辐射冷却及增加水汽可加速形成云雾。
28、控制积云发展的因子:控制积云发展的因子除了大气层结的稳定度和水汽等基本条件以及启动积云发展的抬升条件外,还有两个因子:积云内外的空气混合,环境风的垂直切变。
第一章人工影响天气简介
1概述
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的一种科技措施。目前,人工影响天气主要是指人工增雨和人工消雹,当然也可以扩展到人工消雨、消雾、防霜、人工引雷等方面。
瑞典科学家贝吉龙等1933 年提出,在大部分形成降水的混合云中,降水的形成主要取决于云中是否有足够数量的冰晶,能否通过冰水转化过程形成大水滴。到1946 年,美国科学家雪佛尔和冯纳格相继提出,可以在冷云中通过播撒干冰或碘化银的方法,适当增加云中的冰晶数量,促使降水的形成。这些研究指出了人工增雨的基本科学原理,开创了人工增雨作业的历史。有关人工消雹的研究工作也于20 世纪50 和60 年代达到了高潮,其理论依据是前苏联科学家苏拉克维奇提出的所谓“过量播撒”理论。该理论认为,冰雹一般是在冰雹云中一个范围不很大的冰雹累积带中由初始冰雹胚胎碰并周围的水滴或冰晶而增长形成的。如果在这一冰雹累积带中增加大量的冰雹胚胎,造成这些冰雹胚胎争食该区域中有限的水滴或冰晶资源,就能有效抑制大冰雹的生长,从而达到减轻冰雹灾害的目的。2人工增雨防雹的基本原理
自然降水的产生,不仅需要一定的宏观天气条件,还需要满足云中的微物理条件,比如:0℃以上的暖云中要有大水滴;0℃以下的冷云中要有冰晶,没有这个条件,天气形势再好,云层条件再好,也不会下雨。然而,在自然的情况下,这种微物理条件有时就不具备;有时虽然具备但又不够充分。前者根本不会产生降水;后者则降雨很少。此时,如果人工向云中播撒人工冰核或吸湿性颗粒,使云中产生凝结、凝华的冰水转化过程或促使形成许多大云滴,再借助水滴的自然碰并过程,就能使降雨产生或使雨量过大。人工增雨分冷云催化和暖云催化,我国基本上多数地方是冷云催化(含混合云),华南极少部分云属于暖云催化。所谓冷云,就是云中温度在零度以下,混合云就是云中上部温度在零度以下;暖云就是云中温度高于零度。地面摄氏零度的水是要结冰的,高空摄氏零下十几度依然有液态水,这就是过冷水。过冷水遇到凝结核或附着物会瞬间成冰,尤其是在摄氏零下7到零下11度之间,过冷水极易快速结冰。在过冷云中启动降水产生的因子是水向冰转化的冰晶效应,冰晶效应迅速地使冰粒子长成可以发生重力碰并的大小,而成为降水粒子。据高空探测得知,自然云中自然凝结核很少,形不成冰晶直至长成雨滴。因此,在过冷云中如果因为缺乏冰晶或冰晶甚少而不能降水或降水强度甚弱的话,可以通过人工向云中播撒催化剂,如碘化银、干冰、液氮等,增加云内冰晶浓度以引发云层降水或增大其降水强度,这就是冷云催化原理。要促使暖云增加降水,可以在云中播撒直径略大于0.04毫米的水滴,使它们同云滴碰并,长成雨滴而降落到地面。此法效率很低,每克水大约只能形成几百万个雨滴胚胎。如果播撒大小适当的吸湿性盐粒,也能促成雨滴的生成,且效率比播撒水滴高,每克食盐大约能形成几千万个雨滴胚胎,再通过碰并过程形成雨滴。目前,暖云催化主要是向云中播入一定大小的吸湿性颗粒,如食盐、氯化钙等,造成云滴谱的变化,促进碰并过程的发生,从而引发暖云降水或增大其降水强度。
人工防雹就是采用人为的办法对一个地区上空可能产生冰雹的云层施加影响,使云中的冰雹胚胎不能发展成冰雹,或者使小冰粒在变成大冰雹之前就降落到地面。由于产生冰雹的主要条件是云中要有上下强烈运动的气流,并且蕴涵大量水分,只有这样,云中小的冰雹胚胎才有发展成冰雹的足够水分供应,才有机会捕捉云中水分使自身不断增大。因此,人工防雹的原理是设法减少
