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.     

三七炮弹的碘化银成核率检测

三七炮弹是进行人工增雨和防雹作业所需碘化银催化剂的主要载体之一,炮弹中碘化银催化剂的成核率数据是人工影响天气作业设计和指挥中进行催化剂作业剂量测算的重要参考,因此,对人工影响天气业务中使用的三七炮弹的碘化银成核率进行检测非常重要。2013年11—12月中国气象局人工影响天气中心利用新建的1200 L等温云室和钢板式20 m3专用爆炸室等设备,对目前人工影响天气业务中使用的两个厂家三七炮弹 (样品1、样品2) 的碘化银成核率进行国内首次统一检测。检测结果表明:两厂家炮弹成核率检测结果的拟合值量级均为109~1012/(g·AgI)(检测温度-6℃至-20℃),样品2成核率明显高于样品1。将本次检测结果与国内历次三七炮弹检测结果相比发现,两样品在负温高温段的成核率值均高于以往检测结果,其中,在具有指示意义的-10℃下的成核率,两样品均比以往检测结果要高2~3个量级。不同检测实验中成核率检测结果存在较大差异的现状说明,采用同一平台开展成核率统一检测十分必要。     

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。     

含AgI焰剂成冰性能与物化特征的实验研究

利用CAMS的1 m~3等温云室系统筛选出新型高效AgI焰剂WMC-IN-001和WMG-IN-002。检测结果表明,它们具有较高的成核率,在-15℃时达到10~(15)g~(-1)AgI量级,尤其在-7℃时WMC-IN-001的成核率仍可达到10~(14)g~(-1)AgI量级。同时给出对节银剂配方和2011年市场上主要的几种催化剂的检测结果进行对比。WMC-IN-001和WMC-IN-002的成冰速率较慢,在各检测温度的成冰速率差异较小,均在40~55 min。利用冷场发射扫描电镜和能谱仪对WMC-IN-001燃烧产生的气溶胶粒子作了物化特征分析,粒子分布在0.02~0.60μm,具有两个典型的模态:0.02~0.10μm的较小的粒子和0.20~0.55μm的较大的粒子,均立方直径为0.2472μm。WMC-IN-001气溶胶粒子明显偏大,小粒子相对较少,这可能是其成冰速率偏慢的原因之一。     

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。     

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...     

人工冰核的核化速率实验

如同成冰总数一样,核化速率也是催化剂性能的关键参数之一,对于科学设计和指导人工影响天气试验和作业有非常重要的意义,以前很少引起人们的关注。通过借鉴DeMott等使用的化学动力学方法,利用催化剂检测实验中时间特征等资料展开核化速率研究。结果表明,对于其他实验条件相同时,不同样品核化速率不同;同一样品不同温度动态特征明显不同:对于低温段(-16℃),形成冰晶对应快过程,主要表现是凝结冻结核化、凝华核化;而较高温度(≥-12℃)时形成冰晶是慢过程(接触核化、浸入核化机制)起主要作用。建议人工影响天气外场试验和作业中选择催化剂应关注其核化速率差异,根据实验目的优选具有不同核化速率的催化剂。     

三七高炮碘化银炮弹冰核生成率的检定

碘化银是优越的成冰物质。但由于所采用的碘化银烟粒的发生方法不同,每克碘化银所能产生的冰核数目(即成核率),可相差3至4个数量级。因此,对碘化银烟粒发生技术的成核率进行检定,是加强人工降水与防雹作业设计的基础工     

高效碘化银焰火剂及其成冰性能的研究

介绍了新研制的两种高效碘化银焰剂ＢＲ－８８－５和ＢＲ－９１－Ｙ。据云室检测，它们的成核率在—７．５——２０℃时均可达到１０１５／ｇＡｇＩ，其中ＢＲ－９１－Ｙ焰剂具有更高的核化速率。两种按国外配方制作的焰剂也在同样条件下进行了测试对比。对焰剂燃烧产生的气溶胶作了物理化学性质检测，Ｘ光衍射分析表明，ＢＲ－９１－Ｙ焰剂产生的气溶胶中ＡｇＩ仍然保持六方晶系，其点阵参数比ＡｇＩ本身及其他ＡｇＩ复合核更接近于冰。结合其他检测，讨论了新焰剂具有优良性能的原因。     

