CN103960096B - 一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法，主要用于消除各种自然条件下的冻雨，属于人工影响天气技术领域。本发明应用于消除冻雨时，地面上固定的烟炉发生装置可以在冻雨发生地的地面释放气溶胶催化剂，或由简易发射筒发射到冻雨低空区释放气溶胶催化剂，大中小型的单管或多管的发射筒、火箭发射架发射的冻雨高空区释放气溶胶催化剂，也可以上述两种或两种以上方式发射释放气溶胶催化剂。

Description

一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法

技术领域

本发明涉及一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法，主要用于消除各种自然条件下的冻雨，属于人工影响天气技术领域。

背景技术

冻雨是初冬或冬末春初时节见到的一种天气现象。当较强的冷空气南下遇到暖湿气流时，冷空气像楔子一样插在暖空气的下方，近地层气温骤降到零度以下，湿润的暖空气被抬升，并成云致雨。当雨滴从空中落下来时，由于近地面的气温很低，在电线杆、树木、植被及道路表面都会冻结上一层晶莹透亮的薄冰，气象上把这种天气现象称为“冻雨”。雨滴与地面或地物、飞机等物相碰而即刻冻结的雨称为冻雨。自然界中冻雨多发生在冷空气与暖空气交锋区域，大气垂直结构呈上下冷、中间暖的状态。从>4000m冰晶层掉下来的过冷却水滴、冰晶和雪花通过4000～2000m的暖层时融化成液态水滴，接着进入<2000m靠近地面的冷气层，继续降落，以过冷却的形式接触到温度<0℃的物体，形成坚实的“冻雨”。冻雨多发生在冬季和早春时期。我国出现冻雨较多的地区是贵州省，其次是湖南省、江西省、湖北省、河南省、安徽省、江苏省及山东省、河北省、陕西省、甘肃省、辽宁省南部等地，其中山区比平原多，高山最多。

冻雨是由过冷水滴组成，与温度低于0℃的物体碰撞立即冻结的降水。低于0℃的雨滴在温度略低于0℃的空气中能够保持过冷状态，其外观同一般雨滴相同，当它落到温度为0℃以下的物体上时，立刻冻结成外表光滑而透明的冰层，称为雨凇。严重的雨凇会压断树木、电线杆，使通讯、供电中止，妨碍公路和铁路交通，威胁飞机的飞行安全。冻雨出现时地面往往不太寒冷(0℃～3℃)，上空为逆稳，有一层温度高于0℃的暖层。降水在暖层里为雨滴，下落到近地面大气中就成为过冷却的冻雨，往往会造成一些危害。如果雨滴不断地打落在这些结了冰的物体表面时，就慢慢地形成一条条冰柱。太阳出来后，在阳光的照跃下的冰柱闪闪发亮，分外妖娆，冻雨给人们增添了秀丽动人的景色。但它造成的危害也是十分严重的。如电线上结上冰凌后增加了重量、遇冷会发生收缩，使得电线绷断，导致通信和输电中断事故；农作物遇到冻雨后被冻伤、冻死；地面上结冰，交通事故将剧增。所以，持续数天出现冻雨，其造成的灾害还是很大的。例如，2008年年初，我国南方区域的广东、广西、云南、贵州等省发生了历史上罕见的冰冻灾害性天气，输电线路和杆(塔)由于严重覆冰被压垮，导致大面积停电，电力基础设施遭到严重破坏，南方电网10kV及以上线路7541条被迫停运，35kV及以上变电站859座被迫停运，10kV及以上线路倒杆(塔)及损坏126247基。冰冻雨雪灾害还造成了南北交通动脉的大堵塞，使公路、铁路和航空运输陷入瘫痪，对浙江、江苏、安徽等19个省(区、市)的上亿灾区人口造成了大量的财产损失和其他不同程度损失，经济损失达上千亿元。

目前，国内外还没有人工消除冻雨技术。2008年初中国气象科学院召开了“我国南方冻雨形成机理与可能的人工影响天气应对措施”研讨会，有专家提出进行爆炸震动促进过冷雨滴冻结以减缓冻雨灾害的建议。目前还没有其它的消除冻雨的技术。

发明内容

本发明的目的是为了解决冻雨对通讯、供电、交通、农业等的危害问题，提供一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法，该方法简便、快速、安全。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法，步骤为：

1)制备含有气溶胶催化剂的药包：药包的组份包括氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂，以药包的总质量为100份计算，各组分之间的含量为：

所述的氧化剂为硝酸铵和高氯酸铵的混合物，硝酸铵和高氯酸铵的质量比为2-10:1；

所述的成核剂为碘化银、碘化钾、碘化亚铜、碘化铋、苯酐、四聚乙醛、乙酰丙酮铜、固体盐粒子、高吸水型树脂中的一种或两种以上的混合物；成核剂的粒径为100微米到1纳米；