或切断给小雹胚的水分供应,一般需要向云中播撒足够量的催化剂,以产生大量冰晶,迅速形成更多的水滴或冰粒,造成同雹胚竞争水分的优势,从而抑制雹块的增长。观测结果表明,冰雹云的中上部存在着过冷水含量很大的累积带,为冰雹生长区。在累积带之上气流升速较小,温度又低,很容易产生雹胚,它们靠碰撞过冷水滴而长大。在强烈上升气流作用下,雹胚多次往返于液态水累积区,增大并生长成冰雹。人工通过“三七”高炮或火箭发射把装有碘化银的防雹弹发射到云中,增加冰雹胚胎,去争食有限的水分,抑制冰雹的生长或雹灾的形成。另外,由于人雨弹在云中爆炸,可以产生两种效应。一是爆炸后产生的冲击波产生震动效应,可以直接影响或干扰云中有组织的上升气流,进而阻止冰雹云的继续增长,同时也可使冰雹受到强烈震动后变软。二是爆炸使过冷水滴冰晶化,因而减少了云层中过冷却液态水的存在,起到抑制冰雹的生长或限制大冰雹形成的作用。
3人工增雨防雹作业条件与时机
我们知道,要想通过人工增雨的方式增加降水,必须有云,有云才能有雨,但不是所有的云都有降水潜力,只有那些有降水潜力和开发利用可能的云才可催化致雨,天高云淡是无法达到增雨目的的。一般说来,在降水性天气系统背景下,处于发展阶段的积雨云、浓积云,回波顶高处在-5℃ —-20℃之间,强度大于25dbZ,云层厚度在3公里以上,水汽含量为3克/立方米以上,适合开展人工增雨作业。在抗旱期间,云回波顶高在-5℃以上,强度大于25dbZ,处于发展阶段,出现雨幡或降水时,也可对大范围系统降水性层状云作业。降水过程过境后,处于减弱衰亡的对流云;一般性层状云等类均不利于增雨作业。
降雹是在强烈发展的由积雨云组成的雹暴系统中产生的强对流天气现象,是一种离散性较强的局部灾害性天气。造成这种天气的系
统与天气尺度的系统相比,水平尺度范围小,生命周期短,通常称为强对流中小尺度系统。中小尺度雹暴的产生与发展,是在一定的大尺度天气形势下发生发展的。这些大尺度天气形势,除存在有利于雹暴发生、发展的大气物理条件外,也基本上决定了它产生的强度和类别。根据多年来玉溪市降雹天气系统的统计分析,玉溪产生冰雹天气的天气形势主要有两高辐合型、低压环流型、副高南侧偏东气流型,其中副高南侧偏东气流型为主要形势,这些均可作为作业天气条件的选择依据。防雹作业时机的确定要依据实时雷达监测结果,结合其它可用的实时资料如实时天气图、云图、闪电监测结果、数值模拟结果等综合分析后做出选择。一般选择云体“跃增”阶段作业,应用雷达对云体回波连续跟踪,当发现雷达回波顶高、液态含水量等值跃增的情况时,作业可取得良好的效果。另外,当处于发展阶段的雹云移到作业范围内时,就应开展作业,宜早不宜迟,当大冰雹还未完全形成时,播撒一定量的催化剂就能起到过量播撒争食含水量的作用。4玉溪市人工增雨防雹作业方式
目前我国人工增雨常用的方式有三种:一是以高炮和火箭为主的地面作业;二是以在地面布置AgI燃烧炉为手段;三是飞机催化作业。在固定目标区(如为水库增水)作业,特别是对飞机飞行安全有威胁的强大对流云进行的催化作业,宜选择以高炮和火箭为主的地面作业方式。在经常有地形云发展、交通不便的山区,宜选择在地面布置AgI燃烧炉为手段。这种方式的特点是催化剂主要依靠山区向阳坡在一定时段常有的上升气流输送入云实现增雨,不需要申请空域,具有很大的时空灵活性。由于燃烧炉需要依托上升气流,因此,要有合适的地形,才能有足够的上升气流,才能使碘化银烟剂正好抵达需要的高度和方位。其明显的缺点是难以确定催化剂入云的剂量。飞机催化作业的面比较宽,可以根据不同的云层条件和需要,选用暖云催化剂及其播撒装置,选用制冷剂及其播撒装置(如干冰、液氮),也可挂
