一种改进的测量冰核的滤膜技术

关于冰核浓度的测量,还没有令人满意的标准外场方法,尽管滤膜技术是一个有希望的选择,但这要能消去或能说明随取样体积增加冰核浓度下降的趋势。为此研制和试验了一种改进的显现暴露后滤膜的通风(动态)云室系统。对从新的动态云室得出的自然冰核浓度与同时由静态扩散云室得出的结果进行了比较。采用静态云室方法,其结果表明存在体积效应,但在新的动态系统的结果中这种效应消失了。为了证实通风气流效应,对混有氯化钠或不混有氯化钠粒子(吸湿材料)的碘化银和四聚乙醛这两类不同人造冰核的取样滤膜进行显现。不管是否混有吸湿物质,测量的人造冰核浓度具有相同的数量级。自然和人造冰核浓度测量的一致性表明用新的动态云室技术可以消除体积效应。     

用吸湿粒子消暖雾用量的计算

众所周知,雾作为一种视程障碍现象,对航空、航海等交通运输的安全威胁很大。据统计,全世界雾日中暖雾占95％,因此,消暖雾的研究十分迫切和重要。二十多年来,国内外采用了多种方法进行消雾试验。播吸湿粒子消雾是其中的一种,此法从科学原理上是符合的,但是,如何在指定时间和地点消雾这个工程问题尚未解决。不仅如此,据国内一系列试验表明:消雾效果除与吸湿粒子的吸湿性能、用量、颗粒大小有关外,还取决于雾形成后的气象条件和雾的特性。当雾层不太厚、雾中风速不大、雾滴谱比较窄时,只要吸湿粒子用量、颗粒大小适当,消雾效果还是明显的。本文仅介绍用吸湿粒子消雾用量的计算方法和应用实例。 一、消雾原理和用量上下限 吸湿粒子消雾是通过潮解、稀释过程中强烈吸湿,大量消耗雾层中水汽,迫使雾滴急剧蒸发,吸湿粒子迅速长大并掉出消雾空间,使消雾空间光学切面     

几种粉末型吸湿性催化剂的试验研究

在云雾中播撒吸湿性催化剂是进行暖云催化降水或消暖雾的重要手段之一,而寻找高效、适宜的吸湿性催化剂仍然是当前人工影响天气领域的重要研究目标。本研究对6种具有吸湿性的粉末型稀土盐催化剂在云室中的消暖雾性能进行了对比试验。试验采用一个43m3的暖云室,在云室中分别进行无催化的空白试验和6种催化剂的消暖雾催化试验,并使用FM-100雾滴谱仪、透光度仪以及温湿度仪等仪器对云室中雾的整个发展过程进行全程观测。通过对比空白试验与催化试验的观测数据,分析了5种吸湿性催化剂在播撒后对暖雾的影响,对它们的消雾效果和催化剂作用机理进行了分析。研究结果表明:6种催化剂中有5种起到了消雾作用,其中氯化铈、硝酸镧、碳酸镧的消雾效果较好,氯化镧、碳酸铈次之,硝酸铈则没有达到消雾目的;催化剂的引入使雾的含水量、雾滴有效直径、雾滴谱等微物理特征发生明显变化,并最终对雾的发展进程造成很大影响,使雾的消散速度加快或延缓。     

新型消暖雾催化剂与传统吸湿性催化剂消雾性能的室内对比试验

为了研究一种新的环保型消暖雾催化剂RC／XW的消雾性能,同时选取无水氯化钙（CaCl2）和氯化钠（NaCl）2种吸湿性物质作为对比物,对它们进行室内试验研究。其中RC／XW粒子直径主要集中在12um;将无水氯化钙和氯化钠分别粉碎成10um、15um、20um和30um4个不同的直径。结果表明：不同种类的催化剂、同种类不同尺度的催化剂之间消雾效果都存在很大差异。消雾效果与播撒剂量直接相关。RC／XW适用于消除含水量在0．3g·m^-3以上的严重影响视程的暖雾,且播撒剂量要〉1g·m^-3。     

