[科普中國(guó)]-暖云

定義

暖云是指整個(gè)云體的溫度在0℃以上，云體由水滴構(gòu)成，又稱(chēng)為水成云。1

繁生機(jī)制云中水滴增大—破碎—再增大—再破碎的循環(huán)往復(fù)過(guò)程，常用來(lái)解釋暖云降水的形成，稱(chēng)之為“鏈鎖反應(yīng)”，有時(shí)也稱(chēng)為暖云的繁生機(jī)制。

由于沖并作用，水滴不斷增大，在空氣中下降時(shí)就不再保持球形。開(kāi)始下降時(shí)，底部平整，上部因表面張力而保持原來(lái)的球形。當(dāng)水滴繼續(xù)增大，在空氣中下降時(shí)，除受表面張力外，還要受到周?chē)饔迷谒紊系膲毫σ约耙蛑亓σ鸬乃蝺?nèi)部的靜壓力差，二者均隨水滴的增長(zhǎng)及下降而不斷增大。在三種力的作用下，水滴變形越來(lái)越劇烈，底部向內(nèi)凹陷，形成一個(gè)空腔?？涨辉阶?cè)酱螅阶冊(cè)缴?，上部越變?cè)奖?，最后破碎成許多大小不同的水滴。2

水滴在下降過(guò)程中保持不破碎的最大尺度稱(chēng)為臨界尺度，常用等體積球體的半徑來(lái)表示，稱(chēng)為臨界半徑或破碎半徑。在不同的氣流條件下，臨界半徑是不同的。如在均勻氣流條件下，臨界半徑為450—500μm。而在有擾動(dòng)的瞬時(shí)氣流條件下，臨界半徑約為300μm。在自然界中觀(guān)測(cè)到的臨界半徑為300—350μm，這是因?yàn)榇髿饩哂型牧鞯木壒?。?dāng)大氣中的雨滴增大到300—350μm 時(shí)，就要破碎成幾個(gè)較大的滴和一些小滴，它們可以被上升氣流攜帶上升，并在上升過(guò)程中作為新一代的胚胎而增長(zhǎng)，長(zhǎng)大到上升氣流支托不住時(shí)再次下降，在下降過(guò)程中繼續(xù)增大，當(dāng)大到臨界半徑后，再次破碎分裂而重復(fù)上述過(guò)程。1

人工影響暖云降水在暖云中，膠性穩(wěn)定狀態(tài)（云是由懸浮在空氣中的液態(tài)水滴和冰晶、雪花等所組成的氣溶膠體，按照膠體化學(xué)的說(shuō)法，懸浮在氣相中的這種液相或固相的水質(zhì)點(diǎn)如果保持其各自的原有狀態(tài)不變，則稱(chēng)作膠性穩(wěn)定）的維持往往是由于云中缺乏大水滴，滴譜較窄，沖并作用不易進(jìn)行之故。暖云內(nèi)不可能有冰晶效應(yīng)，促使降水形成起決定性作用的是水滴大小不均勻和沖并過(guò)程。因此，要人工影響暖云降水可以引入吸濕性核（如食鹽）。由于其能在低飽和度下凝結(jié)增長(zhǎng)，故可在短時(shí)間內(nèi)形成數(shù)十微米以上的大滴。也可直接引入30—40μm 的大水滴，從而拓寬滴譜，加速?zèng)_并增長(zhǎng)的過(guò)程，達(dá)到降水的目的。或引入表面活性物質(zhì)（能顯著減小水滴表面張力又可抑制蒸發(fā)的物質(zhì)），改變水滴的表面張力狀態(tài)，以利于形成大水滴并促使其破碎，加速鏈鎖反應(yīng)，從而形成降水。3

我國(guó)南方大量的野外試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在暖性對(duì)流云頂播撒大顆粒（直徑大于100μm）、大劑量（每千米幾十千克）的鹽粉，效果很顯著。對(duì)于發(fā)展快、垂直厚度大、含水量豐富而又有上升氣流的暖性對(duì)流云進(jìn)行反復(fù)催化，可以得到大量降水。但是這種方法消耗食鹽量大，效率低。要求飛機(jī)有較大的載量。1

在美國(guó)、澳大利亞和我國(guó)都曾對(duì)暖云作過(guò)播散大水滴的試驗(yàn)。研究人員發(fā)現(xiàn)，用飛機(jī)從云頂或云下部撒水能使暖云降水有所發(fā)展，并可使薄云消散。但這種方法要求飛機(jī)有較大的載量，其效能也不如播散吸濕性物質(zhì)。