“三七”炮弹聚能分散碘化银成冰核效率的试验研究

本文介绍了经改装后“三七”炮弹产生聚能效应,分散碘化银从-4.0～-20.0℃范围内,各温度下的成冰核效率。这种方法1克散装碘化银在-4.0～-20℃范围内,产生的冰核数目,比目前广泛应用于人工降雨、防雹碘化银“三七”炮弹(内装4克压制成型碘化银)平均成核率高1个量级。 在检测碘化银“三七”炮弹成核率中,采用了多云室、统一本底气、严格封闭云室顶部、大容器稀释、瞬时检测的方法,有效地避免了环境污染引起的误差,减小了在针管中稀释造成的累积误差,提高了检测冰核水平。     

几种碘化银焰剂成冰性能检测

碘化银焰剂是人工影响天气作业中重要的冷云催化剂,目前国内使用的碘化银焰剂有多种配方,有必要对它们的成冰性能进行统一评估。本研究采用1m^3等温云室,对我国人影作业中使用的7种碘化银焰剂(编号为1~7号)进行了统一检测。结果表明:7种焰剂成核率的量级按每克催化剂计算在10^(10)~10^(13)g^(-1)(-8^-18℃)之间,用指数函数拟合能较好地反映成核率随温度的变化;在低温段(≤-16℃),各焰剂成核率较高,不同焰剂之间的成核率差异相对于高温段(>-16℃)要小;在高温段,3、4、7号焰剂也具有较高的成核率,成冰性能要好于其他焰剂;7种焰剂的核化速率不同,-8℃时90%的冰核完成核化的时间在7.8~18min之间,推断该温度下的成核机制以接触核化等慢过程为主。     

箭载催化剂冰核生成率的检定

本支介绍了JBR-56型火箭箭载催化剂冰核生成率的检测。得出箭载碘化银8克每箭的冰核总数高于现使用的三七高炮弹每弹(含4克碘化银)的成冰核总数,就每克碘化银的成核率相比,无量级上的明显增加。在温度高于-12℃范围内,箭载的成核率仍然偏低,不理想,我们认为这可能是所使用的爆炸法所限。     

碘化银冷云催化剂的改进设想

碘化银是一种应用比较广泛的人工影响天气冷云催化剂，广泛地应用于人工增雨和人工防雹，但是通过实际作业和室内实验我们发现常用的碘化银催化剂还存在一些不足之处，主要表现在成核率和成核阐温方面，本文旨在根据常用碘化银在催化应用中的不足，利用当前较流行的纳米技术和纳米材料的生产工艺，通过理论分析和初步的实验结果，阐述碘化银冷云催化剂的改进方案。     

纳米碘化银在人工影响天气的应用研究 II: 室内实验

运用爆炸法,使用“37型”降雨实弹分别在室内20 L和1200 L云室对研制的人工影响天气纳米碘化银催化剂的成冰性能,包括成核率、成冰阈温、核化速率等,进行检测和研究.在相同实验条件下,在“37型”降雨实弹上将纳米碘化银催化剂与目前常用碘化银催化剂进行对比试验.结果表明,纳米碘化银催化剂成冰性能明显优于常规碘化银催化剂,其成核率比常规碘化银催化剂提高1～2个数量级;成冰阈温值增加;核化速率明显加快.     

高炮、火箭人影催化作业云层高度的确定

通过对碘化银的成核机理、高炮火箭撒播特点以及对不同类型云的特征分析,确定了使用高炮、火箭进行人影作业时云顶温度和人工增雨炮弹炸点及火箭播撒催化起点的温度:作业催化云层的云顶温度应处于-10～-24℃,最适宜为-15～-20℃;对层状云进行播撒催化,人工增雨炮弹炸点的高度应在-10～-15℃温度层,用火箭进行播撒作业时,起始播撒点的高度应确定在-10℃温度层;对积状云进行催化作业,人工增雨炮弹炸点的高度应选在-4～-10℃温度层,火箭起始播撒点的高度应确定在-4℃温度层.     

