CN109429848A - 一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置及其操控方法 - Google Patents

Abstract

一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置及其操控方法，涉及一种增雨雪装置及其操控方法，所述焰弹为圆柱状结构，圆柱外包裹纸质外壳（2），圆柱内装碘化银（4）、助燃剂（3），焰弹上端有与气球连接的悬挂绳（1）；气球内装氦气吹起后与悬挂绳（1）连接；焰弹下端设置用药水浸泡过的延时引信（6），延时引信（6）末端装有电点火装置（7），电点火装置（7）与干电池相连；延时引信（6）的另一端插在焰弹内接火药（5）处。其操控方法包括选择增雨、增雪条件；增雨、增雪条件的判别；选用长、短引信焰弹；掌握好风速；科学设置施放点。本发明增雨、增雪不受空域限制，对缓解工业用水、城市用水、水库增加库容及农业用水、对提高森林成活率和冬季降低森林火险指数意义重大。

Description

一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置及其操控方法

技术领域

本发明涉及一种增雨雪装置及其操控方法，特别是涉及一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置及其操控方法。

背景技术

近年来CO₂等温室气体排放不断增加，全球气候变暖，导致中纬度地区干旱严重。由于受地理位置、气候条件的影响，农业基础脆弱，受到自然灾害的威胁，没有彻底摆脱雨养农业的局面，干旱少雨，造成农业减产、农民增收缓慢。特别是十年九旱地区。因此，要改善农业生产条件、改变生态环境及保证工业用水，从目前情况看，出路在于开发云水资源，改善生态环境。水资源的短缺不仅严重阻碍了经济的发展，也使人民群众生产生活遭受了重大损失。近年来，地下水位严重下降，河流断流，水库干涸，不仅直接影响工农业生产，造成人畜饮用水短缺，大量农村人口返贫。随着经济的发展和人口的增加，用水量还将迅速增加，水的供需矛盾将更加突出。同时，气候的变化促进生态用水量的增加。随着全球大气候的变暖，平均气温在明显增加, 植被蒸发量在不断增大，降水量十多年却在明显减少,水的供需矛盾将会更为突出。因此，未来十几年水资源短缺问题仍会加剧，而社会经济发展和人民生活水平的提高，对水的需求也在不断增长，水的供需矛盾将进一步加剧。

降水同水资源量紧密相关，分析表明降水量决定了水资源量。由于降水量少，造成淡水资源缺乏，高度缺水地区水资源短缺不仅严重影响了工农业生产，极大制约了经济的发展，而且使城乡居民生活用水和生态用水也受到威胁。因此，开展人工增雨，开发云水资源，增加降水量是改善水资源短缺、增加水资源总量的重要手段。

使用飞机、高炮、火箭进行作业，无论在任何情况下都必须请示空域，要受航管部门的限制。且航线较多。尤其在稳定的天气条件下，白天空域请示非常困难，有时一天也批不下来，错过了很多增雨、增雪的天气过程。

空中云水是陆地上一切水资源的源头，常言道：“江河之水天上来”，无论地表水、地下水均来自于空中水，在当今水资源日趋紧缺的情况下，开发空中云水资源，向天取水有着根本性意义。一般人工增雨可增加自然降水量的20%，最多可达30%；夏季在水库上游增雨，可以增加水库蓄水量，利用水库调蓄性功能，可以缓解水资源紧缺的矛盾。空中云水是过眼云烟，一经而过。人们用催化的方法，以四两破千斤的技巧，把天上的水实实在在地降到地面上来，不让它白白跑过去，来实现人工增雨。

焰弹增雨雪作业，不会出现不安全事故，且成本低，安全可靠，不受空域限制。人工增雨是一项需要十分迫切、科技难度十分大的科学技术，又是地方政府十分认可的气象综合服务技术。由于降水增加，使大田作物连年获得丰收，植树种草成活率明显提高，森林覆盖率增加。对缓解地下水、补充地表水，有效缓解工业用水，保证农业丰收及改善生态环境起到了很大的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置及其操控方法，本发明焰弹增雨、增雪不受空域限制，选用气球，直径可充到90—100cm，为航管部门允许放飞范围内的标准，可随时随地进行作业，不受任何空域限制。对缓解工业用水、城市用水、水库增加库容及农业用水起到一定的作用，对提高森林成活率和冬季降低森林火险指数好处更大。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置，所述增雨雪装置包括焰弹装置、电点火装置、气球；焰弹为圆柱状结构，圆柱外包裹纸质外壳，圆柱内装碘化银、助燃剂，焰弹上端有与气球连接的悬挂绳；气球内装氦气吹起后与悬挂绳连接；焰弹下端设置用药水浸泡过的延时引信，延时引信末端装有电点火装置，电点火装置7与干电池相连；延时引信6的另一端插在焰弹内接火药处。

