吸湿性焰剂消雾的室内试验研究.pdf

S1一国家“十五”科技攻关项目主要研究成果 ·109· 吸湿性焰剂消雾的室内试验研究。 黄庚 苏正军 关立友 (中国气象科学研究院，北京100081) 摘要：消暖性云雾是人工影响天气领域的一个难题，催化剂的选择更为关键。本文介绍一类含钠、 钾、钙等吸湿性焰剂的室内试验研究，同时讨论盐粉等催化剂的试验结果。试验结果表明：播入(燃烧)吸 湿性焰剂粒子，主要通过凝结一蒸馏机制，使云雾中的水汽压变得小于雾滴表面饱和水汽压，蒸发加剧，大滴 减少，能见度迅速得以改善，随后又回落到一个稳定值，催化效果可持续20～40分钟。 关键词：消暖性云雾试验吸湿性焰剂凝结一蒸馏机制 1 刖吾 雾给人类造成很多麻烦，它危害水、陆、空交通运输；危害电力、通信系统；危害生态环境和人们的 健康；已成为一种不可忽视天气灾害——雾害。因此，自1935年Houghion等用氯化钙消暖雾至今， 尽管有不少成功的消暖云雾试验nH2×趵“’，但总的是效率低，有些对环境还有污染，除非应急或特殊 情况，一般不使用。为此，寻找经济、高效、环保的催化剂和消云雾的方法是人工影响天气攻关研究的 目标之一。 近年来，吸湿性焰剂以用量少效率高赢得人们的关注。2001～2003年，我们在96m3云室内，用 联合开放实验室联合3305厂等多家研制的含钠、钙、钾的吸湿性焰剂、盐粉、氯化铵、水泥、分子筛等 多种催化剂，对室内不同含水量、不同滴谱浓度的云雾进行催化试验。期望通过室内试验，为外场人 工消暖云、消暖雾提供有益的依据。 2试验仪器及资料处理 试验仪器设备有云室、PMS测量系统、造雾系统、透明度仪、特制播撒器、标准温(湿)度表、皮托 管式风速测量仪等。云室是体积为96m3，温、湿、压、风速、雾滴谱和背景核6参数可调的云雾实验 子，包括采样和资料处理系统，由计算机控制，用于监测滴谱的演变。透明度仪3套，分别置于1、2、3 层平台，监测能见度的演变。 滴谱资料由PMS采集，采样时间间隔4秒，此时采样体积62．64cm3。文中采用雾的特征量符号 (耻m)，计算含水量Wj一(兀／6)(∑di 光阈值，一般为0．02。F为粒子对光的散射特征值，平均为2。N为滴浓度，r为滴的半径，即Vj≈o． 6226／(3nr2)。 透明度仪测的能见度：依大气光学各参数的关系：F—foe“，其中。为消光系数，o一(dF／F)(1／ dL)；L为发射、接受间距离(m)；F为光通量，Fo是L一0时的最大光通量。依气象能见度定义，水平 方向天空为背景的黑色目标物的对比度降至0．02时，观测与目标物的距离即为气象能见度。即。一 ln(0．02)／V，代人光通量公式、变换，即得透明度仪测能见度V一一3．912L[-ln(F／Fo]～。 *本文由国家攻关(2001BA610A-06—01)课题项目与人工影响天气联合开放实验室课题资助。 ·110· 第十四届全国云降水物理和人工影响天气科学会议(上册) 3结果与讨论 3．1空白试验 播撒催化剂前，需创造一个比较稳定、可比拟的云雾 环境条件，通过调节雾化器的送雾量来实现。造雾后，用 PMS测量系统监视滴谱的变化，调定送雾量，使云室里云 雾处于动态稳定状态后即可播撒催化剂进行消雾试验。 当含水量达lg／m3时，往往是停止送雾准备作试验的时 候，为便于比较，停雾后不催化让其自然演变，作空白试 见度Vj(米)随时间的演变。 由图可见，不催化时，雾的微结构相对比较稳定，近1小时内，浓度变化很小，大滴减少得快一些， 小滴先增加后减少；1小时内，能见度的变化在10米左右。 3．2在雾底部燃烧焰剂的消雾试验 时，燃烧至烧后2分钟内，温度上升0．54℃，湿度下降5．6％；随后温度下降0．4℃，湿度下降5．8％。 同时雾微结构迅速发生变化，图3～5是由PMS跟踪采集的催化前后雾微结构随时间的变化图，每4 燃烧期间，13～35弘m滴浓度减少，1～12弘m间小滴浓度先增加后减少，使N先增加后减少。如烧至 413m。催化期间，焰剂吸湿凝结，浓度增加，潜热释放使温度上升了0．54℃，进入蒸发阶段，浓度减 少，温度下降了0．4℃，而湿度则一直下降，这可能不仅与凝结、蒸发有关，也与焰剂在云室内燃烧有 图3焰剂燃烧时，能见距Vj迅速 图4焰剂燃烧时的谱