JFJ型火箭碘化银成冰核效率的检测

我们检测了JFJ型降雨防雹火箭的碘化银成冰核效率。初步认为箭载碘化银的剂量以载4克和2克为好。其成冰核率比三七弹高1—2个量级。在高于-16℃温度段其成冰核比JBR—56型火箭高1个量级。另外电镜分析JFJ型火箭爆炸粉碎的碘化银粒子数达1.7×10~16个/克,比三七弹高2个量级,与检测结果大体吻合。     

地面碘化银冰核发生器

·引言·碘化银至今还是应用最广泛的播云催化剂之一.碘化银冰核的发生方法基本可分为,溶液喷撒法、爆炸法、烟火法和溶液燃烧等四种.国外很少用前两种方法,原因是成核率比较低;后两种方法国外应用得很普遍.就后两种方法来说,一般认为溶液燃烧法比烟火法要经济,花费约为1与4之比.我国在人工影响天气方面对碘化银冰核的发生方法研究的还很不够,使用得最广泛而又最有效的是三七人工降雨弹.但其产生碘化银冰核的方法是爆炸法,成核率较之燃烧法要低;同时,只能在交通比较方便的地方使用,耗费的人力和物力都较大.     

“Lohse-WMI”机载AgI播撒器的工作原理及其应用

１前言当前人工增水播撒的主要催化剂之一是碘化银（ＡｇＩ）。碘化银（ＡｇＩ）催化剂主要以－５℃以下且有大量过冷却水的云层为催化对象。目前,以ＡｇＩ、ＫＩ、丙酮配方为主的催化剂成核率约为１０１２／ｇ左右,已成为我省人工增水催化作业中与干冰（固态ＣＯ２）并...     

人工增雪（雨）工具BR—3焰弹介绍

在过去的 5 0多年中 ,人工催化作为增加降水量的一种方法得到重视和发展 ,在比较成功的地区增加降水量约为 1 0 %～ 2 5 % ,产生了很大的经济效益和社会效益。在人工影响天气作业中应用最广泛 ,成效最明显的催化剂是碘化银。通过科学实验 ,有针对性地研制了许多碘化银混合物配方 ,使在不同环境下碘化银成核率达到最好。特别是近年来北京理工大学与中国气象局人工影响天气研究所合作 ,从 1 6种配方中筛选出ＢＲ - 88- 5型碘化银焰火剂。经过多次实验 ,作了进一步改进后生产出ＢＲ - 3型焰火剂 ,组装成ＢＲ - 3型焰弹。经室内测试结果表明 ,Ｂ…     

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。     

含AgI人工冰核粒子的电镜分析

为深入认识当前人工影响天气作业中广泛使用的AgI焰剂的成冰特性, 利用电子显微镜对含AgI焰剂产生的人工冰核粒子尺度特征进行分析研究。利用环境场扫描电镜对焰剂颗粒的尺度分布和形态学特征进行研究, 利用场发射高分辨透射电镜纳米区域的X射线成分分析 (EDS) 对实验样品的颗粒结构特点和主要组成成分进行研究。实验结果表明:不同配方焰剂燃烧产生的颗粒谱分布特征有明显差异, 所取5种焰剂产生的颗粒平均谱分布, 其直径在0.02~0.50 μm之间的粒子数占98.96%, 即产生粒子绝大部分都可直接参加云内的成冰核化过程, 但其谱宽、峰值直径, 分布特征都不相同。透射电镜结果表明:焰剂颗粒的主要组成是KCl, 其表面附着AgI小颗粒, 该结构特征可能更有利于焰剂颗粒的成冰核化。利用中国气象科学研究院1 m3等温冷云室对AgI焰剂阈温对比实验表明:5种焰剂的成冰阈温在-3.5~-4.4 ℃范围内, 不同焰剂配方的阈温不同, 最大相差1 ℃。焰剂成冰核化速率主要由颗粒的大小 (均立方根直径) 决定, 同时受到谱宽、主峰位置等多种分布特征量影响, 改进配方时应综合考虑。同时, 由于高于-4.4 ℃时, 焰剂产生颗粒接触过冷水滴缺少活性, 即含AgI焰剂不适于云中较暖区的催化。     

