漫话云室

云室,是一种人造云的实验室,它是研究云雾降水过程以及人工影响这些过程的地面实验设备。由于对自然云的直接探测相当困难,而且云和降水发展的过程又很复杂,因而云室就成为云雾物理和人工影响天气研究工作必不可少的实验手段了。     

一个用于催化剂成冰性能检测的新型等温云室

云雾物理实验是我国大气科学研究需要加强的一个方面, 文中介绍了中国气象科学研究院新建用于人工冰核催化剂成冰性能研究的1 m3等温云室。阐述了该云室主要结构组成、 性能特点、 附属设备和实验程序, 以及所开展的催化剂成冰效率的初步检测研究。实验结果表明, 该云室在原建系列云室基础上, 对制冷及保温性能有很大的改进和优化, 更适合催化剂成冰性能检测和研究, 为今后我国开展云雾、 降水微物理实验研究和提高人工影响天气催化技术水平提供了一个有用的综合研究平台。     

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。     

内蒙古自治区人工影响天气重点实验室首次承担催化剂配方的国家级鉴定实验

2008年7月1—7日。中国气象科学研究院人影中心2位专家在内蒙古自治区人工影响天气重点实验室云室对江西、齐齐哈尔等厂家的多个催化剂新配方进行了成冰性能的鉴定实验。催化剂配方的成冰性能的鉴定实验一直以来都由中国云雾物理重点实验室云室独家承担完成。属于权威性鉴定实验。此次因中国云雾物理重点实验室正在装修改造,内蒙古自治区人工影响天气重点实验室云室便成为该项鉴定的首选实验去室。     

碘化银核化过程的数值模拟研究

根据DeMott等给出的不同成核机制下AgI成核效率的实验结果 ,通过数值模拟的方法 ,研究了AgI粒子在云室、层状云和对流云中的核化过程。通过对云室的模拟 ,发现云滴浓度和云雾持续时间是造成不同云室检测的AgI成核率相差悬殊的主要原因。数值试验结果表明AgI的成核方式在层状云和对流云中有很大不同 :层状云中AgI主要以接触冻结、浸没冻结等慢核化过程为主 ,而对流云中则以凝结冻结过程为主。     

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。     

内蒙古自治区人工影响天气重点实验室云室简介

内蒙古自治区人工影响天气重点实验室云室由内蒙古自治区发改委批准立项支持，在中国气象科学研究院中国气象局云雾物理重点开放实验室专家的指导下，历经2年于2007年10月通过内蒙占气象局组织的验收，并开始正式运行。     

声波对气溶胶和云雾粒子聚并影响研究进展

声波对气溶胶和云雾粒子聚并的作用和影响是当今云雾物理和人工影响天气领域研究的前沿科学问题。已有研究表明:声聚并机制主要包括同向团聚机制、流体力学机制（包括共辐射压效应、共散射效应和声波尾流效应）和声致湍流机制等;气溶胶粒子在声场中的聚并现象是在多种声聚并机制共同作用下出现的;低频强声波在声聚并机制作用下会增加云雾滴粒子之间的相对运动,促进粒子间的碰并过程,对云雾滴生长和降水过程有显著的影响。但由于声波聚并过程的复杂性、实验条件的多样性和理论的局限性,使声聚并效率最高的最佳实验条件和参数配置依然具有很大的不确定性,需要进行大量实验与数值模拟的综合研究。今后应加强声聚并对云雾滴作用的云室和数值模拟研究,并开展声波对云雾过程和降水影响的野外综合观测试验评估,这对发展人工影响天气（如人工消雾、增雨等）新技术有重要的科学意义。     

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。     

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。     

用滤膜法观测大气冰核的静力扩散云室

用滤膜法观测大气冰核的静力扩散云室本项目是在中国气象局云物理基金资助下完成的。它是通过模拟冰核活化环境对大气冰核（或人工冰核）浓度进行观测，研究冰核活化机制，为云物理和人工影响天气的研究提供基本参数的设备。该设备由大气气溶胶粒子滤膜取样器、扩散云室及...     

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。     

光固印模法测量人造冰晶和雾滴

1981年吉林省气象科学研究所等单位研制出,在自然云雾中复制固液态粒子的光固印模新技术。作者将此项技术扩展应用到实验室条件下,复制人造冰晶和雾滴。直径几微米至100微米的人造冰晶和雾滴的印模实验指出:光固印模法复制云室冰晶非常理想,印模清晰,失真度小,并能保存,可取代现用糖液检测冰晶的方法;由于光固液膜对小雾滴的捕获效率低,并受取样时环境的温度、湿度和取样风速的影响严重,所以用它复制雾滴受到一定的限制。     

连续流扩散云室中水滴增长的研究

利用连续流扩散云室研究了在已知尺度的NaCl气溶胶上水滴的增长。记录云室中水滴沉降的距离并与用计算机得出的理论值进行比较。应用Fukuta和Walter水滴增长理论并取热调节系数为1,得出凝结系数值为0.01。     

用超声速气流产生冰晶的试验及测定

在２ｍ３等温云室中进行了塑料小泡压爆及超声速气流在过冷雾中产生冰晶性能的试验，在－１℃到－１７℃温度范围内测试其产生冰晶效率。发现这两种方法均能在过冷雾中产生大量冰晶，直到－１℃。在－８℃时每升空气产生的冰晶为１０１１－１０１２量级。是一种经济有效的催化过冷云雾的方法，很有应用前景。     

用混合和扩散云室对大气冰核浓度的观测分析

继1963年用混合云室对春季冰核浓度观测之后，1994～1996年，在同季节、同地点用混合和静力扩散云室又做了同步观测。对取得的资料进行整理分析，得出了凝华核浓度在不同天气背景下占总冰核浓度的百分比，两种云室测值的对应关系；分析了扩散云室的容积效应及冰核浓度随气压、能见度等气象因子的变化。     

福建石塔山大气冰核的观测和分析

1983年和1984年4—6月,在福建石塔山应用混合型毕格云室进行大气冰核观测,结果表明石塔山冰核浓度和北方各地观测结果没有量级上的差异。 当测点出现大雾时,观测到的冰核浓度明显偏低。另外,由毕格云室观测法和滤膜观测法的结果比较表明,毕格云室的观测结果偏小。      

一个用于人工冰核研究的2m3等温云室

本文介绍了一个以研究人工冰核为主要目的的2m~3等温云宝及其结构、测量仪器、实验程序及性能特点。井用对三种不同配方发生的碘化银气溶胶成核率检测结果与国外同类云室的结果进行了比较。已进行的各种试验表明,云室性能稳定,重复性好,是进行人工冰核研究的有效的专用设备。     

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。     

二十四种有机化合物成冰性能的实验研究

1.实验方法 本文测定有机化合物的成冰性能,主要指成冰阈温和成核率。实验在容积为24升的圆柱型近似恒温的云室中进行,药品颗粒的分散发生,采用气流分散法和升华法。成冰阈温的测定为,云室由某一低温开始,然后逐渐增温,通过反复实验,确定出药品出冰晶的最高温度,即得之。成核率的测定包括,通过云室测定出不同温度区间下,药