云雾降水物理学讲义
第十三章云降水物理探测简介
云降水物理探测的目的在于探测自然云、降水过程的基本特征，深入了解云、降水过程的各种尺度各种物理机制，进而建立相应的云和降水数值模式。
在人影中的作用：探测施加人工影响后，云、降水动力学和微物理学的响应变量的基本特征，进而研究对人工影响天气的预估和检验。
1.直接测量方法
1.1. 云凝结核计数器
最早出现的作为商品仪器是20世纪70年代初称作Mee一130型的云凝结核计数器。
其主体部分是平行板热力梯度扩散云室
结构：上下板间隔1-1.5厘米，两相对表面覆以潮湿的吸水海绵状物，并与水室相通，以维持表面潮湿；上板平水面保持与环境温度一致，下板平水面温度低于上板。
原理：上、下板表面的水汽密度均分别为相应温度下的饱和状态，通过分子扩散在两板之间形成温度和水汽密度的线性分布。
由于水汽密度与温度之间的指数函数关系，在两板之间中心面的平均水汽密度，高于该温度下的饱和水汽密度，从而在中心面形成过饱和，过饱和度决定于上、下板之间的温度。温差3．5℃，相应过饱和度为0.5％
1.2. 冰核计数器
Mee一150(美国Mee公司,20世纪70年代) 是对冰核数浓度进行计数的商品仪器。
原理：
主体为冷云室，把空气样本引人云室，在冰面过饱和条件下，空气中的冰核活化成冰，再凝华长大，在云室底部引出含冰晶空气；用一束偏振光照射，冰晶产生的退偏振作用使正交偏振片后的光电元件接收后输出电信号，从其面板上的计数获得冷云室内该温度条件下相应的冰核数浓度。
连续流扩散云室(CFD）
原理：
样本空气在具有不同温度的两个冰面之间通过，中心部位过饱和，冰晶在冰核上活化增长，在出口处通过光电检测系统计数。
其它冰核计数方法：
滤膜取样在静态热扩散云室中核化生长计数；
动力云室中上升膨胀降温活化生长计数；
滤膜在冷台上用去离子水检测接触冻结冰核等
1.3. 云降水粒子的碰撞取样
云降水粒子的取样
涂油样片
小云滴、雾滴；要求取样后及时测量
熏盖氧化镁样片
水滴与斑痕尺度比在20-240μm范围内不随水滴大小变化；此法不受水滴扩散影响，水滴也不会并合，样片可以保存。缺点是涂层质地脆弱，在气流冲击下易破裂。同时，MgO具有纹理和颗粒尺度，会干扰小云滴的测量准确性。
碳膜样片
在玻片熏盖烟炱形成碳膜，质地好，可经受气流的冲击。将碳膜样片暴露在云中，从斑痕大小测量水滴尺度。
涂明胶样片
含水溶性染料的明胶涂在玻片上，云雾滴打在片上溶解明胶，留下一个中间透明，边缘染色的圆环。灵敏度高，水滴的蒸发和合并问题不大。缺点是测量范围有限。
金属箔碰撞取样
水滴打在铅箔、铝箔等表面产生印痕，其大小是水滴尺度与碰撞速度的函数。大滴数浓度低时，难取得代表性样本，增加取样体积又会使较小水滴暴露过度，导致重叠。对混态云有时不能从印痕形状明确区分其为水滴或固态粒子。
复制印模取样
采用易于固化的液态或粘质状物质做涂膜，将其暴露于云中，可以使云粒子封存其中，随后进行固化处理，留下永久性的印模，便于测量和记数。它可同时记录粒子的形态，且无渗透、蒸发和水滴合并问题。用低速飞行或使用减速器，可获得冰晶的印模。国内研制了紫外光固印模仪。
地面雨滴谱测量
滤纸色斑法
属于地面低速碰撞印痕取样器，简便、准确。事先确定水滴与斑痕尺度之间的关系，取样后进行正确的测量和计数，给出谱分布，计算各类降水谱参数和物理量。国内开发配制了涂敷滤纸的新型敏感显示剂，以适应计算机图像处理。滤纸色斑法可作为雨滴谱自动化测量仪器的比较标准。