人工影响天气碘化银催化剂研究进展

碘化银（AgI）类催化剂是人工影响天气外场试验和业务作业中使用最广泛的催化剂,其核化效率和核化机制在很大程度上影响催化效果。在总结美国、中国和欧洲多个国家利用云室和风洞研究AgI类催化剂的核化机制、核化阈温及成核率的室内实验成果的基础上,梳理利用室内实验成果发展的AgI数值催化模式,旨在为下一步优选新型高效AgI类催化剂和改进数值催化模式提供借鉴。AgI类催化剂核化机制包括凝华核化、接触冻结核化、凝结冻结核化和浸没冻结核化,其核化过程受大气温湿条件、催化剂粒子大小、成分等多种因素影响,并与催化剂粒子的燃烧溶液法、燃烧焰剂法和爆炸法等发生方式有关。目前国内外使用的AgI类催化剂含有不同成分,有多种催化剂粒子产生方式,催化剂粒子的核化机制和成核率有很大差异。将来应重点基于高性能云室和风洞,分析不同催化剂配方的核化机制和成核率,优选新型高效催化剂,改进AgI数值催化模式。     

云雾物理膨胀云室研制及参数测试

膨胀云室可形成水汽、水面和冰面过饱和环境,是研究气溶胶粒子、人工影响天气冷暖催化剂核化过程和机理的重要实验设备。但长期以来,我国缺乏装备先进云雾粒子谱和图像测量系统的膨胀云室。2019年完成的我国自主研制的膨胀云室系统由云室主体、控制系统、通讯系统及环境和云雾测量系统4个子系统组成。该系统首次采用了国产云粒子谱仪和成像仪测量系统。测试结果表明:该云室具有良好的温度和压力控制能力,平均降温速率达到0.26℃·min-1,温度分布均匀,-40℃时舱内温差小于0.29℃;膨胀造雾过程4 min,雾可维持4 min,雾滴较小;可以实现从室温到-50℃低温环境的控制,具备压力膨胀成云雾模拟和微物理参数监测能力,解决了我国缺乏气溶胶粒子和暖云催化剂室内实验装备的状况,对验证暖云催化剂核化性能和提高暖云人工增雨科技水平有重要价值。     

Dependence of the simulated seeding effects of Cb cloud on the types of the AgI agents

Summary A one-dimensional kinematic model is used to investigate the effects of silver iodide seeding in the region of a Cb cloud between isotherms of –8°C and –12°C. The agent interaction with cloud atmosphere is simulated by an improved microphysical model version which includes phoretic processes. The behaviour of the different agent types is investigated using the maximum values of agent mixing ratios and corresponding agent particle masses and radii.It is shown that the agent residence time in the seeding zone significantly depends on vertical velocity. The residence time is comparable to that previously reported. On the other side, the final graupel production decreases slightly when vertical velocity increases, while the corresponding graupel production is quite different for agents used. The main agent nucleation mechanisms are the Brownian coagulation of cloud droplets, inertial impact of cloud droplets and deposition nucleation.With 9 Figures     