所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置，所述焰弹为圆柱状，长15厘米，直径2厘米。

所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置，所述气球选用22号规格。

所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置，所述延时引信为长、短引信两种。

所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置，所述延时引信的长引信20cm，短引信15cm。

一种气球携带碘化银焰剂增雨雪操控方法，所述方法包括燃弹的操控过程如下：

1）选择增雨、增雪条件：当云和降水过程处于发展或持续阶段，云层较厚，云底较低，有持续上升气流是增雨雪的最佳时机；

2）增雨、增雪条件的判别：采用数值天气预报产品，利用多普勒雷达定量估测区域面雨量，通过Z-R关系计算雨强；

3）选用长、短引信焰弹：判断好云和降水宏观特征及云的微物理特征后，选用长短引信焰弹；确定好焰弹定时播撒高度，根据大气探测资料，调整焰弹延时引信长度使其在-4℃层以上播撒，其播撒最高点分别为3476米和4200米；

4）掌握好风速：当地面风速超过6米/秒，会影响气球的上升速度，施放时应综合把握。在地面风速为6米/秒以下时施放；

5）科学设置施放点：分析好天气形势系统，根据风向、风速，到受益区上方布第一施放点1—2个；两点间距离3—5公里，然后在距第一施放点的下游10公里处横向布第二施放点2—3个；每点间距离5—8公里为宜。

所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪操控方法，所述增雨、增雪条件的判别，采用估测雨强＞0.1mm/h的发展或持续雨区操作。

所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪操控方法，所述延时引信1分钟燃烧1cm，气球1分钟上升306米。

所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪操控方法，所述其燃弹播撒冷云增雨最佳温度在-6℃—-18℃。

本发明的优点与效果是：

1.本发明焰剂配方中AgI含量6%，在－10℃温度条件下冰核生成率平均为6.3×10¹³个/g；非常适合稳定云层开展增雨雪作业，不受空域限制，且机动性强；操作方便，使用安全，焰剂为播撒；成本低；市场前景非常广阔。

2.本发明焰弹采用纸质外壳，焰弹下端安装了用药水浸泡过的延时引信，不怕雨水喷淋，焰弹在云中燃烧播撒碘化银焰剂，云中增加了大量的人工冰核，从而弥补了云中冰晶数量浓度的不足。

3.本发明焰弹释放冰晶通过冰水转化效率较高的蒸—凝过程，在液态云中直接长成雪晶，雪晶在下落过程中通过与过冷云滴的碰冻结凇增长和其它冰晶碰连聚集增长，并在暖区融化，再经过重力碰并，进一步形成了较大的雨滴，从而提前产生降水或增加降水，提高了降水效率。

附图说明

图1为本发明焰弹装置结构示意图。

图中：悬挂绳1、外壳2、助燃剂3、碘化银4、接火药5、延时引信6。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

本发明气球携带碘化银焰剂增雨雪装置包括焰弹装置、电点火装置，焰弹结构采用纸质外壳2，圆柱状，长15厘米，直径2厘米，内装碘化银4为3克，助燃剂3为80克，总重量85克。焰弹上端有与气球连接由悬挂绳1，选用22号气球，用氦气吹起后与悬挂绳1连接。焰弹下端安装了用药水浸泡过的延时引信6，不怕雨水喷淋。延时引信6末端装有电点火装置7，用一节干电池将其点燃；延时引信6的另一端插在焰弹内接火药5处。焰弹在云中燃烧播撒碘化银焰剂平均为133.87秒，焰剂燃烧温度为1500℃；云中增加了大量的人工冰核，从而弥补了云中冰晶数量浓度的不足。冰晶通过冰水转化效率较高的蒸—凝过程，在液态云中直接长成雪晶，雪晶在下落过程中通过与过冷云滴的碰冻结凇增长和其它冰晶碰连聚集增长，并在暖区融化，再经过重力碰并，进一步形成了较大的雨滴，从而提前产生降水或增加降水，提高了降水效率。