所述的粘合剂为端羟基聚丁二烯、聚氯乙烯、酚醛树脂中的一种；

所述的工艺助剂为癸二酸二辛酯、氮吡啶化合物、甲苯二异氰酸酯中的一种或两种以上的混合物；

将氧化剂和成核剂烘干后过筛，将粘合剂和工艺助剂抽真空去除水分，然后将氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂放入研钵中研磨混合1h以上，通过浇注、挤压或模压方式注入到容器中，抽去容器中的空气和残留水分，最后放入50～60℃的恒温烘箱中固化一周后成型，避光密封保存，得到药包，保存药包时可选用纸包装、塑料包装或金属箔包装，药包的形状为袋状包装、筒状包装或管状包装；

2)将步骤1)制备的药包装入到发生装置或发射装置中，在近地面(0-200米)、低空(500-1000米)或高空(5000-7000米)的位置释放，药包释放产生气溶胶催化剂粒子，气溶胶催化剂粒子通过“异质成核”和吸水减弱水滴过冷度的原理，诱发过冷水滴冻结、碰并增大，形成雨、雪或冰后落到地面物体上，减少冻雨的灾害；

所述的发生装置为地面上固定的烟炉；

所述的发射装置为发射筒或火箭发射架，发射筒为单管或多管；

发生装置的点火方式是电点火或火药捻、延期药、传爆药或导爆索点火；点火方式是定时、遥控，或用连接导线或火药捻直接点火；

发射装置的点火方式是电点火或火药捻、延期药、传爆药或导爆索点火；点火方式是定时、遥控。

本发明应用于消除冻雨时，地面上固定的烟炉发生装置可以在冻雨发生地的地面释放气溶胶催化剂，或由简易发射筒发射到冻雨低空区释放气溶胶催化剂，大中小型的单管或多管的发射筒、火箭发射架发射的冻雨高空区释放气溶胶催化剂，也可以上述两种或两种以上方式发射释放气溶胶催化剂。

有益效果

本发明的人工消除冻雨技术可以用于各种自然环境、各种复杂地形、各省的冻雨。

本发明的人工消除冻雨技术在消除冻雨的同时，保证处于冻雨中的人员、房屋、装备、设施的安全；

本发明的人工消除冻雨技术在消除冻雨的同时，保证自然环境的安全；

本本发明的人工消除冻雨技术可以减少冰冻灾害性天对我国工农业生产、人民生活的损失。

具体实施方式

实施例1

一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法，步骤为：

1)制备含有气溶胶催化剂的药包：药包的组份包括氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂，以药包的总质量为100份计算，各组分之间的含量为：

所述的氧化剂为硝酸铵和高氯酸铵的混合物，硝酸铵和高氯酸铵的质量比为5:1；

所述的成核剂为碘化银，粒径为80微米；

所述的粘合剂为端羟基聚丁二烯；

所述的工艺助剂为癸二酸二辛酯；

将氧化剂和成核剂烘干后过筛，将粘合剂和工艺助剂抽真空去除水分，然后将氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂放入研钵中研磨混合1.5h，通过模压方式注入到容器中，抽去容器中的空气和残留水分，最后放入60℃的恒温烘箱中固化一周后成型，避光密封保存，得到金属箔管状包装药包；

冻雨来临时，将上述得到的500g药包，通过地面上固定的烟炉在地面上释放气溶胶催化剂，30分钟后，树木上的混合凇不再增加，继续释放5小时，树木上的混合凇保持不增加，与500米外的树木对比，降低混合凇70％，对树木无任何破坏。

实施例2

1)制备含有气溶胶催化剂的药包：药包的组份包括氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂，以药包的总质量为100份计算，各组分之间的含量为：

所述的氧化剂为硝酸铵和高氯酸铵的混合物，硝酸铵和高氯酸铵的质量比为4:1；

所述的成核剂为碘化银与碘化钾的混合物；成核剂的粒径为50微米；

所述的粘合剂为聚氯乙烯；

所述的工艺助剂为甲苯二异氰酸酯；

将氧化剂和成核剂烘干后过筛，将粘合剂和工艺助剂抽真空去除水分，然后将氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂放入研钵中研磨混合2h，通过浇注方式注入到容器中，抽去容器中的空气和残留水分，最后放入55℃的恒温烘箱中固化一周后成型，避光密封保存，得到塑料管状包装的药包；

冻雨来临时，将上述得到的600g药包，通过地面上固定的烟炉在地面上释放气溶胶催化剂，35分钟后，周围树木、草地上的雾凇不再增加，继续释放3小时，树木上的混合凇保持不变，与800米外的树木对比，降低雾凇60％，对树木无任何破坏。

实施例3

1)制备含有气溶胶催化剂的药包：药包的组份包括氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂，以药包的总质量为100份计算，各组分之间的含量为：

