CN102283061A

CN102283061A - 一种和平利用原子能冲击波弹驱散大暴雨方法

Info

Publication number: CN102283061A
Application number: CN 201110176440
Authority: CN
Inventors: 邹积斌; 邹德龙
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2011-12-21

Abstract

一种和平利用原子能冲击波弹驱散大暴雨方法，属于预防大暴雨的防灾减灾技术领域。其特征是应用非核引爆方式引发氢原子聚变的冲击波弹，并以空爆效应驱散大范围深厚降水云层。当大积雨云在形成大暴雨和特大暴雨的强降以前或者强降过程中，利用机载空投GNSS制导方式将冲击波弹投放到设定的大积雨云中三维坐标位置，以空爆产生的冲击波将大积雨云驱散为分散的小积雨云，从而把将要发生的大暴雨及特大暴雨变成中小雨。本发明的效果和益处是快速、准确、高效、安全和不产生剩余核辐射，以和平利用原子能避免连续性暴雨或集中的强阵性降水、冰雹、暴雪等气象灾害，保护人类生命财产和环境及生态平衡。

Description

一种和平利用原子能冲击波弹驱散大暴雨方法

技术领域

本发明属于预防大暴雨的防灾减灾技术领域。特别涉及到使用非核引爆方式引发氢原子聚变的冲击波弹，利用冲击波弹空爆产生的冲击波效应，将大积雨云在形成大暴雨和特大暴雨的强降以前迅速冲散为小积雨云。以此减少和降低大积雨云所产生的连续暴雨或集中的强降水过程。

背景技术

目前国内、国外常用人工消雨、防雹技术方法与防灾减灾科学水平：

主要对小范围和较弱的局地降水系统实施人工消雨作业，对于局部影响降水的时空分布及其强度可以起到较好的效果。但对于强降水过程、大范围深厚降水云层，就目前的技术和科学水平尚不能起到有效消除。

(1)人工消雨方法

①使用飞机播撒碘化银和硅藻土等进行消雨作业；②使用高射炮或地面向空中发射火箭弹的方式，将装有碘化银的弹头送入设定高度进行消雨作业。

(2)人工消雹方法

①通过地面燃烧或使用飞机播撒方式，将碘化银或碘化铅等催化剂投入到成雹的积雨云中，以增加积雨云中的雹胚，使其形成小雹，不易长成大雹。

②使用高射炮、发射火箭弹、飞机投放炸弹等方式向成雹的积雨云轰击，引起空气的强烈振动，从而抑制雹云的发展，同时增强云中云滴间碰并机会，使一些云滴迅速长成雨滴降落。

(3)灾前避险与灾后自救

①在大暴雨和特大暴雨来临前转移有险情的人员和物资。

②在强降水过程进行排涝和泄洪等抗洪自救减灾措施。

③在面对大暴雨和特大暴雨的集中强降过程与连续性暴雨过程束手无策。

发明内容

本发明目的是提供一种和平利用原子能冲击波弹驱散大暴雨方法。使用非核引爆方式引发氢原子聚变的冲击波弹，利用冲击波弹空爆产生的冲击波效应冲散大积雨云。以达到快速、准确、高效、安全和不产生剩余核辐射的减少和降低连续性暴雨或集中的强降水过程，避免因大暴雨和特大暴雨所引发的山洪、滑坡、泥石流等气象灾害给人民生命财产造成巨大损失。

GNSS制导冲击波弹的构成与驱散大暴雨的空投策略

GNSS制导的减灾冲击波弹，它是以非核引爆方式引发氢原子聚变的冲击波弹，并以空爆产生的冲击波驱散大积雨云。该弹主要组成包括有效载荷(冲击波弹头)、制导控制部件、舵机系统和尾舵面等。GNSS制导的冲击波弹是依靠固定翼飞机携带和实施空中投放，其投放后的飞行控制过程主要为三个阶段：①投放自由飞行段；②制导滑翔增程飞行段；③末段命中设定的积雨云体中三维坐标位置。