焰弹是播撒，不爆炸。

作业时，用轻型货车拉8瓶氦气就可施放焰弹100枚左右，这是一个作业点一次施放的数量。灌充气球时，都是阴雨天气，空气湿度大，不易产生静电，只要掌握氦气使用的基本常识，按操作规程办就可以。另外，使用焰弹可避免伤人伤物的危险。焰弹在播撒焰剂的同时逐渐燃烧，直至全部烧尽，使用安全可靠、无污染，无残骸坠落，不会伤及地面的人畜和建筑物，是炮弹、火箭弹不可比拟的（炮弹、火箭弹故障率均为3%-3‰，炮弹弹头不炸、火箭弹未打开降落伞整弹落下来的事件时有发生）。

本发明燃弹的操控过程如下

1、选择增雨、增雪条件：当云和降水过程处于发展或持续阶段，云层较厚，云底较低，有持续上升气流是增雨雪的最佳时机。雨层云、层云、高层云效果最好。

2、增雨、增雪条件的判别：采用数值天气预报产品，利用多普勒雷达定量估测区域面雨量，通过Z-R关系计算雨强，雨强监测、卫星反演估测雷达回波强度、形态移速的监测预报和估测雨强＞0.1mm/h的发展或持续雨区。根据云况、地面湿度和卫星反演，掌握好云的顶、底部高度、温度和过冷层厚度。

3、选用长、短引信焰弹：长引信20cm，短引信15cm。判断好云和降水宏观特征及云的微物理特征后，决定选用长短引信焰弹；延时引信1分钟燃烧1cm，气球1分钟上升306米；确定好焰弹定时播撒高度，使其在云中充分发挥作用。根据大气探测资料调整焰弹延时引信长度使其在-4℃层以上播撒，充分发挥成核效率，其最高点分别为3476米和4200米；冷云增雨最佳温度在-6℃—-18℃。

4、掌握好风速：当地面风速超过6米/秒，会影响气球的上升速度，施放时应综合把握。在地面风速为6米/秒以下时施放。引信不发火：可能是电池电压太低，需更换备用电池，如更换电池仍不发火，可直接用打火机点燃。

5、科学设置施放点：分析好天气形势系统，根据风向、风速，到受益区上方布第一施放点1—2个；两点间距离3—5公里，然后在距第一施放点的下游10公里处横向布第二施放点2—3个；每点间距离5—8公里为宜，如条件允许，扩大催化面积，同时布多个施放点呈扇形或梯形效果更好。效果检验和预测技术是人工增雨领域的技术难点。为了使基层人工增雨科学技术持续发展，定量的人工增雨效果检验和预测技术是急待解决和不可回避的科学问题。研究人工增雨作业手段和经济效益评估方法仍是今后相当长时间攻关的主要任务，并对外场试验进行严格的科学设计和实施。

气球焰弹升速计算：为了获得31g气球的容积和浮力的各项数据，进行了充氦气的挂载试验，将气球冲到直径1m，实测气球净浮力为380g（悬挂水350g +30g砝码平衡）。实际焰弹重量为80g，电发火装置为120g，悬挂焰弹后净浮力为260g。

气球平衡速度的理论计算公式如下：式中, v为平衡速度，Q为净浮力，c为气球的阻力系数0.2，ρ为空气密度1.28g/cm3,A为气球横截面面积。当净浮力为260g，气球直径为1m时，v=5.1m/s，即306m/min。

实施例

根据辽宁省朝阳市气象台预报，受蒙古气旋影响，全市将有一次稳定性的雨夹雪天气过程。喀左县气象局选择了坤都营子、官大海、六官营子、平房子、南公营子等5个作业点施放气球焰弹328枚，播撒高度在2000—3000米。实况是喀左县平均降雪量为5.5毫米以上，达到大雪标准，非作业影响区建平县、朝阳县降雪不足3毫米。此次降雪有效缓解干燥的气候状况、降低森林火险指数和净化空气比较有利。

