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一、人工增雨原理

人工增雨基本原理可分为静力催化和动力催化两种：



1、静力催化。大多数云层温度在0℃以下，云中缺乏冰晶或冰晶数量不足，云不会产生降水或降水率不高，人工通过“三七”高炮和火箭发射把装有碘化银的人雨弹发射到云中，增加人工冰核，促成降水或提高降水速率。
2、动力催化、采用大范围催化方式，使过冷却液态微滴快速转换为冰晶，当过冷云滴冰晶催化时，会释放出大量的潜热，使更多的水气凝华增长成冰晶放出潜热，使云层的温度上升，增大气流上升速度，促进云的进一步发展，从而形成降水或增加更多降水。


另外，人雨弹在云中爆炸所产生的冲击波，可以引起震动效应，促进云滴、雨滴的碰并增长。

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二、人工防雹的基本原理

1、过量撒播催化剂。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而长生冰雹。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。

2、云中爆炸。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。

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云是由水汽凝结而成；而云的厚度以及高度通常由云中水汽含量的多寡以及凝结核的数量、云内的温度所决定。一般来说，云中的水汽胶性状态比较稳定，不易产生降水，而人工降雨就是要破坏这种胶性稳定状态。如何才能破坏这种状态呢？

一是降低温度，使水蒸气达到饱和状态，只有达到饱和状态，水蒸气才能冷凝形成雨滴

。二是增加云中的凝结核数量，有时候即使水蒸气达到、甚至超过饱和状态，也不一定能冷凝成雨滴，这种现象叫做过饱和。这时，如果有大量凝结核的存在，过饱和的水蒸气会迅速聚集在凝结核上，形成雨滴。 既然知道了雨滴形成的条件，那么人工降雨就不是难事。人们常采用干冰或是AgI来进行人工降雨，而两种物质的作用机理是不同的：干冰可以降低云层的温度，促进水蒸气冷凝；AgI可以充当水蒸气的凝结核，因为AgI和云层中天然的冰晶很相似

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云是由水汽凝结而成；云的厚度以及高度通常由云中水汽含量的多寡以及凝结核的数量、云内的温度所决定。云中的水汽胶性状态比较稳定，不易产生降水，而人工增雨就是要破坏这种胶性稳定状态。通常的人工降雨就是通过一定的手段在云雾厚度比较大的中低云系中播散催化剂（碘化银）从而达到降雨目的。

一是增加云中的凝结核数量，有利水汽粒子的碰并增大；

二是改变云中的温度，有利扰动并产生对流。而云中的扰动及对流的产生，将更加有利于水汽的碰并增大，当空气中的上升气流承受不住水汽粒子的飘浮时，便产生了降雨。

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降雨的形成

在云中，随着空气中水汽的不断补充，过饱和的水汽继续不断地在云滴上凝结和凝华，使云滴继续增大，当增大到一定程度，由于重力作用，云滴开始下落，在下落过程中，大的云滴下降速度快，小的云滴下降速度慢，大的云滴会赶上小的云滴，合并成更大的云滴，云滴就象滚雪球一样越聚越大，最终落向地面，成为雨滴。
在夏季晴朗的日子里，如某地区存在暖湿时，便会产生对流运动。暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云。在下降气流控制的地方，空气绝热增温，空气相对温度较小，云无法产生，于是便形成了一朵朵的顶部凸出、底部平坦像馒头一样的淡积云，若对流继续发展，由于上升气流的中部比周围强，于是便形成了象山峦或宝塔那样的浓积云和更加宠大的犹如巍巍高山的积雨云了。

专家解释人工降雨的形成有两个必要条件，一个是当地天空中拥有水汽较丰厚的云层，第二个是大气环流的走向。而这两个条件都需要有精确的实时气象资料。

专家还否认了人工降雨会造成灾害性天气的说法，专家认为，人工降雨的原理是人为地把云层中的水汽迫降成雨，水汽本身就不丰厚，造成暴雨的几率很小。

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有空中、地面作业两种方法。 空中作业是用飞机云中播撒催化剂。地面作业是利用高炮、火箭从地面上发射。炮弹在云中爆炸，把炮弹中的碘化银燃成烟剂撒在云中。火箭在到达云中高度以后，碘化银剂开始点燃，随着火箭的飞行，沿途拉烟播撒。飞机作业一般选择稳定性天气，才能确保安全。一般高炮、火箭作业较为广泛。 碘化银在人工降雨中所起的作用在气象学上称作冷云催化。碘化银只要受热后就会在空气中形成极多极细（只有头发直径的百分之一到千分之一）的碘化银粒子。1g碘化银可以形成几十万亿个微粒。这些微粒会随气流运动进入云中，在冷云中产生几万亿到上百亿个冰晶。因此，用碘化银催化降雨不需飞机，设备简单、用 量很少，费用低廉，可以大面积推广。 除了人工降水（雨、雪）外，碘化银还可以用于人工消云雾、消闪电、削弱台 风、抑制冰雹等。