GBPP-100
以He-Ne激光束投射到按线性矩阵排列的8×8个硅光二极管阵列，粒子穿过光束，阴影扫过光电管阵列，用透镜把阴影缩放得到不同分辨率。计量阴影摭挡的已知尺度光电元件个数，便可转换出被测粒子尺度。其中光电元件被遮挡与否的量化标准取为其面积的50%，这样只有粒子截面大于单个光电管接收面积的一半时才能被探测到，而高浓度的小粒子的阴影仅构成背景噪声而不会对测量结果造成影响。
问题：重叠误差
地面雹谱测量
测雹板是观测地面雹谱的常用工具。优点是设备简便、成本低，可大量布网、无需人值守。缺点是不能确切记录降雹起止时间，故无从了解降雹各参数随时间的变化。
原理与方法
测雹板法记录不同尺度雹块打击的凹痕，属于地面低速碰撞印痕取样器。凹痕的大小应与落雹的动能（质量、下降末速）有关。工作时先确定印痕的形状，然后量取印痕大小，包括不同方向，经检定曲线订正后，换算得到地面冰雹的尺度和数浓度。也可使用图像分析仪自动处理测雹板资料。
测雹板法所得雹谱资料的准确性和代表性取决于对测雹板材料的标定质量。由于雹块末速在不同拔海高度有较大差别，每批次取样材料的特性也会有变化，应根据取样点拔海高度、材料批次分别进行标定，以提高观测结果的可靠性。
直接取样准确度的影响因子
取样器的收集效率- 绕流损失订正
样本的代表性- 取样体积与粒子变化率
取样的暴露时间- 减少并合误差
印痕(模)的标定- 取样介质与采集对象的作用
破碎和积冰
直接取样的缺点：
取样器干扰自然样本气流，引起非等动力效应；取样速度慢、效率低；取样不连续；资料的处理和分析必须在飞行之后进行，既慢且烦琐。
2.大气粒子的光学测量
2.1. 气溶胶粒子的光学测量
利用气溶胶粒子对光的散射，测量气溶胶粒子的数浓度和尺度
优点：
测量中对气溶胶的干扰小，能实时、连续进行探测。
缺点：
散射对粒子折射指数的变化、散射角以及粒子的尺度和形状比较敏感。而检定曲线使用已知尺度和折射指数的单分散球形粒子确定，故在实际测定中将引起一定的测量误差。
原理
气溶胶粒子流为洁净空气鞘包围，形成很细的束流，通过聚焦的光束，每个粒子独自受光照射并产生散射脉冲，直达光电检测器转换为电讯号。不同脉冲高度相应于不同的粒子尺度范围，脉冲数与该尺度范围内的粒子数相应。可迅速提
供空气样本中粒子尺度分布资料。
分辨率
最常用的是0.3～10μm，分成10—15道。
美国粒子测量系统(PMS)公司生产的活性腔散射粒谱探头(ASASP-100)和前向散射粒谱探头(FSSP-100)测量尺度范围分别为0.12～3.12 μm ，间隔0.2 μm 和0.5~0.8 μm，间隔0.5 μm。
2.2. 云降水粒子的光学测量
光散射对单个粒子的测量要求：光强稳定；光场均匀；合适的取样体积，且对云、降水粒子无障碍；自动化连续取样实时处理。
通常采用激光器作为光源，其单色性和高平行度简化了光学组件的设计，可在0.2mm范围内获得了很高的光强，从而为使用固体光电器件创造了条件。
FSSP-100
利用Mie散射原理测量气溶胶粒子的前向散射光强，从而获得粒子尺度谱分布参数。
局限性
既要使取样率最大，以达到良好的样本统计量(尤其是对于较大的水滴)，而又要使取样体积最小，使水滴被单个地测量计数。二者相互矛盾。
激光器的光源强度分布不完全均匀，在光束边缘，光强转弱，云滴穿过边缘时散射光较弱，形成“边缘效应”误差，使测量出穿过边缘的云滴尺度偏小。
优点
