摸清云的底细,开启“空中水库”大门

2020年12月08日 10:55环保工程来源:http://www.hb114.cc

12月2日,《国务院办公厅关于推进人工影响天气工作高质量发展的意见》(简称《意见》)正式发布,《意见》提出,要深入开展全球气候变化背景下的云降水和人工影响天气机理研究,着力在云水资源评估、作业条件监测预报、作业催化、效果检验和效益评价等关键技术上实现突破。

其实,人工影响天气的做法并非近年才出现。在抗旱减灾的强烈需求推动下,从1958年开始,我国就进行了大量的人工增雨(雪)作业。如今,随着对人工影响天气机理研究和关键技术的突破,人工影响天气作业愈发常见。然而,化云为雨,并非想象的那么简单。

人工影响天气

掌握云水资源是关键

要弄明白如何化云为雨,需要先了解大气水循环过程。

大气水循环是怎样的过程呢?中国气象科学研究院研究员周毓荃介绍,来自海洋和陆地的水(固态和液态)蒸发成为水汽,进入大气;水汽受大气不均匀的动力热力影响移动和上升,部分水汽在天空冷却凝结成具有复杂的宏微观结构的云,内部充满各种大小不同、相态不一的高浓度细微云滴或冰晶(直径约10微米),在一定条件下,这些云滴或冰晶增长为直径约102—103微米的大颗粒水凝物,即云水,进而形成雨、雪、霰等,最终落出云体,降落到地面成为降水。

可见,在大气水循环中,水汽无法直接变为降水,在物理转化过程中必须要有云水出现,这些水汽才有可能转化形成降水。

“在大气水循环过程中,有一部分云水还留在空中,不能靠自然过程直接转化成为降水,我们把循环过程中这些仍留在空中的云水叫作云水资源。这些云水通过人工催化的手段有可能被开发成为降水,也就是通常说的人工增雨(雪)。”周毓荃说。

今年年初,基于国家重点研发专项《云水资源评估和利用示范》项目研究表明,近20年,中国大陆全年参与大气水循环的水汽年平均总量约36万亿吨,水汽更新期约8—10天;大气水凝物年平均总量约8万亿—10万亿吨,但其更新期平均仅5—8小时;留在空中没有形成降水的云水资源年平均总量仍约有2万亿—3万亿吨。如此丰富的云水资源,十分有利于我国大气水循环和云水资源的开发利用

云水资源开发

不同手段因“云”制宜

云水资源究竟是如何开发的?

据了解,云按照物理特性可分为冷云和暖云,暖云里充满小水珠,温度在0℃以上,上升气流的托举使它们飘浮在空中掉不下来;冷云的温度在0℃以下,云里有许多闪亮的冰晶和冷却水珠,但由于它们又小又轻,在上升气流的托举下,也不会掉下来。

这时候,就需要通过人工干预,影响其微物理过程,促使冰—水转化、小云滴凝结或碰并等物理过程发生,实现增雨(雪)目的。目前常用的催化剂有制冷剂(干冰等)、结晶剂(碘化银等)、吸湿剂(食盐、尿素等)等。制冷剂和结晶剂主要用于冷云,暖云则主要依靠吸湿剂来促进降水形成。

“近年来,我国在云降水和人工影响天气机理研究方面,取得了一系列重大突破。”中国气象局云雾物理环境重点开放实验室主任、全国人工影响天气科技咨询评议委员会副主任委员陈宝君说,依托观测技术进步和云数值模式发展,气象部门借助于天空地一体化的立体气象观测网,并利用先进的云降水数值模式,对我国典型地区典型云系(如华北层状云、西北地形云、南方对流云)的微物理结构(如液态水含量和分布、云粒子特性等)和降水形成机制有了更深入了解,并成功得到了我国云水资源的时空分布特征。

研究表明,从云水资源总量分布看,我国东南区域的云水总量平均值最大,中部区域次之,西北和华北区域的云水总量平均值较小。丰沛区主要位于我国的东南地区和东北地区东部,而华北至西部地区的云水资源量值相对较少。

周毓荃认为,科学认识云水资源及变化规律意义重大,未来气象部门要进一步提升科学评估、精准开发、精确检验和高效利用的效率,还有许多科学难点要突破。

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编辑:yunying01
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