受短波槽影响，至夜间，普降中雨。此次降水时间长，全县平均降水量为13.8毫米，羊角沟镇降水量最大，为16.6毫米；公营子镇降水量最小，为11.3毫米，有6个乡镇降水量超过15毫米。人工增雨作业，发射增雨焰弹112枚。这次降水对土壤蓄墒、降低森林火险指数等有利。受低涡和人工增雪共同影响，普降中至大雪，局部雪量偏大。全县平均降水量为6.5毫米，比全市（朝阳全市平均为3.0毫米）多3.5毫米，增加降水783万立方米。喀左县城大城子降水量为10毫米，全省县城第2。大营子乡降水量最大，为11.4毫米。县气象局于分别在六官营子镇、利州街道、大城子街道进行人工增雪作业，共施放气球焰弹116枚。此次降雪对增加土壤墒情，大田播种、降低森林火险指数、净化空气比较有利。经探空测定，海拔高度100米气压为1007百帕，温度为1.2度，相对湿度73%，东南风2米/秒；当海拔高度上升到1000米，气压为900百帕，温度为-3.4度，相对湿度95%，东南风9米/秒；当海拔高度上升到2000米，气压为795百帕，温度为-6.7度，相对湿度94%，西南风10米/秒；当海拔高度上升到3000米，气压为697百帕，温度为-11.4度，相对湿度93%，西南风9米/秒；当海拔高度上升到4000米，气压为612百帕，温度为-10.8度，相对湿度90%，西南风17米/秒；当海拔高度上升到5000米，气压为537百帕，温度为-15.3度，相对湿度47%，西风26米/秒；当海拔高度上升到6000米，气压为469百帕，温度为-20.6度，相对湿度67%，风28米/秒。

Claims (9)

1.一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置，其特征在于，所述增雨雪装置包括焰弹装置、电点火装置、气球；焰弹为圆柱状结构，圆柱外包裹纸质外壳（2），圆柱内装碘化银（4）、助燃剂（3），焰弹上端有与气球连接的悬挂绳（1）；气球内装氦气吹起后与悬挂绳（1）连接；焰弹下端设置用药水浸泡过的延时引信（6），延时引信（6）末端装有电点火装置（7），电点火装置（7）与干电池相连；延时引信（6）的另一端插在焰弹内接火药（5）处。

2.根据权利要求1所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置，其特征在于，所述焰弹为圆柱状，长15厘米，直径2厘米。

3.根据权利要求1所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置，其特征在于，所述气球选用22号规格。

4.根据权利要求1所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置，其特征在于，所述延时引信（6）为长、短引信两种。

5.根据权利要求4所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪装置，其特征在于，所述延时引信（6）的长引信20cm，短引信15cm。

6.一种气球携带碘化银焰剂增雨雪操控方法，其特征在于，所述方法包括燃弹的操控过程如下：

1）选择增雨、增雪条件：当云和降水过程处于发展或持续阶段，云层较厚，云底较低，有持续上升气流是增雨雪的最佳时机；

2）增雨、增雪条件的判别：采用数值天气预报产品，利用多普勒雷达定量估测区域面雨量，通过Z-R关系计算雨强；

3）选用长、短引信焰弹：判断好云和降水宏观特征及云的微物理特征后，选用长短引信焰弹；确定好焰弹定时播撒高度，根据大气探测资料，调整焰弹延时引信长度使其在-4℃层以上播撒，其播撒最高点分别为3476米和4200米；

4）掌握好风速：当地面风速超过6米/秒，会影响气球的上升速度，施放时应综合把握；在地面风速为6米/秒以下时施放；

5）科学设置施放点：分析好天气形势系统，根据风向、风速，到受益区上方布第一施放点1—2个；两点间距离3—5公里，然后在距第一施放点的下游10公里处横向布第二施放点2—3个；每点间距离5—8公里为宜。

7.根据权利要求6所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪操控方法，其特征在于，所述增雨、增雪条件的判别，采用估测雨强＞0.1mm/h的发展或持续雨区操作。

8.根据权利要求6所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪操控方法，其特征在于，所述延时引信1分钟燃烧1cm，气球1分钟上升306米。

9.根据权利要求6所述的一种气球携带碘化银焰剂增雨雪操控方法，其特征在于，所述其燃弹播撒冷云增雨最佳温度在-6℃—-18℃。