载Agl燃烧炉、挂载飞机焰弹发射系统。还可装载探测仪器进行云微结构的观测和催化前后云宏、微观状态变化的追踪监测。不过不是所有的云都可以用来“播雨”的,一般说来低云族中的雨层云和层积云,或中云族中的高层云较为适宜;少云或者晴空条件下,就不能进行飞机人工增雨。飞机人工增雨作业高度一般在5000到6000米的高空,这样能增加15%至20%的降雨量。一架飞机可一次作业3小时,每天能作业7至8小时,飞机实施人工增雨投入大,作业效益高。这三种方式各具特点,适宜性各有不同,我省人工增雨采用地面作业方式,发射装备主要以火箭为主。由于高炮和火箭对强对流云体作业比较适宜,目前我国人工防雹采用的是以高炮和火箭为主的地面作业方式。在我市,采用的发射装备有WR型火箭、BL型火箭、JFJ型火箭和三七高炮。
××县气象局2012年人工影响天气服务工作总结
2012年,××县人工影响天气工作在市人影办、县委县政
府的正确领导下,在省地市人影办的业务指导下和在县有关职能部门的大力支持下,人影指挥员和炮站民兵积极进取。牢固树立安全第一的思想,突出以“防灾减灾,气象先行”品牌服务为主题,完成人工增雨防雹,抗旱减灾的服务工作。通过全县各乡镇人工影响天气作业炮站的共同努力,确保人工增雨,抗旱减灾,人工影响天气服务工作的顺利完成。按照“早计划、早部署、早准备、早行动”的原则,县人影办指挥室积极做好人工增雨防雹前期工作。现将工作汇报如下:
一、各级领导高度重视人影防雹工作
2月初,气象局成立了××县人工影响天气领导小组,对今年的人影工作进行了全面的安排和部署。制定了2012年人工影响天气实施方案和工作计划,主动积极向县委政府汇报,得到县委领导高度重视并加大投入力度,全年投入120万用于人影启动资金和弹药经费。同时,市局、市人影办领导对××人影工作给予了大力支持,经常到我县检查指导工作,提升了管理水平。为我县人影工作的开展打下坚实的基础。
二、认真抓好人影安全生产和管理工作
工作中认真贯彻《人工影响天气管理条例》和有关规定,依法管理和开展人工影响天气作业,严格执行各项规章制度。积极开展安全检查,进一步牢固树立安全是人工影响天气工作生命线意识,切实从思想上、行动上高度重视人影安全工作
提高认识,杜绝了安全事故和责任性事故。
1、完善各项制度。按照《人工影响天气管理条例》和规范化作业点标准,进一步完善了弹药装备管理制度、作业规范和操作规程。完善人影作业公告制度,明确规定了今年人工影响天气工作的值班时间、汇报制度和作业方法。与炮站责任人签定人影工作责任书,责任书中明确了各炮站的安生生产、弹药管理、持证上岗等方面的责任。
2、提高作业人员素质,确保安全作业。3月10日到15日对全县54名防雹民兵(其中2名指挥室人员)进行了为期五天上岗前的集中培训,学习了气象知识、安全作业和有关高炮、火箭操作技术及相关规定,并通过考试,全部炮(箭)手持证上岗。同时制定了下发了《××县人工影响天气炮站目标管理任务》和《××县人工影响天气炮站工作考核办法》,从3月15日开始全县11门高炮、1套火箭、人员及后勤保障全部进点到位。
3、认真开展了作业装置年检和维护保养工作,定期到各
点进行检查,出现故障及时维修,对弹药出入登记,装备维护保养开展安全大检查10余次,检查出存在安全隐患的及时整改,确保安全作业。局领导经常深入炮站作业一线,督促、检查、指导工作落实情况。
三、进一步完善人影保障体系,信息化、标准化建设
1、2月中旬,配合省军区军械修理所、市局人影办技术人员对人影高炮进行检修,完成通讯电台、中继台、雷达、业务平台用计算机的检修维护,在陕西兴源电子设备有限公司技术人员指导下,顺利完成了对TWR01C小型天气雷达的升级改造和天线系统保养维护工作。使之运行正常。7月上旬为炮站配置了定位对讲手机,与现有电台相结合使用,大大提高了人影作业指挥效率。人影指挥系统平台的建设更加完善。