本发明的技术方案：

(1)使用非核引爆冲击波弹的空爆效应驱散深厚降水云层

积雨云是对流云发展的极盛阶段，常产生较强的阵性降水，并伴有大风、雷电等现象，有时还出现强的降雹，以大小不等的冰块落到地面。积雨云是在离地面0.4～10千米以上高空的对流层内，每块积雨云的水平范围为1～20千米，但它们排列起来可形成100～200千米宽的雨带。每块积雨云就是暴雨区中的降水单位，而暴雨常常就是从积雨云的乌云中落下。

在空中当浓积云垂直向上达到冻结高度以上进入积雨云阶段时，在大积雨云形成大暴雨和冰雹及暴雪的强降以前或者在其强降过程中，使用非核引爆方式引发氢原子聚变的冲击波弹，以空爆产生的冲击波驱散大积雨云而形成分散的小积雨云，以此避免大暴雨和特大暴雨的发生。为了避开飞机进入积雨云区可能遭到雷电的轰击和气流对流的强烈干扰，根据军民用飞机飞行实用升限高度，在积雨云上空的对流层顶以上或平流层安全飞行。通过机载空投GNSS制导方式，将非核引爆的冲击波弹投放到设定的大积雨云中深厚降水云层中心位置的三维坐标点空爆，并形成蘑菇状烟云。以该冲击波弹空爆效应驱散深厚降水云层，把将发生的大暴雨和特大暴雨变为日降雨量小于50毫米以下的中小雨。

利用机载空投GNSS制导方式，将非核引爆的冲击波弹投放到设定的大积雨云中深厚降水云层侧面位置的三维坐标点空爆，并形成蘑菇状烟云。依靠该冲击波弹空爆效应驱散其深厚降水云层，以迫使深厚降水云层向非空爆空间位置的方向扩散移动，使将其强降水过程移动到其它区域中，同时把将发生的大暴雨和特大暴雨变为中小雨。

氢是聚变关键材料的有形物质，使冲击波(超压)成为主要破坏因素。冲击波弹在空爆瞬间形成的高温火球猛烈向外膨胀、压缩周围空气形成高压气浪，以超音速向四周传播，同时产生上亿度的高热和巨大的力量，爆炸产生冲击波冲散深厚降水云层。基于非核引爆方式引发氢原子聚变的冲击波弹，在空爆后不产生剩余核辐射。

(2)使用以弱剩余辐射弹空爆效应驱散深厚降水云层

在空中当浓积云垂直向上发展达到冻结高度以上，对流云发展极盛阶段进入积雨云的过程中，在大暴雨和冰雹及暴雪的强降以前或者在其强降过程中。使用以冲击波效应为主要破坏因素的弱剩余辐射弹，以冲击波弹空爆产生的冲击波驱散大积雨云，以此避免大暴雨和特大暴雨的发生。为避开飞机进入积雨云区可能遭到雷电的轰击和气流对流的强烈干扰，根据军民用飞机飞行实用升限高度，在积雨云上空的对流层顶以上或平流层安全飞行。

使用以冲击波效应为主要破坏因素的弱剩余辐射弹，该弹在核爆炸时增强其冲击波效应，同时削弱核辐射效应。氢是聚变关键材料的有形物质，使冲击波(超压)成为主要破坏因素。通过机载空投GNSS制导的方式，将冲击波弹投放到设定的大积雨云中深厚降水云层中心位置的三维坐标点空爆，并形成蘑菇状烟云。依靠冲击波弹空爆效应驱散大积雨云中的深厚降水云层，使其变成分散的小积雨云，把将发生的大暴雨和特大暴雨变为日降雨量小于50毫米以下的中小雨。

利用机载空投GNSS制导的方式，将冲击波弹投放到设定的大积雨云体中深厚降水云层侧面位置的三维坐标点空爆，并形成蘑菇状烟云。依靠冲击波弹空爆效应驱散大积雨云中的深厚降水云层，以迫使深厚降水云层向非空爆空间位置的方向扩散移动，并将其强降水过程移动到其它区域中，同时把将发生的大暴雨和特大暴雨变为中小雨。

