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        撒一把食鹽,也能“催”云成雨?

        發布時間:2021年03月15日 來源:中國氣象報 作者:盧健

          食鹽是人工影響天氣的主要催化劑之一,那么,廚房鹽罐子里的鹽撒到云中也可以形成雨嗎?

          要解答這個問題,我們先得知道“食鹽”為什么能夠增雨。

          云,有“冷暖之分”,溫度低于0℃的叫冷云,高于0℃的叫暖云。在很長一段時間中,我們所說的人工增雨,更多是通過人工方法驅動冷云降水,簡單來說就是讓云中的冰晶越來越多、越來越大,最后沉降并融化成雨。冷云降雨過程中起催化作用的,可以是人工冰核(碘化銀),也可以是讓氣溫驟降的制冷劑(干冰、液態二氧化碳、液態氮)。

          后來,暖云增雨的需求慢慢多了起來。以我國為例,暖云一般出現在南方地區和北方夏季,無論是從地域還是季節來說,雨量相對充沛。不過近些年來,隨著農業管理愈加精細,南方種植戶希望在作物關鍵生長期進行有針對性的增雨作業。此外生態恢復、水庫蓄水等也對人影作業提出了更高要求。因此,暖云增雨也被提上日程。這時候,食鹽就派上用場了。

          在暖云自然降水過程中,云滴須大到一定程度,一般直徑達到100微米以上,才能對抗上升氣流,形成能夠下落的雨滴。在很多暖云中,水汽粒子直徑只有5微米到10微米,就好像浴室的霧氣不會形成降水一樣,這些粒子自由地懸浮在空中。此時,若向云中播撒吸濕劑(鹽),在水汽充沛的環境中,就可把小水滴團結在一起,助其長到數十微米后,繼續與周圍小水滴碰撞,在重力作用下沉降,最終落下來。

          回到最初的問題,我們不妨做個比較:一般來說,食用鹽中一顆鹽粒的直徑大約為0.1毫米,即100微米左右。這樣的個頭,若放在暖云中,自身已經達到了下落的標準。想象一下,如果在飛機里向云中拋撒一把食鹽,結果很可能是一陣濕潤的鹽落了下去,而云,幾乎還是那片云。

          實際上,鹽作為吸濕劑的應用歷史,確實有一個不斷“瘦身”的過程。最早催化暖云降雨的鹽粒,要通過物理過程進行研磨,得到直徑30微米左右的鹽粒。不過即便如此,還是向云中送進去的東西多,產生的雨滴少。

          后來,實踐中更多采用化學方法,通過物質間燃燒反應產生1微米以下的鹽粒(氯化鉀、氯化鈉)。這樣,一個小小的鹽粒就如同一粒種子,播撒進云朵后,在它短暫的生命周期中能夠不斷吸濕、碰撞、變大。由此,播撒同等體積的鹽,直徑小的粒子能夠產生更多的雨滴。

          其實,“個頭小”可以算是催化劑的基本要求,碘化銀也不例外。最早用來作催化劑的碘化銀,是通過純物理過程獲得的。人們將碘化銀結晶溶于碘化銨(或碘化鉀、碘化鈉)的丙酮溶液中,將其噴入高溫火焰中燃燒,碘化銀就可以從固態直接變成蒸汽,隨后在空氣中遇冷凝結成非常微小的顆粒。一般來說,每克碘化銀中能有1013到1014個碘化銀粒子。

          近些年來,碘化銀小顆粒主要通過化學方法獲得,而且就連化學反應的過程也可以在人影飛機上完成。工作人員把一定比例的化學成分和助燃劑在飛機上點燃,當溫度達到2000℃以上時,生成的碘化銀可瞬間氣化,后在空氣中遇冷又很快凝華。如此一番過程后,一個個微小的碘化銀粒子便可以馬上進入云朵“工作”了。

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