浅谈人工冰核发生技术

在参考国内外有关献和我区人工影响天气实际业务的基础上,探讨了代影响天气中使用的人工冰核的有关问题,以及凝结核在被催化云中所起的作用及最佳催化效果,并就未来研究方向及冰核发生技术问题提出了一些建议。     

大气冰核谱分布对对流风暴云人工催化影响的数值模拟研究

2002年9月在青海省河南县人工增雨综合试验基地开展了人工增雨外场综合观测试验.根据这次实验得到的大气冰核资料,以及文献给出的另外两组常用的冰核资料,利用中国科学院大气物理研究所研制和发展的三维对流云人工催化数值模式,讨论了3类不同大气冰核谱环境对模拟对流风暴云人工催化增雨效果的影响,模式中还考虑了国内人工影响天气部门常用的RYI-6300型和WR-1B型人工增雨防雹火箭播云弹道的差异.模拟结果表明,3类不同大气冰核谱环境对模拟对流风暴云的宏观和微观参量分布结构有很大影响,在这些对流云中进行火箭播云催化试验得到的播云效果也有很大差异.大气环境中高温冰核浓度低,而低温冰核浓度高时,对流风暴云人工催化将导致云中冰晶过量,不利于对流风暴云降水增加.在大气环境中高温冰核浓度较高,并且低温冰核浓度较低时,对流催化风暴云可获得最高的人工增雨效果.在青海试验区的大气冰核谱环境下,火箭催化对流风暴云增雨有一定效果.对不同地区进行人工增雨作业时,了解清楚当地大气冰核的基本背景状况对于正确地评估播云效果非常重要.文中还给出了导致这些结果差异的物理解释.     

福建古田人工增雨试验区大气冰核观测研究

为了解福建省古田人工增雨试验区大气冰核特征,2017年5-6月利用5 L便携式混合云室在古田站、石塔山站开展大气冰核观测,对大气冰核在不同海拔的分布特征、差异、来源及其与气象条件的相关性进行分析。结果表明:(1)当降水强度>5 mm·h^-1时大气冰核受雨水冲刷影响明显;(2)不同活化温度下,各站下午观测的大气冰核浓度基本上大于上午;(3)古田站大气冰核浓度与温度正相关,与气压负相关,其余相关性不大;(4)西南来源的大气冰核浓度高于东面台湾海峡来源,相同来源下低海拔大气冰核浓度略高于高海拔;(5)相比我国其他城市,古田试验区测到的大气冰核浓度在活化温度为-20^-10℃时偏高,-30^-25℃时偏低;(6)当活化温度为-10℃时冰核浓度极低,古田试验区宜开展冷云催化人工增雨试验。     

碘化银人工冰核在云中的扩散及飞机播撒航线的设计

为在飞机播撒碘化银进行人工增雨中科学设计飞行航线。本文推导并求解了湍流扩散方程，得出了过冷层状云中ＡｇＩ人工冰核的扩散规律。为此为根据给出了飞行航线间距满足的方程和ＡｇＩ的空间浓度。     

大气冰核研究进展

大气冰核在冷云降水物理过程、人工影响天气、云和气溶胶的气候效应乃至全球变化等对大气和气候方面的研究中具有重要的意义。本文主要从大气冰核的观测方法、来源、化学组成、成冰活性、浓度时空分布及其与气象条件如天气系统、天气现象、气象因子等各方面综述了国内外近几十年大气冰核的研究进展,并在探讨国内外大气冰核研究现状的基础上,提出...     

生物冰核Snomax成核性能分析测试

为了研究生物冰核Snomax的成核性能,在静态等温云室中对Snomax的成核性能进行测试分析,得出其成核率、核化速率、成核阈温等性能参数,结果表明在-4～-18℃,Snomax成核率在108/g～1011/g范围内变化,不同温度、过冷水含量、冰核浓度对Snomax催化产生的冰晶形态有重要影响。此外,对比分析测试了AgI焰剂与Snomax的成核性能,试验结果表明AgI焰剂成核率比Snomax高出3～4个数量级,但亲水性Snomax冰核蛋白具有更快的核化速率和环境友好性。通过对比两种冰核的成核特性,分析了生物冰核在人工影响天气作业中可能的应用。     

沈阳春夏季大气冰核浓度的观测研究

为了解沈阳地区大气冰核浓度的时空分布状况,2010年起开始对沈阳地区的大气冰核浓度分布进行观测和研究.地面采用Bigg型混合云室法和滤膜法进行冰核气溶胶的采样测量,高空利用辽宁省人工影响天气办公室租用的人工增雨飞机进行滤膜法采样.采样滤膜的处理都是统一在活化温度-15℃及冰面过饱和度20％、水面过饱和度3％的湿度条件下进行的.根据取得的部分观测资料,给出了沈阳春夏季大气冰核的浓度及冰核温度谱分布参数,分析了冰核浓度在3～6月各月以及在不同天气状况下的分布特征,初步给出了大气冰核浓度的尺度谱分布及其随高度的变化.     