在测量过程中对测量平台外表边界层以外的自由气流作“等动力取样”，而不致干扰和改变自然含云、降水空气样本，并实现自动化连续取样，实现实时记录、处理显示。
云降水粒子的二维图象测量
PMS OAP-2D-C, OAP-2D-P原理
采用硅光电二极管线性矩阵，取其既有足够的灵敏度，又有极快的响应速度。每个光电元件相应的尺度在25μm（云）或100－200μm（降水）。测量粒子尺度谱的原理同GBPP-100，光电元件被遮挡与否的量化标准取为其载面被遮挡50％。
若以一定频率对每个光电元件的被遮档状态进行扫描采样，则可重现粒子的二维投影图像，只要采样周期内飞机行进的距离与光电元件的尺度相等，就可获得不产生畸变的再现二维图像。
DMT公司探头
CAPS：云、气溶胶和降水粒子谱仪，集成了温度、空速、含水量探测项目CAS：云、气溶胶粒谱仪
CIP：云成像探头
3.其它大气要素机载测量
3.1. 云含水量测量
热线含水量仪是常用的机载含水量仪
原理：用一根温度系数较大的金属丝，两端加固定电压、电流加热金属丝使其温度升高；相应的阻值也随之升高，同时散热增强，最终与环境达到一定的热平衡状态，一般设定金属丝的温度在180℃左右。当云中水滴碰撞在热线上时，水滴被加热并蒸发，使热线温度降低，电阻值随之降低，在固定电压下通过的电流增大，电流的增加值即可用作含水量的量度；一般认为热线测量系统增加的电流能量等于所捕获水量使之增温和蒸发所消耗的热量。
DMT公司LWC-100热线含水量仪：LWC range: 0-3gm/m3 at 5-50μm droplet diameter
3.2. 云中温度测量
在高速飞行中采样，应防止辐射和避开云粒子影响，还要考虑动力增温订正。
通常感温元件安置在逆流式整流罩内中心部位，可以减小动力增温的影响；由于惯性，云粒子不能随逆流进入整流罩深部。
但由于感温元件与逆流空气的摩擦以及元件附近空气被压缩仍会产生动力增温，仍然需要进行动力增温订正。
新型超快飞机温度表(UFT-F)
感应元件为长5mm、直径2.5μm的镀铂钨丝，可用于云或晴空测温。
传感器安装在灵活旋转的风向标前方，位于垂直保护杆之后，保护感温元件不受云滴和其它物体的碰撞。这种构造比起较大的感温元件，受的热扰动非常小。涡旋分流分流保护杆装置最大的特点是能感应真实空气温度，无需事后进行动力增温订正。保护杆重新设计后，使其后面的空气动力扰动作用减弱，它可用于直至100m/s空速的晴空或暖云中。
3.3. 云中湿度测量
露（霜）点仪
飞机探测空气湿度常用冷却镜面测露(霜)点温度法。露(霜)点仪主要由传感器、温控装置和冷凝层光电监测装置3部分组成。
测量原理
冷却镜面直到刚好形成稳定的露层或霜层，从而改变镜面反射率，反射率由光学方法探测，此时的镜面温度即为露点温度或霜点温度。
优点：
露点仪测湿的灵敏度在低温时下降很少，是低温测湿唯一有效的方法。
赖曼-阿尔法(Lyman-α)湿度计
利用比尔-朗伯定律，测量水汽对Lyman-α光波（125.56nm）的吸收衰减。
此波长处的吸收气体还有氧和臭氧，前者吸收系数为水汽的千分之一，后者在对流层中含量很小。
优缺点：
响应快，属于非接触式测量，灵敏度高，尤其在低湿条件下测量
光源和检测管使用寿命短。
其它方法：湿敏电阻、湿敏电容等。
NCAR C-130飞机仪器配置
我国开展人工增雨作业使用的飞机性能一览
机型性能安-26 运-7 运-12 夏延-IIIA
空中国王
B200