2、按照地区要求进行标准化炮站建设标准,完成了打坝
弹药库、桂花和太平炮站规范化建设并投入使用,及平坝1号、平坝2号两个站点围墙的建设。4月中旬完成对太平、桂花、大田、长坝炮站和打坝弹药库的防雷设施安装。同时将打坝炮站打造成“三站合一”的多功能信息炮站。切实发挥人工影响天气为农服务的作用,进一步加强我县人工影响天气炮站标准化和现代化建设,为打造以“防灾减灾,气象先行”的服务品牌奠定了坚实基础。
四、做好本职工作,积极组织防御
全体作业人员和作业指挥员不畏艰苦,日夜坚守在炮点,等待最有利的时机作业。我县人工影响天气办公室全力以赴做好春耕生产及清明节期间、第七届旅发大会以及秋收人工增雨防雹服务工作。从3月10日-9月10日成功组织实施人工增雨防雹作业32次,发射增雨防雹炮弹2522发,参加作业160人次。作业影响面积达1500平方公里以上。取得了明显的社会效益和经济效益。
五、认真做好宣传工作、人影工作社会影响力不断提高
为进一步提高人工影响天气事业在社会中的影响力,每次
作业后,我办通过简报、电话、短信向市人影办、县人民政府、县领导、有关部门、企业报告作业情况和效果。做到主动作业,广泛宣传,使我县人影工作得到了各级领导和有关企业的高度重视以及社会公众的广泛关注。起到了良好的宣传效果。
六、存在不足
虽然我县今年的人工影响天气工作取得了圆满成功和较
好成绩,但工作中仍存在一些不足,主要一是由于高炮使用年限较长,老化程度在加重,即使平时保养再好,也可能导致安
全问题,应更新人影设备,以增强防灾减灾能力;二是作业民兵的业务知识和作业装备操作技术整体水平还有待提高;三是防雹人员队伍的建设,现在人影队伍是由气象局内人员兼任及聘用作业人员组成,因此必须进行队伍更新并保持稳定,地方政府给予一定数量的编制,使之做到召之即来,来之能战。
对于存在的上述问题,我局已经认真研究并向县政府和上级业务管理部门汇报,决定尽力创造条件及时解决。
七、明年人影工作打算
1、加强人影安全的管理;完善安全责任制;做好安全大检查工作,尤其要检查炮弹存储、保管、运输和使用情况;对作业点进行整顿,严格执行作业规范,严格责任追究制度,对检查出的问题及时处理,做到措施到位、人员到位、责任到位;做好炮弹、火箭弹的存储、运输、使用和管理工作,并制定有关管理办法;通过开展人影安全教育和整顿工作,继续保持安全事故零的记录,确保防雹增雨工作顺利进行。
2、加强学习,提高素质,努力搞好机构自身建设
抓住业务体制改革的契机,对人影作业人员进行整合。同时,为了进一步提高我们业务水平,把加强人员培训,提高人员素质,促进人影工作的专业化和规范化发展等自身建设作为重点工作来抓。
3、完善炮站规范化建设和网络通讯指挥系统建设,建立县级人影作业指挥系统,确保作业快速高效。
××县气象局
2012年9月20日
人工影响天气摘要
人工影响天气是用人为手段使天气现象朝着人们预定的方向转化,如人工降水、人工降雹、人工消云、人工消雾、人工削弱台风、人工抑制雷电、入工防霜冻等。
概述
人工影响天气()用人为手段使天气现象朝着人们预定的方向转化,如人工降水、人工降雹、人工消云、人工消雾、人工削弱台风、人工抑制雷电、入工防霜冻等。人类活动无意识地使天气发生变化,如都市对天气的作用等,不属于人工影响天气,而称为人类对大气的无意识影响。人工影响天气主要是利用云(雾)的微物理不稳定性。例如在温度低于0℃的冷云中往往存在着大量未冻结的水滴,播撒成冰催化剂可使它们转化为冰晶以促进水滴的形成,释放的潜热会改变云的热力、动力结构,在不同场合下可以促进降水、减少冰雹、消云(雾)或者减小台风风力;在暖云(雾)中播撒大小适当的盐粉可以促进雨滴的生成,在不同场合下可以促进降雨或者消云(雾)。从自然变化中把播云造成的变化区分开来是很困难的,因此人们对于人工影响天气试验的效果存在着不同的看法和估价。
