人工气候

人工气候，也叫人工影响天气，它是在一定的气象条件下，人为地创造和补充一些条件，促使某一局部范围内已经存在的天气过程，朝着人们希望的方向发展。

概念

人工气候是指为避免或者减轻气象灾害，合理利用气候资源，在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理、化学过程进行人工影响，通过影响云和降水的微物理过程使某些大气现象、大气过程发生改变，实现增雨雪、防雹、消雨、消雾、抑制雷电、防霜、削弱台风等目的的活动。与气候改良、改造气候是同义词。作为人工改造对象气候的尺度，大体上为小尺度。例如用温室和温水池作为防止寒冷危害的对策，用覆盖法和吹风法等防止霜冻危害，用林带围墙等防风，用各种抑制剂抑制蒸散和灌溉等。伏尔加河下游流域营造防护林带等，在相当广阔的区域上改变了冬季积雪分布，使耕地免遭干旱危害。此外白令海峡筑坝截海计划等，是利用土木工程在更大尺度上改造气候。

发展历史

世界上第一次规模比较大、效果比较好的人工降雨试验是在1930年，由荷兰的一个名叫维拉尔特的教授组织进行的。他们用飞机往云层里撒了1.5吨干冰，也就是固体二氧化碳，结果在大约8平方公里的范围内下了一场大雨。16年以后，就是1946年12月，美国通用电气公司的科学家谢弗尔，乘飞机在他的试验室附近上空的云层里面撒干冰，结果几个小时以后，一场风雪竟然使那里的地面积雪达20多厘米厚。从那以后，人工影响天气的时代才正式开始，许多国家的科学家都争先恐后地开展了这方面的试验研究工作。

如今，人工气候的研究和利用，在美国已经取得了令人瞩目的成果。据报道，在本世纪初，由于天气干旱，使得美国的农牧业每年损失170多亿美元。近十几年来，由于人工气候的技术逐渐投入使用，使得美国出现了很多民间创办的人造雨公司，其中，光是在加利福尼亚州就有18家。由于人工降雨技术的推广应用，使美国的农牧业每年增产20%左右。

人工气候的技术，还成为未来战争中重要的研究课题。例如，美国和苏联都在加紧进行气象武器的研究。具体地说，就是人工制冷、制热，使局部地区骤冷骤热，造成对方大批军队冻死冻伤，或者热死热病；再有，就是人工造云，把自己的航线伪装起来，让敌方的雷达和飞机成为睁眼瞎子。可以预料，在未来的战争中，谁能把握天时，巧妙地利用气象武器，谁就能够获得作战的主动权。

内容

气候形成的因素主要有三个：太阳的光热作用、大气环流和地面状况。太阳的光热作用是气候形成诸因素中最重要的因素。它是气候形成、变化的能量来源。各地的气候所以会有差异，主要原因是太阳的光热在地面上分布不均匀。大气环流是各种气流运动的总称。它担负着输送热量、水分的任务。在不同的气流影响下，气候各不相同。例如，经常受热带海洋气流影响的地区，气候温暖多雨；经常受高纬度大陆腹地气流影响的地区，气候寒冷少雨。地面状况主要指海洋、陆地、地形、土壤、植被等。不同状况的地面，吸收太阳光热的本领不一样，对气流影响的程度也有很大差异，因而间接地影响了气候。地面状况不同，气候不一样的例子是很多的。例如，沙漠地区干燥，而森林地区湿润。山脉的迎风坡，雨水丰沛，而山脉的背风坡，雨水稀少。

形成气候的这三个因素是彼此联系，互相作用的，其中任何一个因素改变都会在一定程度上影响其他两个因素的作用。现阶段人类还没有能力从根本上改变太阳的光热作用和大气环流，因而人工改造气候的着眼点在于设法改变地面状况。据此，人们提出了许多设想、方案。

人工气候主要是对天气过程中的某一个环节施加影响，因势利导，而并非改变某种天气过程。一次天气过程中往往蕴含着巨大的能量，比如一个10立方千米的云体，其含水量的凝结潜热相当于10万吨煤燃烧发出的热量，而一个台风的水汽每分钟释放的潜热，便相当于20个百万吨级核弹爆炸所释放的能量数。因此直接制造和消灭一个天气过程是不可能的，比较现实的做法是在云、降水和其他过程中的某些关键环节，施放一些催化剂，促使天气过程按预定方向发展。

人工气候除了运用在气候上，还可运用在科学、医学、军事、生物上，如动物园里引进非本国所在温度带的动植物时，就要给它们配备一系列的生存生活物资，其中包括适宜它们成长的生活环境，当本国自然条件不允许时，就研发出一套可改变小空间的空气湿度、温度器材，使用在密闭的空间中，使此空间的气候与动植物来源地的气候相同。

运用

①为研究混凝土内相对湿度与环境相对湿度的关系，开展人工气候环境下混凝土内微环境相对湿度正向、反向响应试验。基于混凝土微环境相对湿度响应试验结果以及传质学基本理论，计算各种试验条件下的混凝土湿气扩散系数。研究环境风速对混凝土反向湿气传输的影响，确定了风速对混凝土反向湿气扩散系数的影响模式。最后，基于混凝土相对湿度响应过程中湿气扩散系数演变规律的分析，确立混凝土等效湿气扩散系数计算表达式，进而建立人工气候环境下混凝土内相对湿度响应预测模型。试验结果表明:恒定人工气候环境下，混凝土内相对湿度严重滞后于环境相对湿度。混凝土湿气扩散系数随混凝土内相对湿度而变化，同时还受混凝土水灰比、温度和初始相对湿度差影响。

②为了研究雾霾沉积对输变电设备外绝缘的影响，在人工气候室设计了一套基于气流粉碎系统的雾霾发生装置。人工气候室直径25m，高27.5m，体积达15000m3，为模拟雾霾提供开阔的大气环境。模拟装置由两个部分组成，一部分为人工气候室自带热雾系统，它能产生温度湿度可控的雾，并能形成逆温层，为模拟雾霾提供静稳条件；一部分为气流粉碎系统，其能产生成分可控、粒径<10μm的霾粒子并喷入气候室中。将产生的雾与霾混合可模拟出雾霾，模拟雾霾能均匀扩散在人工气候室中并持续存在，且雾霾的浓度、气溶胶粒径分布、温度、相对湿度均与实际雾霾相符。试验中，通过热雾系统及粉碎物的控制可以产生相对湿度范围在80%~90%、雾霾体积质量范围在200~600μg/m3，气溶胶粒径分布集中于0.25~2μm的多种雾霾环境。试验结果表明，该装置能产生持续稳定存在的雾霾，为研究雾霾的理化特性及绝缘子在雾霾天气下的绝缘提供了研究条件，同时为在气候室形成霾与雾提供详细有效方法。

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