在大积雨云中的恰当高度和位置空投GNSS制导的冲击波弹，利用空爆产生的冲击波效应是由静态超压和动态的疾风合成的效果。静态超压的冲击波带来的压强急速升高，任何给定点的静态超压正比于冲击波中的空气密度。动态压强是被形成冲击波的疾风拉扯的效应推动周围的物(气)体。

本发明的效果和益处是：

使用机载空投GNSS制导的非核引爆冲击波弹空爆效应，能够达到快速，准确，高效，安全与无核污染的驱散大暴雨和特大暴雨，以此避免因大暴雨和特大暴雨所引发的山洪、滑坡、泥石流等气象灾害给人民生命财产造成巨大损失。

该方法是传统与现有(1)人工消雨方法；(2)人工消雹方法等所不能替代和比拟的高科技项目。

该方法从而改变当前在(3)灾前避险与灾后自救方面，在针对①大暴雨和特大暴雨来临前转移有险情的人员和物资；②在强降水过程进行排涝和泄洪等抗洪自救减灾措施；③在对大暴雨和特大暴雨的集中强降过程与连续性暴雨过程束手无策的被动局面，实现了战胜气象灾害技术手段和科学水平的跨越式发展。它不但适合于我国21世纪防灾减灾发展的战略需要，更大程度上适用于国际上发达国家战胜气象灾害的防灾减灾需求，并具有很大的国际市场前景。

附图说明

附图是GNSS制导的冲击波弹空爆驱散深厚降水云层示意图。

图中：1机载冲击波弹投弹点，2制导冲击波弹滑翔增程飞行弹道，3冲击波弹空爆点，4空爆初蘑菇云，5深厚降水云层，6大积雨云，7空爆时飞机安全位置。

具体实施方案

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

以2008年10月海南省特大暴雨为例，使用当量为2万吨TNT的冲击波弹，以空爆效应驱散特大暴雨。

2008年10月12日08时～15日08时，海南省出现了一次历史罕见的强降水天气过程。海南省东部降雨量普遍在300～600毫米，这次降水过程共造成海南16个县市受灾，受灾人口达252万人，直接经济总损失达5.96亿元。

1)天气背景和中尺度影响系统

分析10月11日08时～15日08时850和1000hPa温度场、风场、高度场演变发现热带低压和东风波系统非常深厚，其中12日08时北方有弱冷空气从低层扩散南下，随后随着热带低压的北上暖湿气流明显发展，而12日20时～13日20时为热带低压强烈发展期。可见，此次大暴雨过程主要是由热带低压系统在西北移动与副热带高压南侧的东风相互作用造成的，主要产生于暖湿气流北上的过程中。

2)热带低压云系的演变特征

12日20时前后，随着热带低压系统的东移，热带低压的垂直倾斜度减小，低压中心具有更强的辐合上升气流，其周围分布着3个中γ尺度MCS，其中位于南部和东北部的MCS先后减弱，而位于西北部的MCS正是造成海南岛东半部12日傍晚到13日夜间特大暴雨天气的主要影响系统，造成了文昌县12日20时和屯昌县13日03时的降水峰值。

3)大暴雨的物理成因

从11日14时～15日02时，暴雨区上空均为垂直上升运动气流，其中低空峰值分别出现在12日20时～13日02时和13日14时，与海南岛东部的降水峰值相对应。此时暴雨区附近垂直上升运动气流最大上升速度达到了90，同时屯昌县再次出现了降水峰值，达到76.6毫米。

通过以上三个方面的分析可见，造成0810海南特大暴雨过程主要是由热带低压系统在西北移动与副热带高压南侧的东风相互作用造成的，它是产生于暖湿气流北上的过程中。其中位于西北部的MCS正是造成海南岛东半部12日傍晚到13日夜间特大暴雨(降水峰值)天气的主要影响系统。