云室在云雾物理学研究中的应用进展

云室是云雾降水物理学的实验室装置,在云物理实验研究方面一直有着广泛的应用。本文介绍了目前国内几种主要云室的构造和基本性能,以及它们在大气冰核浓度的观测与研究、高效碘化银焰剂及其成冰性能的研究、液氮（LN）消雾成冰性能的实验研究、稀土化合物成冰性能的实验研究、冰雪晶碰并勾连增长的实验与观测分析中的应用,并着重介绍了这几方面试验研究目前在国内的进展情况。     

基于气象要素的气溶胶吸湿增长分析:以浙江省为例

气溶胶粒子的吸湿增长对区域环境、气象与辐射收支都有巨大影响,精确的气溶胶吸湿特性观测对描述气溶胶吸湿增长特性,以及研究气溶胶对气候环境影响,拓展卫星气溶胶产品的应用有非常重要的意义。本研究提出一种基于常规气象观测（能见度、相对湿度）和空气质量观测（PM2.5浓度,即空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物浓度）相结合的气溶胶吸湿增长估算方法,在此基础上对浙江地区气溶胶吸湿特性的时空变化影响因素进行了探讨。研究发现,沿海的温州瓯海站的吸湿增长能力最高,长三角典型城市环境的杭州和睦小学站的吸湿增长能力次之,而地处较为洁净内陆的衢州实验学校站的吸湿增长能力最低。在时间变化中,同一站点不同湿度条件的吸湿增长变化趋势相同,温州瓯海站的吸湿性变化最为剧烈,杭州和睦小学站的吸湿性变化次之,衢州实验学校站变化较为平缓。本研究表明,浙江地区的气溶胶吸湿增长特性存在较大的时空差异,基于本方法能够在较大的时空范围内描述气溶胶的吸湿增长特性,为有限的精密观测提供重要补充。     

一个观测冰核的15 L混合云室

小型混合云室常用于自然冰核浓度的观测和人工冰核成核率的检测。使用表明:由于受云室容积、造雾方法和操作程序等因素的影响, 检测结果有很大差异, 难以相互比较。为提高检测数据的可信性, 设计并制作了15 L混合云室。云室由F22压缩机系统制冷, 最低能达到-28℃。为减小云室温度的波动, 在云室外围设计有装满乙二醇-水溶液的夹套。在溶液中, 安装了1个1 kW的电加热器, 接通后可使云室升温。在夹套外, 采用发泡技术形成约10 cm厚的绝热层, 以使云室与外界绝热。云室运行时, 可通过控制压缩机和电加热器得到实验温度。此外, 为拓宽检测冰核浓度的检测范围, 设计了玻璃片接取显微镜读数和糖盘接取目测读数两种可供选择使用的冰晶观测方法, 前者在冰晶浓度高时使用 (人工冰核), 后者在低浓度时使用 (自然冰核)。另一个重要改进是:先由一个超声雾化器产生常温雾, 而后使常温雾穿过一个低温狭缝进行预冷, 当雾温等于或低于云室温度后再进入云室。这一措施不仅避免了瞬时高度过饱和, 而且还减小了对云室温度的扰动。该云室在弹载催化剂成核率的改进实验中发挥了重要作用, 曾用它对多个人工冰核复合配方进行了检测和对比。结果表明:云室具有较好的稳定性和重复性, 整体性能优于以往的同类云室。这一结果是由于改进了提供过冷雾的设计和冰晶接取方法得到的。     

山东省人工影响天气代表团赴俄罗斯培训

10月20日11月2日，由6人组成的山东省人工影响天气代表团赴俄罗斯水文气象局参加为期14天的人工增雨防雹作业新技术培训。俄罗斯水文气象局人影管理处、高山地球物理研究所和台风所的专家，对人工防雹理论和技术、效果检验方法、防雹火箭弹结构、人影作业组织管理、人工消雾等做了系统的讲解，代表团还参观俄罗斯水文气象局台风所的云室、风塔等。     