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人工降雨的主要条件



人工降雨是要有充分的条件的。一般自然降水的产生，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。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，使云中产生凝结或凝华的冰水转化过程，再借助水滴的自然碰并过程，就能使降雨产生或使雨量加大。催化剂在云中起的作用，打个不太确切的比方说，就好像是盐卤点豆腐，使本来不会产生的降水得以产生，已经产生的降水强度增大。

人工消雨是通过在降水云团的上游地区采用大范围、大规模的人工增雨作业，使天气系统的能量加速扩散，同时使得空中水滴提前快速形成，并且提前降落地面。这种方式可以使一些降水提前降落，从而保证了预定的好天气。

形成降水要有两个条件，一是云中要有充足的水汽，二是要有适当多的凝结核。人工降雨的方法就是向云中引入人工凝结核。一般是采用飞机、火箭、高炮、气球和在上升气流区地面燃烧碘化银等手段，把催化剂送入云中。飞机一般飞到6000米左右高度穿云播撒催化剂。火箭、高炮则直接轰击雷雨云适当部位，弹头装载碘化银送入云中。气球下挂碘化银焰弹，升入云中零度层以上燃烧，把催化剂释放出来。对温度在零上的暖云一般使用吸湿性物质如盐粉、尿素、氯化钙等，使云中水汽变成大水滴下落成雨。对于温度低于零度的冷云则播撒人工晶核碘化银等，或播撒干冰、液体氮气等，使冷云中冰晶数量增加而提高降水效率。

消雨的原理其实与人工降雨一样，只不过是让本来要在需要避雨的区域下的雨提前下而已。是在需要消雨区域上风方向大约50公里左右的位置，“一旦发现哪块云彩要下雨，就使用人工降雨的方法，让雨水提前降落”，如此，需要防雨的区域自然也就是晴空朗朗了。气象专家还可通过向云层发射大量催化剂，使云层中的雨滴“长不大”，等云飘过避雨区域才下雨，这样也可起到人工消雨的作用。人工消雨技术面临的最大难度，是要确保人工消雨的精确性。

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１．干冰：就是用发射器将干冰（即固态二氧化碳）发射到云层，固体二氧化碳气化需要吸收热量，加速云层中水蒸气的液化．


２．碘化银：就是用飞机在云层撒播碘化银，碘化银分解要吸收热量，原理一样．

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一种是利用飞机把冷却剂（干冰、液氮等化学药剂）播洒到云中，使云层温度下降，同时细小水滴冰晶迅速增多加大，最后形成降雨；
另一种是在云中播洒吸湿性强的凝结核（如食盐、氯化钙、碘化银、硫化铜等无机盐），使云滴增大为雨滴降落下来；
还有就是利用高射炮等向云层轰击产生强大的冲击波，使云滴与云滴发生碰撞，合并增大成雨滴降落下来。

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人工降雨对自然气候的要求较高，必须有足够厚实的云层，合适的温度和风向条件等。随着技术的进步，人类已经能在各种气候条件下实施人工降雨。针对不同的气象条件，有不同的降雨方法，但惟一不可缺少的前提是大气中必须有足够的水蒸气。天空中的云层是水蒸气最好的载体，只要干旱地区上空有充足的云层，便可进行人工降雨。

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我国人工降雨主要使用三种催化剂：
一是干冰，汽化时使周围空气层冷却到零下几十摄氏度，从而引起水滴的凝结；

第二类则是碘化银，“造雨”本领一流。干冰其实就是二氧化碳。而碘化银作为一种化学物质，毒性极低。加上碘化银制造冰晶的效率很高，通常一块积状云只要播撒十几克或者几十克就能奏效，投放量很低，几乎可以忽略不计，因此不会造成任何污染。

第三是液氮，液氮作为制冷剂，在冷云中使过冷水滴凝结成冰晶，从而提高降水效率。

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人工降雨的方法有两种：一是飞机播撒冷却剂；

二是向云层开炮或发射火箭，产生强大的冲击波。

目前我国人工降雨主要使用两种催化剂：

一是干冰，汽化时使周围空气层冷却到零下几十摄氏度，从而引起水滴的凝结；

第二类则是碘化银，“造雨”本领一流。干冰其实就是二氧化碳。而碘化银作为一种化学物质，毒性极低。加上碘化银制造冰晶的效率很高，通常一块积状云只要播撒十几克或者几十克就能奏效，投放量很低，几乎可以忽略不计，因此不会造成任何污染。

