人工降水制冷剂

人工影响天气中实际应用的致冷剂有干冰(固态CO₂)、液氮、液态CO₂和液态丙烷等。

干冰即固态CO₂，气态CO₂的临界温度31℃，临界压强73atm(标准大气压)，三相点温度为-56.6℃，压强为5.28标准大气压，干冰汽化温度-78.5℃、-98℃(考虑气压低通气条件)。因此，在空气中，液态CO₂不可能存在。为了制备干冰，先将CO₂压缩成液态，储备在高压钢简中，温度20℃时，筒内压强为58标准大气压。当液态CO₂自筒内放出时，汽化吸热，温度降至-56.6℃，部分液态CO₂可转化为雪团状结晶，原则上可将它们压制成各种尺度的干冰丸，储备于冷藏瓶中备用。

液氮氮气占空气总质量的78.08%，氮气在高压下液化，是制氧过程的副产品，价廉、易制备。液氮密度8.05×10¹²kg/m3，汽化温度为-195.8℃，汽化潜热9.96× 10⁴ J/kg。汽化后为惰性的纯氮气，无刺激性。在过冷雾中播撤会产生大量冰晶，经冰水转化，消雾效果较好。播撒的液氮在大气中迅速蒸发膨胀，膨胀系数可高达600，对环境没有任何不良影响，因此可称液氮为"绿色催化剂"。

液态丙烷丙烷的凝固温度为-187.1℃，1个大气压下，沸点为-44.5℃，-15℃时的汽化潜热为3.94×10⁵ J/kg，高于干冰，价格最低，可贮于钢筒中，因防火安全未获解决，在高空播撒不适宜。它在0℃附近即可起核化作用，而且在较高的负温下，其成冰核率基本上不衰减。易于分散成很细的雾滴，在施放点30～36 cm范围内可产生大量冰晶，国外研究者通过实验检测和外场测定，液态丙烷的成核率可达10¹¹-10¹²/g，在较高的负温区比Agl的成冰率还要高。主要应用于机场消雾和地形云人工增加降水的催化作业。

7.1.3吸湿性催化剂

在暖云催化中常用食盐(NaCl)、氯化钙(CaCI₂)、硝酸铵(NH₄NO₃)以及有机化合物尿素(NH₄CONH₂)等。这些物质具有强吸湿性，可在低于水面饱和条件下吸湿凝结增长。它们来源丰富，价格便宜，其中食盐和氯化钙对金属材料具有腐蚀性，剂量较大时对农作物亦有损害，而硝酸铵、尿素无腐蚀性，还具有一定肥效，可用于催化暖云和暖雾。

在云中直接播撒致冷剂，可产生大量冰晶。致冷剂的催化机制，Vonnegut(1981)明确指出云中播撤干冰的核化作用时，致冷剂造成的局部超低温，形成超过饱和，促使水汽自发均质(也称同质)核化形成冰晶，与过冷云中有无自然冰核或过冷水滴的多少基本无关。汽化潜热计算表明，1 g干冰可使10⁴ cm³的空气体积从-15℃降至-40℃。若云滴浓度为10³/cm³，也仅能产生10⁷个冰晶，远低于干冰作为催化剂的成核率。即使在干冰的致冷作用范围内的所有过冷水滴全部自发冻结，以及已存的所有自然冰核均活化成冰，二者加在一起与水汽同质核化成冰的个数相比要少得多。只有对致冷剂的播云催化机制有了正确认识，才能采取和优选科学合理的致冷剂播云技术。致冷剂播云作业时对播撒装置和催化技术要求较多，应充分考虑选择。

降水根据其不同的物理特征可分为液态降水和固态体降水。液态降水有毛毛雨、雨、雷阵雨、冻雨、阵雨等，固态降水有雪、雹、霰等，还有液态固态混合型降水，如雨夹雪等。

降水雨

降落到地面的液态水称为雨，按其性质可分为：①连续性降水，时间长，尺度中等；②阵性降水，时间短，强度大；③毛毛雨，形如牛毛。

根据其强度可分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨等，具体通过降水量来区分。

小雨：雨点清晰可见，无漂浮现象，下地不四溅，洼地积水很慢，屋上雨声微弱，屋檐只有滴水，12h内降水量小于5mm或24h内降水量小于10mm的降雨过程。

中雨：雨落如线，雨滴不易分辨，落硬地四溅，洼地积水较快，屋顶有沙沙雨声，12h内降水量5~15mm或24h内降水量10~25mm的降雨过程。

大雨：雨降如倾盆，模糊成片，洼地积水极快，屋顶有哗哗雨声，12h内降水量15~30mm或24h内降水量25~50mm的降雨过程。

暴雨：凡24h内降水量超过50mm的降雨过程统称为暴雨。根据暴雨的强度可分为：暴雨、大暴雨、特大暴雨三种。暴雨：12h内降水量30~70mm或24h内降水量50~100mm的降雨过程；大暴雨：12h内降水量70~140mm或24h内降水量100~250mm的降雨过程；特大暴雨：12h内降水量大于140mm或24h内降水量大于250mm的降雨过程。