总之,除人工消除过冷雾的技术比较成熟,已在一些重要机场投入使用外,总的说来,人工影响天气尚处于试验研究阶段。
简史
从避雷针开始,到往云层里播撒食盐、干冰和碘化银,影响天气的尝试,几乎可以说古已有之。首次有科学根据的人工增雨建议是气象经典著作《风暴原理》(1841)的作者美国埃斯皮(Espy,1839)提出的,他认为在潮湿的空气中可用烈火产生上升气流来造云致雨。但是,真正的人工影响天气的科学活动,应该始于1946年的美国。那一年11月13日,谢弗(Schaefer)和冯内古特(Vonnegut)实施了人类首次在云中撒播干冰,5分钟后几乎整个云都转化成雪粒并形成雪幡,这次成功的试验开创了人工影响天气的新时代。
1、从避雷针开始
人类最早影响天气的科学尝试,也许应该追溯到避雷针。避雷针一般认为是富兰克林在1749年发明。实际上首次有科学根据的人工影响天气建议是美国气象学者伊斯派于1839年提出的,他认为在潮湿的空气中可用烈火产生上升气流来造云致雨。
2、不成功的尝试
使用炮击消除冰雹的做法到最近30年才普遍使用,但是最早的尝试是在1896年,一位意大利市长斯汀格使用一个2米高的大炮产生冲击波来消除冰雹,在实验的2年之内没有雹灾发生。1918年,法国科学家把装满液化气体的炮弹发射到空中。1921年和1924年,美国科学家两次用飞机向云层播撒带电沙粒,试图促使云层碰撞而降雨。这些实验基本上都失败了。
3、朗缪尔-沙弗尔实验
历史上首次成功的人造雨雪发生在1946年11月13日,由美国通用电气公司聘请的化学家艾尔文?朗缪尔设计实验,他的助手文森特?沙弗尔驾驶飞机,在马萨诸塞州格雷洛克山上空把2.7千克干冰倒在云层中,引发了一场暴风雪。
4、中国的第一次
中国最早做的人工降雨是在1958年,吉林省这年夏季遭受到60年未遇的大旱。这次作业用的是食盐,由空军二航校的飞行员周正驾驶一架杜-2型轰炸机,在云层播撒了将近200千克。杜-2型轰炸机是当时解放军的主力机型,这次行动也是一次准军事行动。
5、引导天雷
最早的人工引雷实验应该是法国人做的。但纽曼等人利用火箭拖导线技术,于1960年在美国最早实现了真正实用意义上的人工引雷。20世纪70年代,研究者们发现用红外或紫外激光也能实现引雷。
6、阻止飓风
20世纪60年代美国军方秘密启动了“风暴狂人”项目,试图在大西洋上使用人工降雨技术来改变飓风的生成规律。这个计划只对少数的飓风进行了测试,因为资料还未解密,至今也不清楚该项目是否成功。
7、被禁止的气象武器
1967-1972年,美国曾进行过“中间人—爱国者行动”,利用飞机播撒干冰的方法人工降雨,延长雨季,用于截断越南的“胡志明小道”。这一行动先后出动2600架次飞机,造成山洪暴发,杀伤巨大。1978年,一项国际条约禁止将人工影响天气用于军事和敌对目的。
8、中国人的应用
1987年5月,大兴安岭特大火灾中发射了降雨弹4700发,据说在一定程度上减小了火势。20世纪90年代,国外对人工影响天气的兴趣开始减小。2009年2月,中国北方地区发生了38年罕见的干旱,很多地方使用碘化银炮弹促使增加降水,使人工增雨在中国成为新话题。
方法
人工影响天气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。
人工影响天气技术人员在作业点将火箭发射架定位
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:
①冷云催化。温度为0~-30°C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。在台风云系某些部位的动力催化,可能改变台风的环流结构而削弱其最大风力,从而减轻台风造成的灾害。