冰雪晶碰并勾连增长的实验与观测分析

冰雪晶碰并勾连成雪花或雪团的过程是降水的重要机制之一。冰雪晶形态不同导致各类晶动力特性的差异, 因此, 无论从理论、数值试验还是室内模拟研究这一过程都有很大困难。该文就室内、外场试验和自然云的观测, 讨论分析其发生机理和条件。结果表明:冰晶的增长过程有一个与云滴碰并增长相似的加速过程, 冰晶碰并过冷滴形成霰 (雹胚), 凇附长成冰雹; 冰雪晶相互碰并勾连、攀附增长为雪花或雪团, 都是降水质点加速增长的重要过程。此过程仅在水面饱和、过饱和条件下发生, 而水面欠饱和、无液滴 (无云) 时, 冰晶很薄、晶型简单, 无碰并勾连、攀附现象。冰晶在液滴存在的云雾中伴随气流对流、乱流运动中接触碰并勾连成雪花或雪团, 其碰并勾连效率既受晶体形状影响, 亦受晶体表面附着力的影响, 其机制有勾连亦有粘连, 晶型多样, 以相同晶型为主, 温度范围广 (-3~-17 ℃); 其中-13~-17 ℃碰并勾连效率最高, 该层的枝、星状晶是勾连、攀附的主要区域, 亦为冰晶繁生的主要区域、生长率最快, 是人工增雨播撒人工冰核催化效率较高的温度段。     

黄土高原尘沙作为大气冰核的实验研究

将黄土粒子直接撒入云室进行成核率检测，在–15℃时成核率可高达4×106/g。这些结果可解释在沙尘暴期间观测到的大气冰核的高浓度。从中国黄土高原扬起的沙尘粒子为下游地区提供了丰富的冰核。     

三种含AgI的气溶胶在水面欠饱和条件下成冰性能的实验研究

在水面欠饱和、冰面过饱和条件下，对三种含碘化银的冰核气溶胶的成冰性能进行了研究。实验是在2 m3等温云室中进行的。在无云条件下排除了接触核化的可能性，同时把冰晶中心有无冻滴作为辨认凝结冻结核化与凝华核化的标志。从实验得到的一些定性结果表明，这三种碘化银气溶胶在成冰性能方面存在着明显的差异。     

一次降雹过程的AgI系列催化模拟研究

云数值模拟是研究降雹过程和人工防雹试验的重要手段。利用三维冰雹云AgI催化模式,对北京1996年6月10日的一次降雹过程进行AgI不同催化高度、催化剂量和催化时间的系列催化模拟试验,并优选催化方案,为外场防雹设计和作业提供依据。在催化系列模拟中发现,不同催化高度的催化剂均在上升到-5℃高度后开始核化。在2.1~4.9 km高度范围内催化,AgI成核率比较高,防雹效果较好。核化的人工冰晶有效弥补了该高度上自然冰晶的不足。小剂量催化,可在减雹的同时增加部分降雨量,而大剂量催化,在减雹的同时会减少降雨。在催化时间、剂量和高度的系列催化试验中得出,采用在模拟的第15分钟在5 km高度附近播撒AgI,连续4次以5×106 kg-1的催化剂量进行催化,催化效果较好,可减少降雹量约60%,同时可避免降雨量的大幅减少。     

卫星云图在海岸带大雾天气监测及预警中的应用

利用2005-2010年卫星云图FY-2E、海岸带一海区出现的28次大雾天气资料和2008-2010年海岛站资料,依据大气状态方程、热力学原理,在MICAPS3．0系统下,应用云图与同步探空、地面雾区叠加图、温度场逆温层剖面及TBB值与海面温度比较,估算雾区面积、高度及秋、冬季雾区温度垂直递减率。结果表明：在环渤海地区特定的环流背景下,红外云图和可见光云图监测到的雾区分别在大连、烟台及天津一带由轻雾转为大雾,沿海岸带向北发生发展,雾区垂直厚度为400-600m,递减率为0．02-0．04℃／100m,渤海东西向温度差值为1q℃,南北向为3-5℃;辐射雾对应弱高压均压场,平流雾对应弱低压均压场;低云覆盖雾区浓雾加重,轻雾被低云叠加使得能见度降低;平流雾被锋面抬升后混合到低空水汽输送带之中,对后期降雪（水）具有指示作用。在2009-2010年海区一海岸带大雾天气预报及预警信号升级应用中效益显著,可为海岸带大雾预报因子选取及预报监测业务流程的改进提供参考。