机组人数8-9 5 5 1-2 2 最大载重量[kg] 8000 4700 1700 1979 2014 最大起飞重量[kg] 24000 21800 5300 5080 5670 机长[m] 23.8 23.708 14.86 13.23 13.34 机高[m] 8.57 8.553 5.675 4.5 4.57 翼展[m] 29.20 29.20 17.235 14.53 16.61 最大升限[m] 9200 8750 7000 10925 10670 上升速率[m/s] 7.5 7.5 8.3 12.1 12.45 巡航速度[km/hr] 430 423 328 560 523 续航时间[hr] 5.5 4.5 4.4 7.5 7.0 最大航程[km] 2350 1900 1440 4207 3658
了的），国家局人影所用夏延（已改装），还有部分地方用An-26。
云雾降水物理学讲义
第十三章云降水物理探测简介 云降水物理探测的目的在于探测自然云、降水过程的基本特征，深入了解云、降水过程的各种尺度各种物理机制，进而建立相应的云和降水数值模式。 在人影中的作用：探测施加人工影响后，云、降水动力学和微物理学的响应变量的基本特征，进而研究对人工影响天气的预估和检验。 1.直接测量方法 1.1. 云凝结核计数器 最早出现的作为商品仪器是20世纪70年代初称作Mee一130型的云凝结核计数器。 其主体部分是平行板热力梯度扩散云室 结构：上下板间隔1-1.5厘米，两相对表面覆以潮湿的吸水海绵状物，并与水室相通，以维持表面潮湿；上板平水面保持与环境温度一致，下板平水面温度低于上板。 原理：上、下板表面的水汽密度均分别为相应温度下的饱和状态，通过分子扩散在两板之间形成温度和水汽密度的线性分布。 由于水汽密度与温度之间的指数函数关系，在两板之间中心面的平均水汽密度，高于该温度下的饱和水汽密度，从而在中心面形成过饱和，过饱和度决定于上、下板之间的温度。温差3．5℃，相应过饱和度为0.5％ 1.2. 冰核计数器 Mee一150(美国Mee公司,20世纪70年代) 是对冰核数浓度进行计数的商品仪器。 原理： 主体为冷云室，把空气样本引人云室，在冰面过饱和条件下，空气中的冰核活化成冰，再凝华长大，在云室底部引出含冰晶空气；用一束偏振光照射，冰晶产生的退偏振作用使正交偏振片后的光电元件接收后输出电信号，从其面板上的计数获得冷云室内该温度条件下相应的冰核数浓度。 连续流扩散云室(CFD） 原理： 样本空气在具有不同温度的两个冰面之间通过，中心部位过饱和，冰晶在冰核上活化增长，在出口处通过光电检测系统计数。 其它冰核计数方法： 滤膜取样在静态热扩散云室中核化生长计数； 动力云室中上升膨胀降温活化生长计数； 滤膜在冷台上用去离子水检测接触冻结冰核等
云降水物理知识点
云降水物理知识点 1. 学科性质和含义、学科划分、云降水物理过程中主要矛盾、感性认识、理性认识、人为干扰、研究对象、主要内容。 2. 湿空气达到饱和的主要途径、绝热上升膨胀冷却、干绝热递减率、抬升凝结高度、绝热含水量、水平混合降温、垂直混合降温、辐射降温、相变降温、夹卷降温。 3. 全球云和降水的分布特征、云雾的总体特征、微观特征、云的分类、云内相对湿度、积状云的特征（外形特征和空间尺度、垂直速度、时间尺度、温度等）、热泡的形成（热泡理论）、热气柱的形成、雷暴形成的几个阶段及其特征、层状云特点及与积状云的异同、亮带、卷云的特征、雾的定义、分类及形成过程。 4. 