②暖云催化。在云中播撒直径略大于0.04毫米的水滴,使它们同云滴碰并,长成雨滴而降落到地面。此法效率很低,每克水大约只能形成几百万个雨滴胚胎。如果播撒大小适当的吸湿性盐粒,也能促成雨滴的生成,且效率比播撒水滴高,每克食盐大约能形成几千万个雨滴胚胎,再通过碰并过程形成雨滴,此法可促使暖云增加降水。在暖雾或某些暖云中播撒盐粒使雾滴或云滴蒸发,盐粒吸湿长大下落,也可达到消雾或消云的目的。
播云的手段有三种:
①地面播撒,通过空气运动,带入云中。此法虽然简易,但催化剂从何处入云,能有多少入云,都很难掌握。
②将催化剂装入火箭弹头或高射炮弹内,发射到云中的预定部位。此法虽迅速和直接,但是载量有限。③用飞机将催化剂直接播入云内。此法机动性强,载量也大,但有时受飞行安全的限制。
除播云方法外,用加热空气的方法消雾或防霜冻,也有一定效果。但此法耗费很大,只能用于很小的范,如机场跑道的消雾和果园的防霜冻。此外,用向上喷射的高温气流以促使空中或云中的局部空气产生对流运动,增加局地的水汽凝结和降水;改变地面状态或在空气中播撒碳黑微粒以吸收更多的太阳辐射,改变局地空气的热力结构。这些方法还处于探索阶段。
人工影响天气涉及多种学科和技术。它的理论基础是大气科学,特别是云和降水物理学。它在试验设计和效果检验中,广泛应用数理统计的成果。在播云催化剂的研究过程中,要用到结晶学和表面化学等学科的知识。催化剂在空中和云中的扩散,涉及了大气湍流和小尺度运动。在观测技术方面,涉及气象要素和云中微粒的测量技术、气象雷达(包括多普勒雷达、双波长雷达)技术、微波探测技术、气象卫星测量以及示踪剂测量、超微量化学分析等。在播云技术方面,涉及火箭、炮弹和烟火剂等的设计和制作问题。在数值模拟的进展方面,则依赖于电子计算机的发展状况。从另一方面说,人工影响天气的开展,也促进了大气科学及有关领域的发展。
人工影响天气
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措施。例如,在我国很多地区利用飞机或高炮、火箭等运载工具向云中播撒碘化银、干冰等催化剂进行的人工增雨、防雹作业;在一些农田进行的人工防霜,以及在机场进行的人工消雾等。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年代末在纽约一家实验室的实验基础上发展起来的。1946年美国科学家谢弗用干冰对层积云进行了实际催化实验,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。这次成功的试验对人工影响天气是一个有利的推动。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。
人工防雹
冰雹对农业的危害虽然不像干旱的影响面积大,但由于它形成和发展快,雹粒动能大,常常会给一些地区的农业生产造成严重损失,有时甚至会导致果品绝产、粮食颗粒无收。我国不少地区开展人工防雹,避免和减轻了冰雹灾害。
所谓人工防雹,是采用人为的办法对一个地区上空可能产生冰雹的云层施加影响,使云中冰雹胚胎不能发展成冰雹,或者使小冰粒在变成大的冰雹之前就降落到地面。冰雹云常常是发展很旺盛的对流云。产生冰雹的主要条件是:云中要有上下强烈运动的气流,并且蕴涵大量水分。只有这样,云中小的冰雹
胚胎才有发展成冰雹的足够水分供应,才有充分的机会捕捉云中水分使自身不断增大。人工防雹的原理,就是设法减少或切断给小冰胚的水分供应。所采用的方法与人工增雨的方法类似,只是要达到防御冰雹的效果,一般需要向云中播撒足够量的催化剂,以产生大量冰晶,迅速形成更多的水滴或冰粒,造成同雹胚竞争水分的优势,从而抑制雹块的增长。通常,人工防雹是用高炮或火箭将装有碘化银的弹头发射到冰雹云的适当部位,以喷焰或爆炸的方式播撒碘化银,或用飞机在云层下部播撒碘化银焰剂。