播撒碘化银粒子进行人工防雹的数值试验

本文在二维完全弹性冰雹云数值模式中，引入冰晶浓度和播撒物质AgI粒子的守恒方程，建立了一个二维催化模式，考虑了人工冰核的三种成核机制，即凝华核化（包含凝结—冻结核化）及与云、雨滴的接触冻结核化，模拟了几种不同冰雹云、不同催化方案下的人工防雹催化效果，指出了防雹的最佳催化方案和适宜催化作业的冰雹云条件。     

在线连续流量扩散云室对华北冬季大气冰核的观测分析

利用国内首台在线连续流量扩散云室,2017年冬季在华北地区高山站开展了大气冰核观测;结合常规气象要素、降水滴谱、气溶胶观测,分析了大气冰核数浓度特征,并对冰核活化参数化方法以及降雪对冰核的影响进行了研究。结果表明:（1）大气冰核在不同时间的浓度差异较大,?20°C时数浓度变化范围为2.50～76.8 L?1,平均值为18.347 L?1;（2）大气冰核浓度随活化温度降低呈指数增加趋势,随过饱和度增加呈指数增加,凝华核化所占比例约为18.64%;（3）大气冰核与粒径大于0.5 μm的气溶胶数浓度的关系可用参数化表示,相关性大于仅基于活化温度建立的参数化公式;（4）降雪过程大气冰核具有先增加后减少的特征。降雪开始后大气冰核数浓度增加,降雪后期系统过境伴随的大风,对气溶胶的清洗作用明显,大气冰核随之减少。本研究为在线连续流量扩散云室类型的冰核观测仪在国内首次使用,所建立的冰核参数化公式有助于华北地区冬季地形云及其降水的微物理特征研究,同时在云模式的发展和人工影响天气研究中也有重要的参考意义。     

贺兰山地区大气冰核浓度的测量及初步分析

根据 1 994年在银川和阿拉善左旗观测得到的冰核资料 ,给出了两地不同天气条件下的大气冰核浓度 ,分析并讨论了冰核浓度与风、降水、天空状况等的关系 ,给出了飞机在空中测量冰核的结果。     

用滤膜法观测大气冰核的静力扩散云室

介绍了经过改进的用滤膜法观测冰核的静力扩散云室及其取样装置。叙述了其各组成部分的原理、结构、达到的性能指标，分析了各系统的工作对冰核活化条件的影响。给出了对相对稳定的人工ＡｇＩ冰核源作不同体积的取样和不同温度下的处理结果，同时也给出了用该设备对北京市海淀区冬季冰核浓度的日变化所做的初步观测结果。     

两次江淮气旋的云雨特征及其人工播云效果的综合分析

用天气学、云物理学、统计计算和数值模拟等方法，对1997年5月份影响我省的两次江淮气旋降水系统进行了综合分析研究，发现(1)中低空水汽输送条件较好，都形成了大范围较稳定的降水性层状云系，出现了连续性降水。两次过程的深厚程度、动力条件有差别，云雨的宏微观特征也有所不同；(2)云中过冷层较厚，过冷水含量较高，大滴浓度较高，众数直径较大，有利于人工催化；(3)云层降水粒子的形成，在冷层以凝华和淞附增长为主，核化和繁生相对较小，进入暖层后，主要是云滴与雨滴以及雨滴间碰并为主；(4)用干冰进行了6架次人工增雨催化作业，经综合检验，约增雨10%～40%；(5)使用层状云数值模式进行人工催化模拟，当加入50个/L人工冰核，可使地面降水增加30%左右。如果过量播撒(加入500个/L)人工冰核，降水反而减少。     

黄河上游地区大气冰核浓度的观测研究

2000年8月在甘肃省玛曲县，利用Bigg型混合云室进行了四个温度下的大气冰核浓度的测量，分析了冰核浓度日变化的特点，以及随天气状况、气压等要素变化的关系。通过与北京、兰州、西宁等一些地区的观测结果的比较，可以看出在人为活动较少的玛曲，自然冰核和我国北方其他地区相比，接近于西宁、西安、北京（1963）和大连等地的浓度值，而比甸子山及北京90年代的观测值要少。     