空中水凝物的相态分布、云滴谱、微物理特征量的计算和推导、云雾滴的尺度、CCN的尺度、雨滴的尺度、云的胶性稳定性、不同云雾中滴谱的差异、雨滴的轴比、降水强度、雨滴谱、液滴下落末速度、冰雪晶的形状和尺度谱分布、雪花尺度与温度的关系、冰雪晶的下落末速度、霰、稀凇附、密凇附、雹、冻雨、冰雹的分层结构、雹胚的分类及其影响因子、冰雹的尺度谱分布。 5. 核化、同质核化的含义及分类、异质核化的含义及分类、同质冻结与同质凝华的差异、中值冻结温度、寇拉方程、Kelvin方程、拉乌尔定律、云凝结核、巨凝结核、冰核、自然冰核的过冷却谱、冰核起核化作用的条件。 6. 云雾滴凝结增长的六个方程、质量扩散方程的推导、热扩散与能量平衡方程、通风因子对水滴凝结增长的影响、云滴尺度随高度的变化、云滴群凝结增长中过饱和度和微物理量的变化、起伏增长理论、冰晶的凝华增大、蒸凝现象、冰晶效应、冰雪晶的形状及影响因子。 7. 云雨滴和云凝结核的大小、碰撞效率及云滴半径对碰撞效率的影响、并合效率、碰并效率、碰并增长方程的推导、碰并增长与凝结增长对比、随机碰并增长、凝结与随机碰并结合的作用、雨滴繁生、降水效率。 8. 凇附、冰晶与云滴的碰撞效率、聚并（碰连）、雪花的形成、冰粒的形成、冰晶的繁生。 9. 冰雹的形状、尺度、相态、分层结构、雹胚、干增长、湿增长、临界含水量、冰雹云结构、冰雹增长过程、累积带理论。 10. 温带气旋锋面云系雨带、温带气旋锋面云系雨带的共同特征、播种云-供应云降水机制、热带气旋
云降水物理学
云降水物理学 第一章、云雾形成的物理基础 1、掌握水汽达到饱和的条件 增加水汽和降温 2、了解大气中主要降温过程 一、绝热降温（冷却）： 设一湿空气块，在它达到饱和以前绝热上升100米，温度大约降低0.98℃(干绝热递减率) 露点温度大约降低0.15～0.20℃，比气温降低慢得多。 所以只要空气上升得足够高，空气温度最终会降低到等于其露点温度，这时湿空气达到饱和，这个高度称为抬升凝结高度，再上升冷却就会发生水汽凝结，从而形成云。 由于凝结释放潜热，含云湿空气的温度上升冷却率(湿绝热递减率)就要变小，变小的程度视空气温度和湿度、气压等状态而异。 在空气暖湿的情况下，它大约是干绝热递减率的一半多一些(0.6℃/100米左右)。在气温很低（水汽很少）的场合，例如在对流层上部或高纬度地区，这两种递减率相差不大。上升绝热膨胀冷却： （1）热力性：对流抬升：积状云 （2）动力性：地形抬升：层状云、上坡雾锋面抬升，多形成层状云重力波（开尔文-赫姆霍兹波）：波状云 （3）热力+动力：低空辐合：ICTZ 热力、动力两者可以互相转化，如热力上升的云可因上空稳定层阻挡而平衍为稳定性云，动力抬升的云可因潜热释放而产生对流。 二、非绝热降温： （1）辐射降温：单纯由辐射冷却形成的云很少 在云层形成后，由于云体的长波辐射很强，云顶强烈冷却，可使云层加厚，并在地面长波辐射使云底增暖的联合作用下使云层内形成不稳定层结而使云变形，层状云系中夜间有时会激发对流云活动，一些强对流风暴系统夜间常常加强或猛烈发展与云顶辐射冷却效应有关。 此外，辐射冷却可形成辐射雾、露、霜 （2）（等压）水平混合降温：两空气团作水平混合，不会都是降温的其中较暖的一部分空气因混合而降温 考虑两个同质量、未饱和的气块，温度分别为-10oC与10oC，混合比分别为1.6g/kg、7.6g/kg。混合之后，温度变为0oC，混合比变为4.6g/kg。0oC时的饱和混合比为3.8g/kg。因此，两气块混合之后，变为过饱和。就可能发生凝结，形成云。