人工增雨
人工增雨,是采用人为的办法对一个地区上空可能下雨或正在下雨的云层施加影响,开发云中潜在的降水资源,使降水量增加。一个地区某天下了10 mm的雨水,这并不是说当天经过这个地区上空的云中只凝结了这么多水分,利用仪器对云中含水量进行探测的结果表明,云中凝结的水分比实际降水量多得多,只是因为云中某些条件不具备,更多的水分才没有形成降水落到地面。云中凝结的水分约有20%~80%转变成降水,具体依云的类型而定。有人把云中的水比喻为一座水库中的水,闸门开启的小,流出的水量就小,人工增雨就是向云中播撒适量的催化剂,使“小水库”的闸门开大一点,以便让水多流出来一些,增大云的降水效率。此外,云中的水汽变成水或冰时伴随着巨大的能量转换,1g水汽凝结成水约释放出600cal(1J=4.18cal,下同)热量,1g水冻结成冰约释放出80cal热量。通过人工影响,可利用这些释放的潜热加大云中水汽的凝结量,达到人工增雨的目的。
人工增雨催化剂
人工增雨的方法不是人类直接干预云中的能量变化,而是向云中播撒适当的催化剂,施加间接影响,促使云中更多的水分变成雨滴(雪)降到地面。使用的催化剂通常分为三类,第一类是可产生大量的凝结核或凝华核的碘化银等成核剂;第二类是可以使云中水分形成大量冰晶的干冰等制冷剂;第三类是可以吸附云中水分变成较大水滴的盐粒等吸湿剂。碘化银、干冰等是适用于温度低于0℃冷云的催化剂;而盐粒等,是只适用于温度高于0℃暖云的催化剂。目前,我国主要是对冷云实施人工增雨。
飞机、高炮和火箭是把催化剂播撒到云中的通用人工增雨作业工具。高炮和火箭是在弹头内装填适量碘化银,从地面发射到云中适当的部位后,碘化银以烟雾形式喷撒,或随弹头爆炸播撒;在飞机上喷撒碘化银烟雾的方法,一种是在机舱内遥控悬挂在机翼下的特制发生器,使从中喷出的碘化银丙酮溶液燃烧;另一种是遥控发射悬挂在机翼下的特制碘化银焰弹。在飞机上也可以向云中播撒小颗粒状的干冰或液氮等冷却剂或吸湿性粒子,人工制造冰晶或大水滴,促使更多的云转化为降水。
人工消雾
雾是由于近地层空气中悬浮的无数小水滴或小冰晶造成水平能见度小于1km的一种天气现象。近地层的气温降低和水汽增加是形成雾的基本条件。雾的分类有多种。按其强度可分为重雾(能见度小于50m)、浓雾(能见度50~200m)、中雾(能见度200~500m)、和轻雾(能见度500~1000m)4级。从人工消雾的观点,主要是按雾中温度低于0℃或高于0℃将其分为冷雾和暖雾,以便采取相应的作业技术方法。
人工消冷雾。向雾中播撒适当物质使之产生大量冰晶,冰晶与水汽和水滴
共存时,由于冰面饱和水汽压低于水面饱和水汽压,雾中的水汽便会迅速凝结到冰晶上,冰晶的增长抑制了水滴的增长,并促使水滴不断蒸发、数量减少,从而达到减少和清除大气中雾滴的效果。可产生冰晶的物质有制冷剂(液氮、丙烷和干冰等)、人工冰核(碘化银等)和通过膨胀降温产生冰晶的压缩空气。从技术上讲,人工消冷雾比较成熟。
人工消暖雾。人工消暖雾的技术尚处于进一步的试验研究之中,采用的方法有:播撒氯化钙等吸湿性核在雾中培植大水滴,拓宽雾滴谱,诱发冲并过程,造成雾的沉降,使雾消散;加热方法,增加局部区域温度,是雾滴蒸发而消散;用喷气发动机产生热气,靠热动力扰动气流,使雾蒸发消散;采用直升飞机破坏雾层顶部的逆温层,使雾因气流上升而消散。
人工影响天气工作计划
人工影响天气岗位职责
人工影响天气工作人员岗位职责
人工协议书(共11篇)
人工证明(共8篇)
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