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催化剂篇:撒一把食盐,也能“催”云成雨?

来源:中国气象报   发布时间:2018年09月13日10:32
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中国气象报记者 卢健

  食盐是人工影响天气的主要催化剂之一,那么,厨房盐罐子里的盐撒到云中也可以形成雨吗?

  要解答这个问题,我们先得知道“食盐”为什么能够增雨。

  云,有“冷暖之分”,温度低于0℃的叫冷云,高于0℃的叫暖云。在很长一段时间中,我们所说的人工增雨,更多是通过人工方法驱动冷云降水,简单来说就是让云中的冰晶越来越多、越来越大,最后沉降并融化成雨。冷云降雨过程中起催化作用的,可以是人工冰核(碘化银),也可以是让气温骤降的制冷剂(干冰、液态二氧化碳、液态氮)。

  后来,暖云增雨的需求慢慢多了起来。以我国为例,暖云一般出现在南方地区和北方夏季,无论是从地域还是季节来说,雨量相对充沛。不过近些年来,随着农业管理愈加精细,南方种植户希望在作物关键生长期进行有针对性的增雨作业。此外生态恢复、水库蓄水等也对人影作业提出了更高要求。因此,暖云增雨也被提上日程。这时候,食盐就派上用场了。

  在暖云自然降水过程中,云滴须大到一定程度,一般直径达到100微米以上,才能对抗上升气流,形成能够下落的雨滴。在很多暖云中,水汽粒子直径只有5微米到10微米,就好像浴室的雾气不会形成降水一样,这些粒子自由地悬浮在空中。此时,若向云中播撒吸湿剂(盐),在水汽充沛的环境中,就可把小水滴团结在一起,助其长到数十微米后,继续与周围小水滴碰撞,在重力作用下沉降,最终落下来。

  回到最初的问题,我们不妨做个比较:一般来说,食用盐中一颗盐粒的直径大约为0.1毫米,即100微米左右。这样的个头,若放在暖云中,自身已经达到了下落的标准。想象一下,如果在飞机里向云中抛撒一把食盐,结果很可能是一阵湿润的盐落了下去,而云,几乎还是那片云。

  实际上,盐作为吸湿剂的应用历史,确实有一个不断“瘦身”的过程。最早催化暖云降雨的盐粒,要通过物理过程进行研磨,得到直径30微米左右的盐粒。不过即便如此,还是向云中送进去的东西多,产生的雨滴少。

  后来,实践中更多采用化学方法,通过物质间燃烧反应产生1微米以下的盐粒(氯化钾、氯化钠)。这样,一个小小的盐粒就如同一粒种子,播撒进云朵后,在它短暂的生命周期中能够不断吸湿、碰撞、变大。由此,播撒同等体积的盐,直径小的粒子能够产生更多的雨滴。

  其实,“个头小”可以算是催化剂的基本要求,碘化银也不例外。最早用来作催化剂的碘化银,是通过纯物理过程获得的。人们将碘化银结晶溶于碘化铵(或碘化钾、碘化钠)的丙酮溶液中,将其喷入高温火焰中燃烧,碘化银就可以从固态直接变成蒸汽,随后在空气中遇冷凝结成非常微小的颗粒。一般来说,每克碘化银中能有1013到1014个碘化银粒子。

  近些年来,碘化银小颗粒主要通过化学方法获得,而且就连化学反应的过程也可以在人影飞机上完成。工作人员把一定比例的化学成分和助燃剂在飞机上点燃,当温度达到2000℃以上时,生成的碘化银可瞬间气化,后在空气中遇冷又很快凝华。如此一番过程后,一个个微小的碘化银粒子便可以马上进入云朵“工作”了。(本文专家顾问:中国气象科学研究院人工影响天气中心副研究员、催化剂专家 苏京志)

  (来源:《中国气象报》2018年9月13日四版 责任编辑:苏杰西)

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