播撒盐粉局部消除暖雾的数值模拟

本文使用二维暖雾数值模式来研究人工播撒盐粉局部消除暖雾的物理过程以及盐粉粒子半径、盐粉播撒量、雾层厚度和雾中液水含量对消雾效果的影响。结果表明,使用盐粉局部消除暖雾以增大播撒区的能见度是完全可能的。一般来讲,较大的盐粉粒子和较大的播撒量更有利于提高消雾的效果,但消雾的成本以及对环境的污染也随之加大。文章最后对使用大水滴代替盐滴进行消雾的可能性提出初步的看法。      

两种不同云室进行冰核检测的研究

本文针对吉林省440L卧式云室和20L分体式云室结构特征,介绍两种云室不同之处及冰核成冰性能检测特点,440L云室采用高速气流等成冰方法的模拟试验,不仅验证了气流动力作用具有良好的成冰性能和应用前景,还验证了该云室在冰核检测中具有良好的性能。20L分体式云室在微、纳米AgI冰核成冰试验检测的结果表明,该云室催化剂冰核检测的检验效果明显。     

Simulation of rocket seeding of convective clouds with coarse-dispersion hygroscopic aerosol. 2. Condensation and coagulation in a cloud seeded with hygroscopic particles

A set of equations is developed to describe changes in cloud dispersity due to condensation and gravitational coagulation in the area of the salt particle diffusion in hygroscopic seeding of convective clouds with antihail rockets. Competition for moisture between the natural cloud droplets, entrained in the area from outside by turbulent diffusion, and artificial NaCl particles is taken into account. Optimum versions of hygroscopic seeding aimed at precipitation enhancement are discussed.     

Mesoscale numerical simulation study of warm fog dissipation by salt particles seeding

Based on the dynamic framework of WRF and Morrison 2-moment explicit cloud scheme, a salt-seeding scheme was developed and used to simulate the dissipation of a warm fog event during 6–7 November 2009 in the Beijing and Tianjin area. The seeding effect and its physical mechanism were studied. The results indicate that when seeding fog with salt particles sized 80 μm and at a quantity of 6 gm~(-2) at the fog top, the seeding effect near the ground surface layer is negative in the beginning period, and then a positive seeding effect begins to appear at 18 min, with the best effect appearing at 21 min after seeding operation. The positive effect can last about 35 min. The microphysical mechanism of the warm fog dissipation is because of the evaporation due to the water vapor condensation on the salt particles and coalescence with salt particles.The process of fog water coalescence with salt particles contributed mostly to this warm fog dissipation. Furthermore, two series of sensitivity experiments were performed to study the seeding effect under different seeding amounts and salt particles sizes. The results show that seeding fog with salt particles sized of 80 μm can have the best seeding effect, and the seeding effect is negative when the salt particle size is less than 10 μm. For salt particles sized 80 μm, the best seeding effect, with corresponding visibility of 380 m, can be achieved when the seeding amount is 30 g m~(-2).     

液氮消过冷雾对冷云催化增雨的启示

对用液氮消过冷雾和冷云催化增雨作业的宏、微观条件进行比较，找出其异同点，并根据消冷雾作业所出现的物理响应推演冷云催化后应出现的结果，以弥补飞机云中催化后缺少直接观测资料的缺陷，进而对液氮（LN）增雨效果进行探讨。     

人工消除冷雾的个例模拟分析

本文在中尺度数值模式MM5的Reisner2方案中引入了液氮粒子与云相互作用的过程,在中尺度模式MM5中实现了催化功能.利用加人催化方案的中尺度模式针对2007年12月26日北京地区的一次冷雾天气过程进行了消雾的数值模拟研究,探讨了消雾的效果和机理,并针对催化剂的播撒量和播撒位置进行了两组敏感性试验.结果表明:在此次模...     

