什么样的云彩会下雨?( 三 )


另一种是混合云, 这种云比较厚, 其上部的温度是低于零度的, 而下部高于零度 。 这种云在零度线以上常常会存在过冷水滴 。 这是在清洁大气中可能出现的一种不稳定现象, 如果一有扰动, 这些过冷的水滴马上就会结成冰 。 如果飞机进入这种过冷水的云区就会出现飞机结冰现象;在地面, 若这种由过冷水滴形成的云雾碰到一些障碍物, 如电线, 就是很快地在电线上冻结造成电线结冰的现象 。 这些都是有害的自然现象, 但也正是人工增雨要利用的 。 大气科学研究发现, 在这种具有过冷水滴的云体中, 若出现几个小的冰晶, 那么小冰晶就会迅速长大, 而那些过冷水滴就会很快地蒸发掉, 把水汽集中到这些冰晶上去, 这就是贝吉龙过程(BergeronProcess) 。 因此对于那些具有过冷水的云, 可以通过播撒成冰核使它迅速形成一批小冰晶, 这些小冰晶通过贝吉龙过程很快长大, 到几十微米后就可以开始通过碰并过程形成迅速长大而成为雨滴, 发生降水 。 目前用得最多的冷云催化剂就是碘化银, 还包括一些与碘化银具有类似晶格结构的复合催化剂 。
这些就是当前人工增雨作业的基本思路 。 简而言之, 人工增雨的基本思路是对于那些处于胶性稳定的云, 它是因为缺少初始的大云滴, 因此无法通过碰并过程形成有效的地面降水, 这时我们就向云中播撒一些催化剂, 促使形成一批大云滴, 从而使云的成雨效率提高, 增加地面的降水量 。 同样, 对另外一些云体, 由于它的大云滴的数量不足, 也可以考虑补充一些大云滴, 从而提高云体的成雨效率, 增加地面降水量 。
当然, 事情也可能走向反面, 即云体原来的大云滴是合适的, 成雨效率已经很高了, 过多地加入大云滴会去争食那些有限的小云滴, 可能反而使降水效率降低, 甚至出现消雨的后果 。 由于这种改变云中大云滴浓度的工作并不消耗很多能量, 因此是人类可以考虑采用的方法 。
【前路依然曲折】
那么这种做法确实是有效的吗? 回答这个问题是相当困难的 。 尽管上面提到的这些物理过程, 如碰并过程、贝吉龙过程等, 在物理学上都是正确的, 我们可以用理论模式进行模拟, 甚至在实验室中进行实验、测试, 但要了解自然云中到底是什么情况, 无论是国外还是国内, 至今一直没有好的解决方案 。
我们一直用各种直接或遥感探测的手段, 估计云的最大可能降水量, 也用飞机安装云物理观测仪器到云中进行探测, 希望能了解到云中大小云滴分布的状况, 并进一步估计自然云的成雨效率 。 但这些探测至今的效果都不甚理想, 尤其是云中参数的强烈起伏, 很不规律, 使单次观测的结果很难具有代表性 。 另外, 从作业计划的安排和实施而言, 等飞机飞到云中观测才能了解到云的状况实在已经是太晚了, 我们很希望在地面通过遥感的方法就能了解到大范围云微物理结构的特征, 从而判断当前云的自然降水效率的情况, 这才能决定我们应当怎么样去改变云中微物理结构, 增加地面降水 。 这些技术都需要在今后大力开发 。
就是由于我们对云的状况了解不足, 使当前人工增雨的作业具有一定的盲目性 。 在这种情况下我们只能从最终效果这方面来评估作业的效果, 这就是希望有数据能够证明通过人工增雨作业地区的降水量确实是增加了, 这就认为是达到目的了 。 但这件事简直就是不可能完成的, 因为当我们说这次作业增加了多少降水量, 意味着要估算作业后的降水量比不作业时多了多少? 但因为已经做了作业, 我们只能观测到作业以后的降水量, 而不作业的自然云降水量就不得而知了 。 目前通用的办法是利用统计的方法, 如目标区和对比区的统计分析或随机试验的统计分析 。 从统计学的要求来说, 只有符合随机化试验设计的试验才有统计上的意义, 但在现实条件下这种随机化试验是相当困难的, 目前我们只能在某些地区开展严格的有设计的随机化试验 。

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