新疆天山山区大气冰核浓度的测量及分析

利用2001年6、7月份在新疆天山山区两个取样点取得的冰核资料，计算了山区中的冰核浓度，研究了冰核平均浓度日变化、日际变化的规律，并分析了天山山区冰核浓度与一些气象因子的关系及可能原因。得出以下结论：天山山区的大气冰核主要来源于地面土壤，比较缺乏；冰核浓度易受气象因子、地表状况的影响，日变化和日际变化明显．     

大气冰核:研究进展与挑战

大气冰核参与初始冰晶的异质形成,影响冰云的微物理过程和辐射性质。阐明大气冰核浓度、来源、性质及活化成冰的微观机制,是深入认识气溶胶与云相互作用的关键。本文梳理了近年来国内外在冰核测量技术、冰核活化机制、外场观测及其参数化方案等几个方面取得的进展,明晰了冰核研究存在的挑战。此外,本文也指出了我国加强大气冰核研究的必要性和迫切性。     

1975—1986年古田水库人工降雨效果总分析

本文对福建省古田水库地区1975—1986年人工降雨试验效果进行总评价.12年共进行244次随机试验,三种不同的统计分析方法(区域回归分析法、双比分析法和多元回归分析法)均表示122次催化平均相对增雨在20％左右,显著度高于5％水平.此外,按云型、天气条件、雷达回波顶温度分类统计,为选择有利作业条件提供科学依据.云和降水物理观测(冰核、雨水中银离子含量、雷达回波和雨滴谱)及数值模拟的工作,其结果为人工增雨统计结论提供某些初步物理学解释.     

我国不同背景地区大气冰核浓度特征及参数化

为深入了解我国不同背景地区大气冰核浓度特征,本文通过在我国不同地区进行大气冰核及气溶胶的采样观测。研究发现：观测期间,黄山光明顶的冰核浓度数值均值为2.208 L^-1;南京地区的冰核浓度数值均值为7.16 L^-1;泰山山顶的冰核浓度数值均值为3.455 L^-1;泰山山底的冰核浓度数值均值为4.818 L^-1;新疆地区无沙尘天气冰核浓度数值均值为11.27 L^-1;新疆有沙尘天气冰核浓度数值均值为51.812 5 L^-1。研究给出了不同背景地区的大气冰核浓度的温度谱和湿度谱的分布。同时,研究发现,冰核数浓度与粒径大于0.5μm的气溶胶粒子数浓度的相关性较高,也就是气溶胶粒子中大颗粒所占比例越高,冰核数浓度越高。此外,还建立了基于活化温度、过饱和度以及大于0.5μm气溶胶粒子数浓度的冰核参数化方案,它们可以分别适用于沙漠地表,相对清洁的背景区域和人为污染较多的城市背景。     

贺兰山地区大气冰浓度的测量及初步分析

根据１９９４年在银川和阿拉善左旗观测得到的冰核资料,给出了两地不同天气条件下的大气冰核浓度,分析并讨论了冰核浓度与风、降水、天空状况等的关系,给出了飞机在空中测量冰核的结果。     

2003年秋季青海省河南县地面大气冰核观测分析

利用Bigg型混合云室对2003年10月5—26日青海省河南县的地面大气冰核进行了观测, 并将结果同该地区前两年的结果以及其他高原地区的观测结果进行比较, 发现: ①该地区大气冰核的平均浓度高于往年, 冰核浓度随温度降低而增加、斜率小于该地区前两年的观测, 冰核平均浓度的分布更加趋于集中; ②由于霰和高原夜雨的经常出现, 降水对冰核浓度有不确定的影响; ③冰核平均浓度与气压和湿度分别呈现反相关与正相关趋势; ④风对冰核浓度有影响, 低温核随风向的变化比高温核大; ⑤人类活动对冰核浓度也有影响。     

9208高炮人工增雨分析

利用1992年8月13日切变线影响过程，实施了高炮人工增雨作业。作业区大部分降雨30-80mm，局部120mm，增雨效果显著。这表明，此次催化的云体一积雨云是最佳的高炮作业云体。由于影响本区的云体0℃层高度在5km以上，作业采取70′度和80度的高射角发射，爆炸点高度在5km以上，碘化银炮弹可直接进入负温层。碘化银微粒随云中上升气流和湍流在云中继续上升和扩散．不仅延长了碘化银微粒在云中的滞留时间，而且也使人工冰核可捕获到更多的过冷水滴．增大降水。此外．还采用分次作业的方式，使云中保持一定的人工冰核浓度，让云中含水量更多地转化为降水。