掀起“人影”的盖头来

文｜杨晓 孙鸿娉 郑璐

说起人工影响天气，大家一定很熟悉，但是其中的原理究竟是怎样的，却又很难讲明白。让我们一起来揭秘“人影”，掀起它神秘的盖头。

趣说人影天气

“紧急通报！地面旱情持续，急需一场大雨，各方抓住有利时机，做好准备！”

“冷云收到！现在清点人数，云中有一定的冰晶和过冷水，但是冰晶数量太少，个头太小，数量少可以通过播撒催化剂增加人工冰核来解决，但是个头太小想要抵抗强有力的上升气流而降落到地面还有些难度……”

这时，过冷水站了出来，“我愿意贡献我的水汽给冰晶，以助它一臂之力。”

有了过冷水的慷慨相助，冰晶越长越大，逆风而下，穿越上升气流，越过0 ℃层融化成雨滴，再不断碰并小雨滴，最终到达地面，圆满完成任务。过冷水在大后方默默将自己的水汽不断输送给冰晶，自己则越变越小，最终蒸发殆尽。

又过了几天，冷云又接到紧急通知，最近冰雹灾害严重，得想想办法减轻冰雹灾害，清点完队伍后，还是原有的冰晶和过冷水。冰晶数量还是不多，如果冰晶充分吸收过冷水上的水汽，只怕会长成个头较大的冰雹。想要抑制这些自然雹胚的增长，就需要向云中引进大量人工冰核，让这些冰核通过核化、凝华、碰冻等增长过程，迅速形成大量的人工雹胚。这些人工雹胚与自然雹胚都想获得过冷水的水汽，它们就开始竞争水汽，“哼，我长不大，你也别想长大！”结果就是每一个雹胚都得不到充分的水汽，由此减缓了雹块的增长速率，抑制较大冰雹的形成，从而达到防雹的作用。

飞机人工增雨作业

这个小故事就形象地描述了人工增雨防雹的过程，那么其中的原理究竟是什么，让我们一起来了解。

解读奥妙原理

云是由大气中水汽凝结或凝华形成的足够数量的各种水凝物粒子单一或混合组成，形状各异。它们是漂浮在天空中的可见聚合体，除了固态水凝物冰晶、雪晶等，液态水凝物云滴、雨滴等，还有一些“特殊分子”：过冷水。这些固执的过冷水们，在云中身处负温区，却仍然保持着液态的形态。它们的存在不仅活跃着冷云大家族，更是人工影响天气的主力军。

水汽压是指大气中水汽的分压强，在一定条件下，当水变成水汽的速度和水汽变成水的速度相等，水汽与水处于相态平衡的状态时，水汽压即为当前条件下的饱和水汽压。饱和水汽压受到温度的影响比较大，随着温度升高，无论是水面的饱和水汽压还是冰面的饱和水汽压都随之增大。但也有不同，一定温度下水面饱和水汽压大于冰面的饱和水汽压，当温度低于0 ℃时，即为过冷水面的饱和水汽压要大于冰面的饱和水汽压。

这个事实导致了一个特别的效应：假如在某一个低于0 ℃的环境之下，同时有过冷水及冰的存在，而环境中的实际水汽压正好介于过冷水及冰面的饱和水汽压之间，会产生什么后果？对于过冷水来说，环境是未饱和的，因为它的水汽压低于过冷水的饱和水汽压，这么一来，过冷水就要蒸发。另一方面，对冰而言，环境中的水汽压高于冰面的饱和水汽压，环境是过饱和的，因此冰必定要吸收水汽不断增长。如果环境中的水汽压维持不变的话，那么这个效应的最终结果是，过冷水蒸发殆尽，而冰则大为增长。当云中温度低于0 ℃的时候，过冷云滴及冰晶可能同时存在于适当的水汽压条件之下，上述的效应便会发生。其结果是，过冷云滴蒸发，而冰晶却大幅增长，这个效应被称为贝吉龙效应。这样迅速长大的冰晶比较容易降落到温度高于0 ℃的低层，进而融化为水滴，有些比较小的雨滴可以由这种过程形成。

贝吉龙效应过程

对于云中冰晶数量不足的问题，则可以通过播撒催化剂来增加冰核浓度。冰的最基本结构单元是六角形晶体，碘化银是黄色的六方晶体，其结构与冰的晶体结构类似。向云中播撒适量碘化银催化剂后，碘化银颗粒作为人工冰核，通过异质核化过程形成冰晶，从而增加冰晶浓度、促进冰水转化、提高降水效率，达到促进和增加降水的目的。

近些年，随着经济社会发展与防灾减灾需求的不断提高，人工影响天气服务已逐步拓展到农业抗旱减灾、云水资源开发、江河湖泊蓄水、生态环境建设、森林草原防火、机场公路消雾、重大活动保障、改善空气质量、应对突发污染事件、城市降温等多个领域，成为了各级政府防灾减灾、趋利避害的一项重要举措。

2022年，我国人工影响天气事业已走过了64年发展历程，“人工影响天气”一词也逐渐走进人们的视野，但是目前我们对云雾中的一些物理过程了解得还不是很透彻，对云雾自然发展和人工影响下的演变还无法做出确切的事先预计。因此，人工影响天气还是一门正在发展中的技术，需要我们深入研究，摸索前进。