此种云的水滴不大，不太可能产生降水。 （3）垂直混合降温：湍流运动所产生的各种物理量通量使大气属性重新分布。 例如比湿的高度分布将变得均匀化，温度层结趋向于干绝热递减率（中性）。 这种过程在合适的条件下将导致乱流层上部降温增湿，这种过程有利于云雾在逆温层底（乱流层顶）形成。与此相反，气层的下部将变得暖而干。 （4）相变降温：末饱和空气等压地移经云雾滴或雪花的空间，或流经水面或积有冰雪的地面时à一方面吸收蒸发的水汽，增大湿度，另一方面一部分热量被转化为潜热而消耗，使温度下降。 因相变而消耗热量从而降温的现象，称为“相变降温” 降温量：T-Tw
人工降雨的物理学
人工降雨中的物理学 摘要管理学是系统研究管理活动的基本规律和一般方法的科学。管理学是适应现代社会化大生产的需要产生的，它的目的是：研究在现有的条件下，如何通过合理的组织和配置人、财、物等因素，提高生产力的水平。管理学是一门综合性的交叉学科。既然是交叉性的学科就与生活中的物理学有许多相通的地方。 管理学本文简略的介绍管理学利用物理现象所取得的一些成就和一些离不开的物理知识。 关键词：管理与物理人工降雨 其实在管理学中利用物理想象来达到理想的管理目的的例子很多，下面我就通过以下几个例子来介绍管理学与物理之间的不可分割的联系。 人工降雨。 “……傍晚可能有雷阵雨。”8月8日的北京，潮湿闷热，像是憋着一场暴雨，让人无法不相信这样的天气预报。 “这雨怎么还不下？先下了晚上就不会有影响了！”对于晚上将要上演的奥运会开幕大戏，天气这个角色将如何上场，所有人都揪着心，盼望着天公作美。 直到8月9日凌晨，北京奥运会开幕式结束，国家主体育场“鸟巢”滴雨未下。有人认为是气象台预报错了，有人说是老天爷开眼了。其实，所有功劳都应该记在气象人身上———这是中国有史以来最大规模的有组织、有计划成功实施的人工影响天气作业，也是奥运史上在开幕式阶段首次实现人工消雨。【1】 这也是人们在管理的过程中利用物理现象而达到的一个重要而且完美的管理与物理结合的例子。 下面就介绍一下人工降雨所利用的物理学知识和好处。 一、人工降雨的方式 呼风唤雨曾经是人们的美好愿望，随着现代科技的进步，这一梦想已变成了现实，人工降雨便是其中一种实用的方式。炎热的夏天，一场大雨滂沱而至，温度下降，空气湿润又凉爽，该是如何的惬意！同理，冬季里人工降雪即可以水土保墒，又可以净化空气，减少细菌的产生，还可以给人们带来雪中的情趣。 目前，我国的人工降雨方法有三种：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、火箭等向云层轰击产生强大的冲击波，使云与云发生碰撞，合并增大成雨滴降落下来。【2】我国的人工增雨始于1958年，当时吉林省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。辽宁省在20世纪50年代就开展了高炮人工增雨、
南京信息工程大学2019考研大纲F05云降水物理学