大气中气流上升的方式不同，导致降水的成因亦不同。按照气流上升的特点，降水可分为三个基本类型。

（1）对流雨。由于近地面气层强烈受热，造成不稳定的对流运动，使气块强烈上升，气温急剧下降，水汽迅速达到过饱和而产生降水，称其为对流雨。对流雨常以暴雨形式出现，并伴随雷电现象，故又称热雷雨。从全球范围来说，赤道地区全年以对流雨为主，我国通常只见于夏季。

（2）地形雨。暖湿气流运动中受到较高的山地阻碍被迫抬升而绝热冷却，当达到凝结高度时，便产生凝结降水，也就是地形雨。地形雨多发生在山地的迎风坡。

（3）锋面雨。当两种物理性质不同的气团相接触时，暖湿气流交界面上升而绝热冷却，达到凝结高度时便产生降水，称其为锋面雨。锋面雨一般具有雨区广、持续时间长的特点。在温带地区，包括我国绝大部分地区，锋面雨占有重要地位。

降水雪

小雪：12h内降雪量小于1.0mm（折合为融化后的雨水量，下同）或24h内降雪量小于2.5mm的降雪过程。

中雪：12h内降雪量1.0~3.0mm或24h内降雪量2.5~5.0mm或积雪深度达3cm的降雪过程。

大雪：12h内降雪量3.0~6.0mm或24h内降雪量5.0~10.0mm或积雪深度达5cm的降雪过程。

暴雪：12h内降雪量大于6.0mm或24h内降雪量大于10.0mm或积雪深度达8cm的降雪过程。

降水霰

白色不透明的小冰球，由过冷水在冰晶的各个方向上冻结而成，其直径为2~5mm，落在地上反跳，常出现在降雨之前。

降水雹

由透明和不透明的冰层相间组成的固态降水。冰雹多为球形，直径几毫米到几十毫米，多从发展旺盛的积雨云中降落。

降水降水（总）量

对某一测点而言，指一定口径承雨面积上的降水深度，亦可指某一面积上的一次降水总量，单位以m³、亿m³计或以降水深度（mm）表示。在研究降雨量时，很少以一场雨为对象，一般常以单位时间表示，年平均降雨量指多年观测所得的各年降雨量的平均值；月平均降雨量指多年观测所得的各月降雨量的平均值；年最大降雨量指多年观测所得的一年中降雨量最大一日的绝对量。

降水降水历时与降水时间

前者是指一场降水自始至终所经历的时间；后者指对应于某一场降水量而言，其时间长短通常是人为划定的（如1，3，24h或1，3，7d等），在此时段内并非意味着连续的降水。用t表示，以min或h计。

降水降水强度

简称雨强，指单位时间单位面积上的降雨量，以mm/min，mm/h或mm/d计，用i表示，

式中，q为暴雨强度（L●s^-1●hm^-2)）。

降水量、降水历时和降水强度一般被称为降水三要素。

降水降水面积和汇水面积

降水面积即指降水所笼罩的面积，汇水面积是指雨水管渠汇集雨水的面积，用F表示，以公顷（hm²）或平方千米（km²）计。

降水是云中的水分以液态或固态的形式降落到地面的现象，它包括雨、雪、雨夹雪、米雪、霜、冰雹、冰粒和冰针等降水形式。形成降水的条件有三个：①要有充足的水汽；②要使气块能够抬升并冷却凝结；③要有较多的凝结核。当大量的暖湿空气源源不断地输入雨区，如果这里存在使地面空气强烈上升的机制，如暴雨天气系统，使暖湿空气迅速抬升，上升的空气因膨胀做功消耗内能而冷却，当温度低于露点后，水汽凝结成愈来愈大的云滴，云滴凝结增大，合并碰撞增大，相互吸引增大，上升气流不能浮托时，便造成降水。地面暖湿空气→抬升冷却→凝结为大量的云滴→降落成雨。 人工降水就是根据自然降水形成的原理，人为补充某些形成降水的必需条件。促进云滴迅速凝结并与其他云滴碰撞合并而增大形成降水。对于不同的云，需采用不同的催化方法。

我国的降水主要是由东南季风带来的，东南季风为我国带来海洋的水汽，我国东南沿海地区会最先得到东南季风带来的水汽，形成丰富的降水，也就成为了我国年降水量最为丰富的地区。西南季风也为我国带来降水，可影响到我国华南一带；当西南季风发展强盛时，也可深入到长江流域。由于我国的降水主要是由东南季风带来海洋的水汽而形成，受夏季风的影响，降水自东南沿海向西北内陆逐渐减少。我国北方的华北、东北地区相对于西北地区较近海洋，在每年7月下旬至8月上旬会进入全年中降水较多的雨季。而我国北方的西北地区由于深居内陆，距海遥远，成为我国年降水量最少的干旱地区。