所述的氧化剂为硝酸铵和高氯酸铵的混合物，硝酸铵和高氯酸铵的质量比为6:1；

所述的成核剂为碘化银和碘化铋的混合物；成核剂的粒径为80微米；

所述的粘合剂为端羟基聚丁二烯；

所述的工艺助剂为癸二酸二辛酯和氮吡啶化合物的混合物；

将氧化剂和成核剂烘干后过筛，将粘合剂和工艺助剂抽真空去除水分，然后将氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂放入研钵中研磨混合1.5h，通过浇注方式注入到容器中，抽去容器中的空气和残留水分，最后放入60℃的恒温烘箱中固化一周后成型，避光密封保存，得到金属箔筒状包装的药包；

冻雨来临时，将上述得到的1000g药包，通过发射筒发射到森林上空800米处，点火释放气溶胶催化剂，5分钟后，森林树木上的雾凇开始减少，10分钟后，天空开始飘落雪花，持续2小时，而3000米外的对比区仍然有冻雨，树木继续飘落雾凇，消减冻雨90％，对树木无任何破坏。

实施例4

1)制备含有气溶胶催化剂的药包：药包的组份包括氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂，以药包的总质量为100份计算，各组分之间的含量为：

所述的氧化剂为硝酸铵和高氯酸铵的混合物，硝酸铵和高氯酸铵的质量比为3:1；

所述的成核剂为碘化银和碘化钾的混合物；成核剂的粒径为50微米；

所述的粘合剂为端羟基聚丁二烯；

所述的工艺助剂为癸二酸二辛酯；

将氧化剂和成核剂烘干后过筛，将粘合剂和工艺助剂抽真空去除水分，然后将氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂放入研钵中研磨混合2h以上，通过浇注方式注入到容器中，抽去容器中的空气和残留水分，最后放入60℃的恒温烘箱中固化一周后成型，避光密封保存，得到金属箔包装管状的药包；

冻雨来临时，将上述得到的2000g药包，通过火箭发射架发射到冻雨区上空5000-7000米处，点火释放气溶胶催化剂，10分钟后，天空开始飘落雪花和雨，持续3小时，而5000米外的对比区仍然有冻雨，消减冻雨80％，对环境无任何破坏。

Claims (6)

1.一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法，其特征在于步骤为：

1)制备含有气溶胶催化剂的药包：药包的组份包括氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂，以药包的总质量为100份计算，各组分之间的含量为：

所述的氧化剂为硝酸铵和高氯酸铵的混合物，硝酸铵和高氯酸铵的质量比为2-10:1；

所述的成核剂为碘化银、碘化钾、碘化亚铜、碘化铋、苯酐、四聚乙醛、乙酰丙酮铜、固体盐粒子、高吸水型树脂中的一种或两种以上的混合物；成核剂的粒径为100微米到1纳米；

所述的粘合剂为端羟基聚丁二烯、聚氯乙烯、酚醛树脂中的一种；

所述的工艺助剂为癸二酸二辛酯、氮吡啶化合物、甲苯二异氰酸酯中的一种或两种以上的混合物；

将氧化剂和成核剂烘干后过筛，将粘合剂和工艺助剂抽真空去除水分，然后将氧化剂、成核剂、粘合剂和工艺助剂放入研钵中研磨混合1h以上，通过浇注、挤压或模压方式注入到容器中，抽去容器中的空气和残留水分，最后放入50～60℃的恒温烘箱中固化一周后成型，避光密封保存，得到药包；

2)将步骤1)制备的药包装入到发生装置或发射装置中，在近地面、低空或高空的位置释放，药包释放产生气溶胶催化剂粒子，气溶胶催化剂粒子诱发过冷水滴冻结、碰并增大，形成雨、雪或冰后落到地面物体上，减少冻雨的灾害；近地面是指距离地面0-200米，低空是指距离地面500-1000米，高空是指距离地面5000-7000米。

2.根据权利要求1所述的一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法，其特征在于：保存药包时选用纸包装、塑料包装或金属箔包装，药包的形状为袋状包装、筒状包装或管状包装。

3.根据权利要求1所述的一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法，其特征在于：所述的发生装置为地面上固定的烟炉。

4.根据权利要求1所述的一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法，其特征在于：所述的发射装置为发射筒或火箭发射架，发射筒为单管或多管。

5.根据权利要求1所述的一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法，其特征在于：发生装置的点火方式是电点火或火药捻、延期药、传爆药或导爆索点火；点火方式是定时、遥控，或用连接导线或火药捻直接点火。

6.根据权利要求1所述的一种利用气溶胶催化剂人工消除冻雨的方法，其特征在于：发射装置的点火方式是电点火或火药捻、延期药、传爆药或导爆索点火；点火方式是定时、遥控。