人工增雨

生活科學趣談

望「梅」止渴!石門水庫人工增雨不見雨 蓄水恐跌破30% – 自由時報發布於2020年5月5日

在對流層裡,大氣溫度高度增加而下降,因此形成雲所在的高度越高則溫度愈低,高度愈低則溫度越高。當雲的溫度高於0℃時稱為暖雲,低於0℃時稱為冷雲。在冷雲裡,冰晶的形成可分為「非均勻成核作用」與「均勻成核作用」二類。「非均勻成核作用」是指過冷水體系中已經存在某種不均勻性,譬如懸浮的雜質微粒,由於它們能有效降低成核時的表面能障礙,因此就會優先在這些具有不均勻性的地方長出晶核,亦即晶核是在外來物的誘導下所生成。最常使用的是碘化銀,它是非常有效的冰晶核,在冷雲內缺乏冰晶的情況下加入碘化銀充當冰晶核時,可促使−5℃以下的過冷水凝固為冰晶,再藉由冰晶成長過程而形成降水

「均勻成核作用」則是指過冷水全體同時形成相變,這種過程需要全部的水分子均移動到正確的位置與方向才能開始發生堆積,因此需克服相當大的表面能障礙。亦即需要相當大的過冷程度才能成核,通常此溫度低於−40℃。如果冷雲中缺少固體的雜質微粒來當作孕核媒介物,當在雲中噴灑乾冰時,由於一大氣壓下的乾冰昇華溫度是−78.5℃,這個溫度低於−40℃,因此就能透過「均勻成核作用」讓過冷水凍結成冰晶。冰晶形成後,隨著長晶的體積變大而成長至能克服雲內碰撞的上升力時,就能從雲底掉離而形成降雪。若在降落過程中經過0℃高度時,即能熔化為水滴,以液態的降水形式落下。

在暖雲裡,當雲內水滴太小或缺乏冰晶而無法降雨時,利用人工方法去產生冰晶或使小水滴長大,促使其產生降雨的現象稱為人工增雨。方法有很多種,可以是單純在雲中噴灑水滴,藉由其與小水滴碰撞與合併過程來變成大水滴,終至克服雲內上升力而掉落成為地面上的降雨

利用飛機在雲中撒播雲種可精確將其送達足夠低溫之雲中,因此造雨效果比地面造雨法為佳。不過由於費用昂貴,目前大多採用地面造雨法

然而並非所有科學家都同意使用碘化銀來充當雲種,反對的學者認為如果在特定區域長期使用,銀這種重金屬元素將會在地面上持續累積而被吸收到生態系統,最終將對人類產生負面影響。因此台灣目前大多已改用美製的ICE焰劑,成分除了黑火藥之外,主成分為氯化鉀、氯化鈣及氯化鎂

美國 ICE的暖雲焰劑每支 3000 元,不過咱國防部軍備局與台大共同研發生產的增雨焰劑每支造價只要 1000元

另外,水利署還與中科院攜手合作研發人工增雨的新技術 → 焰彈。發射時應該像這樣吧?↓