南京信息工程大学2019考研大纲F05云降水物理学 考研大纲频道为大家提供南京信息工程大学2019考研大纲： F05云降水物理学，一起来了解一下吧！更多考研资讯请关注的更新! 科目代码：F05 科目名称：云降水物理学 云、雾、降水物理过程是大气水循环的核心组成部分，是地球 大气的热量、水份和动量平衡的关键因素，它不仅影响到局地的和短期的天气过程，也影响到大气环流和全球气候的变化。此外，云和降水还会影响大气污染、大气雷电和电磁辐射的传播。 本课程以大气热力学和大气动力学为基础，研究大气中水分在 各阶段所经历的物理过程，即研究云、雾和降水和形成、发展和消散的物理规律，是大气科学中最为重要的分支学科之一，是雷达气象学、天气导变、强风暴等物理气象学的核心，与《云动力学》、《云降水物理实验》等课程相配合，共同构筑专业知识结构的核心框架。 课程教学目标是使学生掌握云降水形成的基本原理，培养学生 从微物理角度分析和解决大气科学问题的能力。 1.绪论 (1)掌握云降水物理学的学科性质和研究意义; (2)熟悉研究方法体系; (3)理解学科发展与 * 进步的关系; (4)了解主要研究对象; (5)了解学科发展历史;
2.云降水宏观特征 (1)掌握湿空气达到饱和的主要途径 (2)掌握云内湿度和含水量的一般特征、积状云和层状云的宏观特征、热泡理论、气团雷暴的结构与生命史; (3)熟悉锋面气旋中的雨带结构; (4)了解大气水循环过程、雾的形成过程与结构特征、卷云的宏观特征、热带气旋的云系结构特征; (5)初步了解全球云、雾、降水分布和云的日、季变化; 3.云降水微观特征 (1)掌握云降水粒子相态和尺度谱分布、云的胶体稳定性; (2)熟悉云降水粒子谱分布数据处理方法及微物理特征量的计算; (3)理解不同云降水粒子的尺度谱分布差异; 4.云的形成—核化理论 (1)了解水汽、液水、冰的结构及其与空气之间的界面特性 (2)掌握核化的概念、可溶性核上的凝结核化过程、柯拉方程及其意义; (2)熟悉云凝结核和大气冰核的性质和特点、冰核起核化作用的条件; (3)理解同质核化的基本性质、同质冻结核化和异质冻结核化的差异; (4)了解离子和不可溶粒子表面凝结核化的基本特点;
云降水物理和人工影响天气研究进展和思考
云降水物理和人工影响天气研究进展和思考 发表时间：2019-04-24T16:00:55.140Z 来源：《基层建设》2019年第2期作者：王俊喜 [导读] 摘要：随着我国科学技术的快速发展和革新，不断应用到了各个行业，尤其是云降水物理和人工影响天气方面的研究获得了长足的进步。 东营市气象局山东东营 257091 摘要：随着我国科学技术的快速发展和革新，不断应用到了各个行业，尤其是云降水物理和人工影响天气方面的研究获得了长足的进步。本文首先针对云降水物理进行了分析，然后针对人工影响天气进行了详细地探讨，最后针对云降水物理与人工影响天气的研究进行了思考，望对业界人士提供有效地参考意见。 关键词：云降水物理；人工影响天气；研究进展；思考 前言：近年来，因为环境恶化带来的连锁反应，导致我国众多地区都出现了自然灾害，给当地的经济发展和农林业建设造成了巨大的损失，严重限制了地区的经济发展步伐。面对这样的情况，我国相关部门要不断强化最自然灾害治理的思想意识，通过对云降水原理进行深入地分析和研究，并与现代化的人工影响天气先进技术相结合，人为干扰自然天气，降低自然灾害对我国各方面的阻碍作用，为国家的经济发展奠定良好的基础。 1云降水物理分析 1.1 积云 通常情况下，不稳定的空气对流会在白天形成云，且具有较快的形成速度，有时候能够在短短几分钟之内就可以形成跨度为几平方公里的大面积云。当积云的范围扩展到一定程度后，就会发生一些变异情况，甚至会演变成为一种砧状云层结构。且在异变的过程中，积云的周围或者在其顶部会出现一定程度的较为稳定的下沉气流，且会对积云产生较大的影响。当气流比较合适时，存在于积云中的水滴会随着气流进行横向或者纵向运动，推动积云的继续壮大。