如何解决当前的问题
基本概述
根据云和降水物理学原理，通过播撒催化剂(盐粉、干冰或碘化银等)使云滴或冰晶生长到一定程度。)进入云中，落到地面形成降水，也叫人工增雨。播撒催化剂的方法有飞机在云中播撒、高射炮或火箭向云中发射碘化银炮弹、地面燃烧碘化银火焰剂等。这是在人工影响天气中最经常进行的实验。人工影响云的微物理过程，在一定条件下，不能自然降水的云可以被激发到降水中，能够自然降水的云，有更多的水分补给，可以提高降水效率，增加降水。而不能自然降水的云，能供给的水少，所以人工催化的经济价值有限。
编辑本段的原则和方法
冷云催化
冰晶浓度在0℃以下的冷云降水过程中起着重要作用，根据降水粒子浓度的实测数据和理论估算，只有当冰晶浓度达到1/L量级或更高时，降水效率才会更高。对于冰晶浓度不足导致降水效率较低的自然云，如果在过冷部分播撒冰催化剂，可以提高冰晶浓度。可以产生1012以上的冰晶。如果用几百克，几十立方千米的云中冰晶浓度可达10/L，这些人工冰晶通过贝杰龙过程快速生长，促进了冷云的降水过程，增加了降水量。一些严格实验的统计分析表明，冷云催化可以增加沉淀10 ~ 20%。形成的雪晶平均规模较小，从云中落到地面的时间较长。在气流的作用下，它们会落在更远的下风处，改变降水的分布。人工降雨
冷云催化的温度条件:人工增雨的效果与云的自然条件密切相关。就冷云催化而言，云中的温度条件非常重要。就整个云而言，云顶温度一般是最低的，常被用作估算云中自然冰晶浓度的参数。当云顶温度低到一定程度时，云中往往会形成大量冰晶，所以如果人工添加冰晶，效果并不显著。反之，如果云顶温度过高，碘化银等催化剂的成冰能力过低，不利于人工催化。因此，冷云催化法增加降水时，云顶温度不宜过高或过低。对部分地形云和积云人工增雨试验结果的统计分析表明，当云顶温度在-10 ~-25℃时，人工增雨效果明显，这一最适宜的温度范围称为播种温度窗。鉴于沉淀过程的复杂性，
暖云催化
在温度高于0℃的暖云中，降水主要在云滴碰撞过程中发展。云滴越大，碰撞成长越快。包括人工降雨。
计算表明，当云滴半径超过0.04毫米时，可以迅速碰撞成长为雨滴。在大云滴浓度不足的自然云中，播撒大量半径大于0.04毫米的水滴，可以促进降水过程。计算表明，每克水可以形成几百万个大云滴，催化10立方千米的云体需要几吨水。如果将一定量的吸湿物质播撒到云中。它们可以吸收云中的水分，并迅速成长为大云滴，因此所需催化剂的量不到水的十分之一。除了播云，法国和苏联也有人尝试加热地面造成人工上升气流，试图在一定的气象条件下刺激或增加降水。美国有人设想用沥青或炭黑吸收太阳辐射，提高当地空气温度，促进云的发展以增加降水。中国有人研究爆炸对降水的影响。对这些人工降水方法进行了研究。
动力学催化
冷云催化在云中产生大量冰晶，释放的潜热会改变积云的宏观动力过程，增加降水。这是60年代人工增雨实验的一个进步。积云中上升气流的速度主要是由云内外温差产生的浮力决定的。发展中的积云中有大量的过冷水滴。当大量的成冰催化剂播撒在这种云中时，过冷的水滴可以冻结并释放潜热。水蒸气凝结在冰粒表面时，也会释放潜热。据估计，这两种潜热足以使云中的局部温度升高0.5℃左右，从而增加浮力，促进部分积云向上的气流速度扩大，延长其寿命。这样一来，进入云层的水总量会增加，降水量也会增加。动力学催化虽然和一般冷云催化用的是一样的，但是侧重点不同，动力学催化用的催化剂量肯定要大大增加。才有可能取得成果。积云动力催化在20世纪50年代就有尝试，但精心设计的积云动力催化实验直到1963才开始。j·辛普森在美国佛罗里达州的随机实验表明，催化后积云云顶平均增加65438±0.6公里，平均降雨量增加65438±0.7倍。他指出，催化后云顶的增加与大气层结密切相关(见大气静力稳定度)。其他国家和地区也做过类似的实验，但结果不同。有人用动力催化对全区的积云种群进行了随机实验，初步结果表明它有增雨的作用。
编辑此段落的模拟值。
用数学和物理方程描述和计算旱地。
水过程和人工催化过程，通过数值计算方法模拟各种催化技术在不同条件下的人工影响过程，研究催化的原理、工艺和效果。由于云和降水的自然变异性大，野外试验的研究周期很长，费用也很高，而且严格设计的实验(某种催化方案、技术等。)通常需要几年时间来评估其效果。如果要比较不同催化技术的效果，选择最佳的实验设计需要更长的时间。因此，通过数值模拟为实际实验和理论研究提供依据是非常重要的。20世纪60年代，Simpson利用积云数值模拟计算自然云的发展高度，并假设动力催化使云中的水滴在比自然过程更高的温度下冻结，释放潜热。从而计算出催化后积云的发展高度。实验实测结果与模型计算相当一致，为动态催化原理和实验云团的选择提供了科学依据。随着电子计算机的普及，各国对各种人工增雨试验进行了许多数值模拟。虽然它们大大简化了实际过程，具有不同的局限性，但与野外试验相结合，可以缩短评价人工增雨效果的试验周期，从而成为人工增雨的试验研究之一。