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…     

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。     

四聚乙醛冷云播撒试验简况

碘化银是一种较好的冷云播撒剂,在国内外的人工降水和防雹工作中广泛应用。但碘化银昂贵、稀少,不宜于大量使用。从1973年开始,国内研究了一种新的冷云播撒剂——四聚乙醛。四聚乙醛是一种成冰活性高、价廉、无毒的有机物质,当温度高于-10℃时,其成核率较碘化银高100—1000倍,而价格又比碘化银约低100倍。实验检定结果表明,四聚乙醛有很高的成冰阈温(不低于-2℃),在实验室内,利用简单的汽化—凝结设备,产生的四聚乙     

“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。     

层状云飞机增雨催化剂用量研究

催化用量和催化云的温度场、水汽场、动力场、背景水凝物粒子数浓度和谱分布密切相关。根据层状云中催化层过冷云水量、冰水面饱和水汽密度差、增长形成的冰晶群平均质量、催化剂有效扩散空间、催化剂成核率,给出了催化用量的计算公式。选用尺度为50、100和150μm等效水滴质量表示不同核化增长环境的冰晶群平均质量,对于同质核化,催化剂成核率取为1012(个.g-1),对于异质核化以-6℃-、8℃-、10℃为例,计算了催化用量。计算结果和广泛采用的经验用量吻合。比较后发现,国内飞机增雨的实际催化用量明显偏低,应当引起重视。     

“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...     

超声速气流成冰率和冰晶形成机制

在温度为0—12℃并悬浮有雾滴的冷箱中测量了超声速气流的成冰率ρ_(io)结果表明,在马赫数1.1—1.84和总压小于6个大气压范围,ρ_1介于10~(12)-10~(12)g~(-1)。结果还表明,ρ_2随马赫数和总压增大以及环境温度降低而缓慢增加。这些结果与超声速气流膨胀理论所表明的规律相一致。 对冰晶形成机制分析表明,超声速气流中的水汽均质核化(凝结-冻结)是产生冰晶的主要过程。本文指出,超声速气流用于飞机人工影响天气具有价廉、无污染、简便和长距离作业等优点。根据实验提供的数据,发展一种新的人工影响天气新技术是可能的。     

机载19管多星体拖曳式焰弹催化系统

北方大范围层状云和混合云飞机人工增雨(雪)是解除干旱、森林灭火、改善生态环境的重要途径之一。研制的L-1型机载19管多星体拖曳式焰弹催化系统可满足上述需求。该系统由多星体焰弹弹体、AgI焰剂、发射装置和电控装置构成。试验和初步应用证明,该系统工艺稳定、操作简便、发射成功率100%,催化剂成核率在-8℃时高达1015个/g,入云5 min内90%的核即可活化,携弹量760枚,可连续作业4 h以上,后向发射,作业方式灵活。与目前使用的龙B-2型焰弹催化系统相比,该系统是一种新型优越的催化系统。     

用四聚乙醛作冷云催化剂的研究概况

1947年凡内格特(Vonnegut)发现碘化银微粒是优越的成冰核,可做为冷云催化剂取代干冰。此后广泛应用于世界各地的人工降水与防雹工作。由于碘化银昂贵、稀少,因而寻求新的催化剂的研究从未中断。1957年开始有人将注意力转向有机物质。1963年福田矩彦(Fukuta)发现四聚乙醛(Meta-ldehyde)是优越的成冰物质。     

纳米碘化银在人工影响天气的应用研究III: 表征实验研究

针对新型纳米碘化银催化剂在人工影响天气中有较大的应用前景,采用粉末化学液相沉淀法在常温常压条件下制备了与冰晶具有相近结构的纳米碘化银(AgI)粉末,采用场发射透射电子显微镜和X射线衍射谱等对碘化银粒子的结构特性、尺寸分布和比表面积等进行了与成冰性能相关的实验表征.与目前用的常规碘化银进行了表征特征对比表明,该纳米碘化银粒子的晶格常数更接近于冰,尺寸在30～90 nm之间,具有较高的吸附能力和比表面积.     

机载碘化银发生器

核化技术的改进一直是人工影响天气试验中的一个重要问题。新疆自1978年开展飞机人工降水试验以来,曾先后使用过多种催化剂播撒设备。但它们或者成核率低,或者核的输出率低,或者在实际使用中存在许多困难。为此,我们经过多方调研,于1985年从美国航空系统公司引进了国内第一套机载碘化银发生器。经过1986、1987年两个