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世界上最早的人工降雨 1890年發生在美國

世界上最早的人工降雨 1890年發生在美國

世界上最早的人工降雨有多早?人工降水,根據自然界降水形成的原理,人為補充某些形成降水的必要條件,促進雲滴迅速凝結或碰並增大成雨滴,降落到地面。根據不同雲層的物理特性,選擇合適時機,用飛機、火箭向雲中播撒乾冰、碘化銀、鹽粉等催化劑,使雲層降水或增加降水量,以解除或緩解農田乾旱、增加水庫灌溉水量或供水能力,或增加發電水量等。下面就跟本站一起具體看看世界上最早的人工降雨等相關內容。

世界上最早的人工降雨 1890年發生在美國

原理

運用雲和降水物理學原理,通過向雲中撒播降雨劑(鹽粉、乾冰或碘化銀等),使雲滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水,又稱人工增加降水。撒播的方法有飛機在雲中撒播、高射炮或火箭將碘化銀炮彈射入雲中爆炸和地面燃燒碘化銀焰劑等。是人工影響天氣中進行得最多的一項試驗。

人工影響雲的微物理過程,可以在一定條件下使本來不能自然降水的雲受激發而降水,也可使那些水分供應較多、往往能自然降水的雲,提高降水效率而增加降水量。但不能自然降水的雲能供應的水分較少,因此人工催化的經濟價值有限。

條件

世界上最早的人工降雨 1890年發生在美國 第2張

一般在自然雲已經降水或者接近於降水的條件下,人工降水的方法才能發揮作用。由於降水的自然變率很大,人工增加降水量的幅度較小,如何估價人工降水的效果就顯得十分困難。人工催化增加的降水量,是催化後的實際降水量和不經催化的自然可能降水量之差。實際降水量可以測定,但能否正確估價自然可能降水量,就成了效果檢驗的關鍵。在對降水的物理規律認識不足的情況下,主要依靠統計學的方法對自然可能降水量作出估價。初期的統計檢驗方法,多數採用迴歸統計法,在人工催化目標區附近選擇一個不受催化影響的地區作為對比,用歷史資料建立目標區和對比區降水量的迴歸方程。把人工降水試驗期間對比區的降水量代入迴歸方程,求出目標區的自然可能降水量,再與目標區實測降水量對比,就可估價人工降水的效果。採用這種方法對於同一次試驗,選用不同的對比區或者不同年限的歷史資料作對比,得出的結果,可能出入很大,所以這種方法的可信度不高。一般認為隨機試驗可以避免主觀的偏差得到統計學上的可信估價。隨機試驗是把適合於人工降水的試驗機會(試驗單元)按照隨機規則(例如抽籤)分成兩組:一組催化並觀測,另一組不催化只觀測,作對比。當試驗單元足夠多時,隨機決定的兩組試驗單元的自然條件應該只有極小的系統性差別,而兩組試驗實測降水量的系統性差異,就可以歸之為人工催化的結果。判斷催化效果,存在著成功和失敗的可能性,當判斷催化有效而實際無效時,常以顯著度水平來表示這種可能性。顯著度水平越小,判斷催化有效的可信度越高。在人工降水試驗中,一般要求顯著度水平小於5%,即可信度大於95%。

由於水資源對國民經濟的重要性,人工降水試驗作為開發水資源的一種潛在手段,受到廣泛的重視。世界上先後有大約八十個國家和地區開展了這項試驗,其中以美國、澳大利亞、中國和前蘇聯等國的試驗規模較大。1958年以後,中國北方各省,曾用飛機向大範圍層狀雲中播撒乾冰或碘化銀等成冰催化劑,試圖增加冬季和春季的降水量;中國南方各省,也曾用飛機或高射炮向積狀雲內播撒鹽粉或碘化銀等催化劑,以期增加夏旱時期的降水量。但自然降水過程和人工催化過程中的很多基本問題,仍不很清楚,人工降水的效果檢驗還有很多困難。

人工降水的效果受雲和其他條件所制約。在某種條件下可能有顯著的正效果,在另一種條件下可能無效甚至出現負效果。不分條件籠統地進行統計,分析得出的效果往往不顯著。把試驗單元按照某種指標分成幾類分別統計,有時就能得出比較顯著的結果。例如在冷雲催化試驗中按雲頂溫度分類,統計得出,在一定溫度區間裡有比較顯著的效果。從人工降水研究來說,僅對降水增量作出估價是不夠的,必須對整個物理過程的各個環節都有確切的瞭解。如催化劑在雲中指定部位是否達到了一定的濃度,冰晶或大滴的濃度是否明顯增加等。觀測和統計這些巨集觀和微觀特徵量的變化,可從物理過程上分析人工催化的效果。這種觀測檢驗,稱為人工降水效果的物理檢驗。如在冷雲試驗中觀測到催化後冰晶濃度增大,過冷水滴減少,說明人工催化對雲的微物理過程已起到作用。一般認為,人工降水的科學試驗,必須根據統計學的要求,嚴格按照預定的設計進行長時間的試驗,同時對自然降水過程和人工催化過程,進行細緻的野外探測和數值模擬,才能使試驗具有比較堅實的物理基礎和統計的可信度。

世界上最早的人工降雨

世界上最早的人工降雨 1890年發生在美國 第3張

1890年,美國曾在雲中進行爆炸催雲試驗,可算作第一次有記錄的人工降雨試驗,但收效甚微。1930年荷蘭人維拉爾特教授,試驗將二氧化破乾冰用飛機運載到2,500米、離雲頂200米的高空,向雲中投擲了1.5噸乾冰碎塊,使8平方公里的土地上,產生了豐沛的降雨。這是世界上第一次成功的人工降雨。但維拉爾特並不清楚試驗所以成功的道理。1933年瑞典氣象學家貝吉隆(1891—1977)提出了“冰水轉化”冷雲致雨理論,即在溫度低於0°C的冷雲中,同時存在冰晶和過冷卻水滴,由於冰晶的飽和水汽壓比過冷卻小水滴低,水汽就直接凝華在冰晶上。而空氣相對溼度的變小,又促使過冷卻小水滴很容易經過蒸發、凝華遷移到冰晶上。只要雲中有足夠數量的冰晶,經過“冰水轉化”,就能迅速增大,並隨氣流在雲中上下升降,互相合並增長,從而形成降雨

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