当对流不利于积云发展时，气流对悬浮液的作用就会强化，甚至导致积云的裂解，最终会出现阵性降水。站在积云的角度来看，整体的水量分布呈现了不均匀的状态，其多集中在中部，其他位置的分布较少，尤其是同一高度上的中线位置水量分布较边缘位置水量分布更多。在暴雨、冰雹、大风等众多强烈型天气中都会出现积雨云的身影，并且积雨云持续时间较长，具有较大的可伸展范围。 1.2 层状云 与积云不同的是，层状云可以在水平方向进行数百公里的扩展，但是当其厚度较薄时，降水发生的概率较小；当层状云较厚的时候，大范围的降雪和降雨都会出现。锋面抬升、地形抬升、积云平衍、乱流降温、气层辐合等众多因素都是形成层状云的重要因素。当斜升空气层呈现不稳定的状态时，积状的对流云产生的概率较大。从上述细节内容我们可以知道，积云和层状云在形态上就有较大区别，可以轻易地进行识别云的类型。积云与层状云相比，厚度较小，看起来较为透明，但是具有较大的覆盖面积。对层状云进行分类，可以分成卷云、卷层云、高层云、雨层云四层，当天空中出现卷层云时，就会出现降雨天气。 1.3 积层混合云 积层混合云包含着多种云层，且大多数都是对流云和层状云的结合体，因此被人们成为积层混合云。积云的发展得益于层状云的积极促进，与此同时，层状云也会对流云产生一定的影响。流云的形成和发展是在层状云提供的宝盒环境前提下进行的。层状云的发展过程会产生大量的上升气流，在较短的时间内，会削弱积层混合云的降水强度，与此同时还会延长积层混合云降水的时间。由此可以推断，层状云是有效联系流云和积云的桥梁，积极推动了云降水的良性发展。 2 人工影响天气研究 2.1 冰雹云物理和人工防雹研究 2.1.1 雷达识别冰雹云的方法 在进行识别冰雹云的过程中，相关工作人员很对雷达的回波形成特征、移动、结构、强度、尺度、形状等数据进行积极的统计和分析工作，高效识别冰雹，且具有较高的冰雹识别率，甚至达到的85%，在相关工作中具有现实的应用价值。 2.1.2 冰雹云分类 根据冰雹强度的不同，我们可以把冰雹云划分为多单体雹云、传播雹云、弱单体雹云、强单体雹云四种类型。 2.1.3 催化防雹机制 源区之所以是人工催化防雹的关键部位，是因为其具有雹胚良好形成的最佳条件。借助催化作用的推动，迅速增加的源区冰晶数量，会引发雹胚的数量的逐步增加。当形成的雹胚具有较小的直径时，其相冰雹转化的比例呈现较小。利用这一点，不仅可以有效降低冰雹总质量、冰雹总数量、冰雹的平均直径，还能高效地规避冰雹灾害的发生，最大程度的保护人民的生命财产安全，保证当地的经济建设和生产。 2.2 人工增雨理论研究 2.2.1 暖云人工增雨 通过对众多案例中暖云人工增雨的研究和分析，我们发现，对流性暖云实施人工降雨的过程中，盐粉颗粒大小和盐粉撒播位置都会严重影响降水效果和实际撒播效率。在对流行暖云落实人工降雨的过程中，相关人员要充分考虑云层的生命时间、上升气流、含水量、厚度等因素，优化盐粉撒播方式，提升其撒播效率，与实际人工降雨需求相契合。 2.2.2 人工增温影响积云 通过对人工增温的研究表明，对积云开展人工增温，能够显著影响积云的宏观动力过程。针对积云落实人工增温后，不同程度的增加现象会出现在积云含水量、积云上升气流、积云中的浮力，积极推动了积云的发展。人工增温的强度和范围越大对积云造成的影响也就越大。 2.2.3 人工增雨潜力及其评估 通过相关研究发现，当云中的过冷水量越充足，对于提升人工增雨的效果越有利，汽—冰的转化水、水—冰的转化水是人工增雨过程中的主要水分来源。