为什么能人工降雨

2017-09-17

人工降雨

写这个post的起因，是看了电影《战狼》-2015里的第47分50秒一段关于外军雇佣兵使用石墨粉的描述。

战狼中队长龙小云（女）说：
“他们在火箭弹里添加了大量的石墨粉，这种东西只有千分之一毫米，一旦爆炸，就会进入电子仪器，造成短路，甚至电弧燃烧，短时间内在空气中不会消失，飞机无法进入。”（注：因为石墨粉会使飞机电路板等短路，所有操作失灵）。

当即，红军旅长石青松下令：
“通知相关单位，对丛林实施人工降雨，一个小时内，用大雨把石墨粉通通冲刷干净”。

好了，问题来了，怎么人工降雨呢？为什么能人工降雨呢？

人工降雨

人工增雨（英语：rainmaking或cloud seeding），是指在天上有云的情况下，通过人工手段催化降雨。一般是通过降低云层中的温度，使云中小水滴凝聚形成大水滴，从而实现降雨。

Cloud seeding can be done by ground generators, plane, or rocket.png

原理

人造雨的原理，主要是借催化剂改变云滴的性质、大小和分布的状况，制造云滴长大的条件，使其按照自然过程而形成降雨。催化剂是用高射炮把炮弹打到高空爆炸，而这些炮弹的弹头是使用经改装的非金属外壳。

在对流层里，大气温度随高度增加而下降，因此形成云所在的高度越高则温度愈低，高度愈低则温度越高。云的温度高于0℃时称为暖云，低于0℃时称为冷云。

在暖云里，小水滴经由碰撞与合并过程，变成大水滴，终至克服云内浮力而掉离云底，成为地面上的降雨。

在冷云中，小冰晶成长至能克服云内浮力时而掉离云底，在降落过程中经过0℃高度时，融解为水滴，亦成为地面上降雨。

当云内水滴太小或缺乏冰晶而无法降雨时，我们利用人工方法去产生冰晶或使小水滴长大，促使其产生降雨现象，称为人造雨。

This image explaining cloud seeding shows the chemical either silver iodide or dry ice being dumped onto the cloud, which then becomes a rain shower. The process shown in the upper-right is what is happening in the cloud and the process of condensation to the introduced chemicals.

暖云造雨方法很多，如在云中喷洒水滴、吸湿性药粉与液体（氯化钠）等，透过碰撞与合并过程使水滴成长，终至降落成雨。

冷云造雨方法亦多，但最常使用干冰或碘化银，此主要乃因为干冰温度为-78℃，在缺乏冰晶的冷云内，撒播干冰使其温度骤降，因而不必借助冰晶核的情况下，将过冷水滴转变成冰晶，透过冰晶成长过程终至成雨。碘化银为非常有效的冰晶核，在冷云内缺乏冰晶的情况下加入碘化银充当冰晶核，可促使-5℃以下的水滴凝固为冰晶，再借由水滴与冰晶共存时的冰晶成长过程而形成降雨。

实施方式

人造雨理论基础为在云中撒播人工之云种，使降雨机会及降雨量增加。所以应选择适当之气象条件，撒播人造冰晶核至云中，加强结核效率，促使降雨发生，一般可分为地面造雨与空中造雨两种方法：

地面造雨法：

利用地面造雨器燃烧碘化银溶液，使碘化银烟粒随热气飘升达高空以充当冰晶核。当碘化银烟粒上达云内过冷水滴层，可使过冷水滴凝固为冰晶，经由冰晶成长过程，终至掉落成雨。

空中造雨法：

利用飞机在云中撒播碘化银或干冰云种，由于撒播之云种可精确被送达足够低温之云中，故一般造雨效果比地面造雨法更佳。

Cessna 441 Conquest II used to conduct cloud-seeding flights in the Australian state of Tasmania

成效

根据气象研究人员多年来各种人造雨试验累积经验评估显示，经由长期规划实施地面燃烧碘化银溶液之人造雨方式，平均约可增加10%降雨；若使用空中造雨方式，于适当的对流性雷雨胞内撒播碘化银，平均约可增加20%降雨。然而人造雨之成效，仍受各地区气象条件、执行技术及行政配合等综合因素影响，而呈现某些不确定性。

常见的人工增雨剂

干冰（通过冷却云层中的小冰晶，使其形成大冰晶降落，在经过0℃地面高度时融化成雨水，最终降落）

干冰，是二氧化碳（CO₂）的固体形式。在正常气压下，二氧化碳的凝固点是-78.5℃，在保持物体维持冷冻或低温状态下非常有用。其无色、无味、不易燃、略带酸性。干冰的密度各不相同，但通常约为1.4至1.6 g/cm³。干冰能够急速的冷冻物体和降低温度并且可以用隔离手套来做配置。现在干冰已经广泛的使用在许多层面，干冰在增温时是由固态直接升华为气态，直接转化为气体而省略转为液态的程序，因此其相变并不会产生液体，也因此称做“干冰”。要将二氧化碳变成液态，就必须将气压增强至5.1大气压才会出现液态二氧化碳。

碘化银、碘化亚铜（成核剂，原理同干冰，但效果没有干冰好）

碘化银（AgI），

为碘和银的化合物，黄色粉末（~558 °C分解），见光分解，并大量吸热，先变灰后变黑，不溶于水和氨水，用于照相术和人工降雨的晶核。

亮黄色无臭微晶形粉末，有α和β两种类型，β型为立方晶系，密度6．010g/cm³，熔点558℃，沸点1506℃。α型为六方晶系，密度5．683g/cm³，加热到146℃即转为β型。不溶于稀酸．水，微溶于氨水，易溶解于碘化钾、氰化钾、硫代硫酸钠和甲胺，无论碘化银的固体或液体，均具有感光特性，可感受从紫外线到约480 mm波长之间的光线。光作用下分解成极小颗粒的“银核”，而逐渐变为绿色带灰黑色。如与氨水一起加热，由于形成碘化银-氨络合物结晶体，即转为白色。

常用于感光工业制造感光乳剂。化学反应中用作催化剂。人工降雨中，用作冰核形成剂。电池工业可用作热电电他的原料。分析化学中用作微量氯、铯的分析试剂。另外，还用于医药工业