因此，通过使用非核引爆冲击波弹的防灾减灾方法，以驱散0810海南特大暴雨。例如：如图1所示，在高空13.5千米高度，风速在160千米/小时以下时，使机载空投的GNSS制导冲击波弹的圆概率误差(CEP)的命中精度可达1～3米，滑翔航程可达20千米。并且它具有全天候，不受烟火，云雾和风等气候影响的三维实时连续导航定位功能。利用机载空投GNSS制导方式将冲击波弹投放到设定的大积雨云6中，其中1是机载冲击波弹投弹点，2是制导冲击波弹滑翔增程飞行弹道，而冲击波弹空爆点3是位于海南岛西北部的中γ尺度MCS的中心位置三维坐标点，即深厚降水云层5中，4是空爆初蘑菇云，7是空爆时飞机安全位置。

通过机载空投GNSS制导非核引爆冲击波弹，在设定的深厚降水云层5中的中γ尺度MCS的中心位置三维坐标点爆炸，即冲击波弹空爆点3的位置。并以空爆产生的冲击波驱散该深厚降水云层5，迫使深厚降水云层5向四周空间扩散，形成分散的非深厚降水云层，以此避免海南文昌县在12日20时和屯昌县13日03时的降水峰值，以及13日14时屯昌县再次出现降水峰值76.6毫米的大暴雨。同时，也可以使用机载空投GNSS制导非核引爆冲击波弹在设定的深厚降水云层5侧面的三维坐标点位置爆炸，利用空爆驱使深厚降水云层5向着非爆炸空间位置扩散移动。并将发生的大暴雨及特大暴雨的强降过程移动到海上或其它非重要的区域中，最终把要发生的大暴雨及特大暴雨变成危害较小的中小雨。

Claims

1.一种和平利用原子能冲击波弹驱散大暴雨方法，其特征是：

1)在空中当浓积云垂直向上达到冻结高度以上进入积雨云阶段时，在积雨云形成大暴雨和冰雹及暴雪的强降以前，在强降过程中，使用非核引爆方式引发氢原子聚变的冲击波弹，以空爆产生的冲击波驱散积雨云，利用机载空投GNSS制导方式将非核引爆的冲击波弹投放到设定的积雨云中深厚降水云层中心位置的三维坐标点空爆，依靠该冲击波弹空爆效应驱散深厚降水云层；

2)在空中当浓积云垂直向上达到冻结高度以上进入积雨云阶段时，在积雨云形成大暴雨和冰雹及暴雪的强降以前，在强降过程中，利用机载空投GNSS制导方式将非核引爆的冲击波弹投放到设定的积雨云中深厚降水云层侧面位置的三维坐标点空爆，依靠该冲击波弹空爆效应驱散深厚降水云层，迫使深厚降水云层向非空爆空间位置的方向扩散移动；

3)在空中当积雨云在形成大暴雨和冰雹及暴雪的强降以前，在强降过程中，使用以冲击波效应为主要破坏因素的弱剩余辐射弹，以冲击波弹空爆产生的冲击波驱散积雨云，利用机载空投GNSS制导的方式将冲击波弹投放到设定的积雨云中深厚降水云层中心位置的三维坐标点空爆，依靠冲击波弹空爆效应驱散积雨云中的深厚降水云层；

4)在空中当浓积云形成积雨云的过程中，当积雨云在形成大暴雨和冰雹及暴雪的强降以前，在强降过程中，使用以冲击波效应为主要破坏因素的弱剩余辐射弹，以冲击波弹空爆产生的冲击波驱散积雨云，利用机载空投GNSS制导的方式将冲击波弹投放到设定的积雨云体中深厚降水云层侧面位置的三维坐标点空爆，依靠冲击波弹空爆效应驱散积雨云中的深厚降水云层，迫使深厚降水云层向非空爆空间位置的方向扩散移动。