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整个云体温度高于0℃的云称为暖云。我国的南方夏季的浓积云、层积云多属于这种云。在暖云中，胶性稳定状态的维持往往是由于云中缺乏大水滴，滴谱较窄，冲并作用不易进行之故。暖云内不可能有冰晶效应，促使降水形成起决定性作用的是水滴大小不均匀和冲并过程。因此，要人工影响暖云降水可以引入吸湿性核（如食盐）。由于其能在低饱和度下凝结增长，故可在短时间内形成数十微米以上的大滴。也可直接引入30—40μm的大水滴，从而拓宽滴谱，加速冲并增长的过程，达到降水的目的。或引入表面活性物质（能显著减小水滴表面张力又可抑制蒸发的物质），改变水滴的表面张力状态，以利于形成大水滴并促使其破碎，加速链锁反应，从而形成降水。
在野外试验中，发现在暖性对流云顶播撒大颗粒（直径大于100μm）、大剂量（每千米几十千克）的盐粉，效果很显著。对于发展快、垂直厚度大、含水量丰富而又有上升气流的暖性对流云进行反复催化，可以得到大量降水。但是这种方法消耗食盐量大，效率低。要求飞机有较大的载量。

在美国、澳大利亚和我国都曾对暖云作过播散大水滴的试验，用飞机从云顶或云下部撒水。

发现能使暖云降水有所发展，并可使薄云消散。用这种方法要求飞机有较大的载量，其效能也不如播散吸湿性物质。

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中纬度地区冬季经常出现大范围的过冷却层状云，很少降水。夏季也经常出现云顶高于0℃层高度的积状云，其中能产生降水的也为数不多。根据贝吉龙学说，这种云之所以没有降水，主要是云内缺乏冰晶，云滴得不到增长。影响冷云降水的基本原理是设法破坏云的物态结构，也就是在云内制造适量的冰晶，使其产生冰晶效应，使水滴蒸发，冰晶增长。当冰晶长大到一定尺度后，发生沉降，沿途由于凝华和冲并增长而变成大的降水质点下降，这就是所谓冷云的“静力催化”。60年代又提出了“动力催化”试验，其依据是：在云体的过冷却（-10℃）部分，大量而迅速地引入人工冰核。当冰核转化成冰晶时，要释放大量潜热，使云内温度升高，形成或增大上升气流，促使云体在垂直和水平方向迅速发展，相应延长云的生命期，加速云内降水形成过程，从而增加降水量。静力催化与动力催化都是从影响云的微物理结构着手，所不同的是静力催化着眼于云内水的相态不稳定性，动力催化立足于影响或加强云内的热力不稳定。

在云内人工产生冰晶的方法有二种，一种是在云中投入冷冻剂，如干冰（即固体二氧化碳），在1013hPa下，其升华温度为-79℃。将干冰投入过冷却云中后，在它的周围薄层内便形成一个冷区，在此冷区内，过饱和度很大，水汽分子结合物能够存在和长大。试验表明，当温度低于-40℃时，即有自生冰晶。在干冰周围形成了大量的冰晶胚胎，其较大的冰晶经过湍流扩散到四周空间，以后继续成长为更大的降水质点而下落。在不同温度下，干冰所产生的冰晶数是不同的。理论计算指出，一克干冰所产生的冰晶数是随气温的降低而增加的。温度从-1℃降至-20℃时，所产生的冰晶数从5.55×1011个增到1.22×1014个，它比实验值要大些。按实验室测定，当云温为-2—-15℃时每克干冰可产生8×1011个冰晶。

另一种方法是引入人工冰核（凝华核或冻结核）。人们认为碘化银是一种非常有效的冷云催化剂。碘化银具有三种结晶形状，其中六方晶形与冰晶的结构相似，能起冰核作用，适用于-4—-15℃的冷云催化。每克碘化银所能产生的冰晶数视温度而定，温度低，有效冰核数目多，产生的冰晶数也多。例如当温度t=-10℃时，一克碘化银能产生1010—1012个冰核，当t=-20℃时则能产生1016个冰核。

对碘化银成冰作用的机制，多年来争论很大，有人认为水汽分子直接在AgI质点上凝华形成冰晶，碘化银起凝华核的作用。也有人认为碘化银起冻结核作用，一开始碘化银质点作为凝结核形成水滴，然后再冻结产生冰晶。另外也有人认为碘化银起接触核的作用，也就是碘化银质点与过冷水滴互相碰撞后冻结而形成冰晶。有的云雾工作者又提出这样的看法：自然界中的水汽过饱和度一般是小于1％的，当温度低于-12℃时，碘化银质点的成冰机制主要是凝华作用。当温度在-12—-5℃时，主要是起先凝结后冻结的作用。当温度等于-5℃时，起接触核的作用比较明显。