吸湿性播撒对暖性对流云减雨影响的数值模拟

利用以色列特拉维夫大学二维面对称分档云模式（two-dimensional slab-symmetric detailed spectral bin microphysical model of Tel Aviv University）,对2016年9月4日16:00（北京时）前后我国华东地区的一次暖性浅对流云降水过程进行模拟,模式模拟的强回波中心高度和最大回波强度范围与观测基本一致。并在此基础上进行了小于1 μm的吸湿性核的播撒减雨试验,分别考虑了不同播撒时间、不同播撒高度以及不同播撒剂量的敏感性测试。结果表明:在云的发展阶段早期播撒能起到更好的减雨效果,播撒时间越早对大粒子生长过程的抑制作用越强,随着播撒时间向后推移,受抑制作用最显著的粒径段向小粒径端偏移;在云中心过饱和度大的区域下方进行播撒,减雨效果更加明显,当播撒剂量为350 cm-3时,地面累积降水量减少率可达23.3%;另外,随着播撒剂量的增加,减雨效果更加显著,甚至能达到消雨的效果。因此,在暖性浅对流云中合理地播撒小于1 μm的吸湿性核能达到较好的减雨或消雨效果。     

机载粉剂催化剂播撒设备的研制及其在奥运和残奥消云中的应用

人为引发的下沉气流可以抑制对流云的发展,这一现象已在试验中得到验证。用“人工下沉气流法”实施人工消云试验时,需在云顶大剂量的播撒粉剂催化剂。北京市人工影响天气办公室研制了能完成此类大剂量播撤任务的设备,并通过外场飞行试验对设备进行检验和改进。这是国内人工影响天气领域首个采用空投播撒法的粉剂催化剂播撤设备;可减少催化剂对飞机和播撤设备的污染。分析发现,新设备能够满足人工消云作业中播撒大剂量粉剂催化剂的需要。该设备在北京奥运会、残奥会开闭幕式当日的消云试验作业中投入使用,共实施消云飞行作业9架次,累计利用新设备播撒吸湿性粉剂催化剂34吨。     

NaCl Aerosol Particle Hygroscopicity Dependence on Mixing with Organic Compounds

Organic compounds in the atmosphere can influence the activation, growth and lifetimes of haze, fog and cloud droplets by changing the condensation and evaporation rates of liquid water by these aqueous aerosol particles. Depending on the nature and properties of the organic compounds, the change can be to enhance or reduce these rates. In this paper we used a tandem differential mobility analyzer (TDMA) to examine the effect of tetracosane, octanoic acid, and lauric acid on the hygroscopic properties of NaCl aerosol particles at relative humidities (RH) between 30 and 95%. These organic compounds have been identified in ambient aerosol particle samples. A slight lowering of the deliquescence relative humidity (DRH) and suppression of hygroscopic growth for the NaCl-organic compound mixtures were observed when compared to pure NaCl particles. The growth of pure NaCl particles was 2.25 in diameter at 85% RH while the growth of the mixed particles was 1.3 to 1.7 in particle diameter at 85% RH with organic mass fraction of 30–50%. This shows that these organic compounds have to be present in rather large mass fractions to effect the hygroscopic behavior to a similar degree observed for ambient aerosol during field measurements. Despite the mixing of the organic material with NaCl, hysteresis was observed for decreasing RH histories, suggesting the formation of metastable droplets. These laboratory results are strikingly similar to ambient field results. For example, if the total organic mass fraction of the particles is between 0.30 and 0.50, the particle growth at 85% RH is about a factor of 1.4 for the laboratory and field measurements. Such reduction in growth compared to the pure inorganic salt is in contradiction to speculations concerning significant effects by organic compounds on cloud condensation nuclei and thus formation on clouds.