编辑此段落效果测试
人工增雨的方法一般只有在自然云已经降水或接近降水的情况下才能发挥作用。由于降水的自然变率大，人工增雨的幅度小，如何评价人工增雨的效果就成了人工增雨的问题。
这是非常困难的。人工催化增加的降水量是催化后的实际降水量与无催化的自然可能降水量之差。实际降水量是可以测量的，但能否正确评估自然可能降水量成为效果检验的关键。在对降水物理规律认识不足的情况下，主要采用统计方法评估自然可能降水量。大多数初始统计检验方法使用回归统计。选取人工催化目标区附近的一个区域作为对照，利用历史数据建立目标区和对照区降水量的回归方程。将人工增雨试验时对比区的降水量代入回归方程，找出目标区自然可能的降水量，再与目标区实测降水量进行对比，从而评价人工增雨的效果。用这种方法，对于同一个实验，选取不同比较地区或不同年份的历史数据进行比较，得到的结果可能相差很大，所以这种方法的可靠性不高。一般认为，随机检验可以避免主观偏差，得到统计上可靠的估计。随机试验是将适合人工降水的试验机会(试验单元)按照随机规则(如抽签)分成两组:一组催化观察，另一组不催化只观察比较。当有足够多的试验单元时，随机确定的两组试验单元的自然条件应该只有很小的系统差异，两组试验实测降水量的系统差异可以归结为人工催化的结果。判断催化效果有成功和失败的可能。在判断催化有效但实际无效时，这种可能性往往用显著性的高低来表示。显著性水平越小，判断催化效果的可信度越高。在人工增雨试验中，一般要求显著性水平小于5%，即可信度大于95%。人工增雨的效果受到云层等条件的制约。在一种情况下，它可能有显著的积极作用，而在另一种情况下，它可能无效，甚至是消极的。如果不考虑条件而笼统地进行统计，从分析中得到的结果往往是不重要的。如果把测试单元按照一定的指标分成几类，有时可以得到更有意义的结果。例如，在冷云催化试验中，根据云顶温度分类，统计表明，在某一水平上，
从人工增雨研究的角度来说，仅仅评价增雨量是不够的，还需要对整个物理过程的各个方面有一个确切的了解，比如催化剂在云的指定部分是否达到了一定的浓度，冰晶或大液滴的浓度是否有明显的增加等等。观察和统计这些宏观和微观特征的变化，可以从物理过程分析人工催化的效果。它被称为人工增雨效果的物理试验。如果在冷云实验中观察到催化后冰晶浓度增加，过冷水滴减少，说明人工催化在云的微物理过程中发挥了作用。一般认为，人工增雨的科学实验必须按照统计学的要求，严格按照预定的设计进行长时间的实验，同时对自然降水过程和人工催化过程进行仔细的实地检测和数值模拟。只有这样，实验才有坚实的物理基础和统计可信度。由于水资源对国民经济的重要性，人工增雨试验作为一种潜在的开发水资源的手段，受到了广泛的重视。世界上约有80个国家和地区先后进行了这一实验，其中美国、澳大利亚、中国和苏联的实验规模较大。1958+0958以后，我国北方各省已用飞机向大范围层状云广播。在中国南方省份，为了在夏季干旱期间增加降水，飞机或高射炮也将盐粉或碘化银等催化剂播入积云。然而，自然沉淀过程和人工催化过程中的许多基本问题仍不清楚，测试人工沉淀的效果仍有许多困难。
编辑本段的开发过程
向天祈雨早在远古时代，我们的祖先就幻想着掌握求雨的能力。巫师们使出浑身解数求雨，有时戴着面具跳舞，有时张开喉咙唱歌；他们经常向神献祭，有时甚至是活人。巫师们用芦苇管向空中吹喷水珠，希望这种象征性的雨滴能带来充沛的雨水。美洲印第安人将枯蛇尸体挂在围栏上求雨，东方人舞龙，西方人祈祷。然而，无情的干旱一次又一次地将他们的希望连同地里的秧苗一起枯萎了。后来求雨的图案不断翻新。一些人开枪，一些人爆炸，一些人点燃化学品，认为这种化合物的烟雾可能会引起降雨。这些求雨者有些是幸运的，他们的咒语因偶然的巧合而出名。美国历史上有个求雨者，机缘巧，颇有几分“功效”。差点因此丧命。当时南加州降雨量达到51cm，土地被洪水吞噬，人畜死伤无数，损失达数百万美元。无知的村民抱怨说，求雨者使用魔法造成了巨大的灾难。由于自然沉淀和人工催化过程中的许多基本问题还不清楚，人工沉淀的理论和技术方法还处于探索和实验研究阶段。世界上约有80个国家和地区进行了这一实验，其中美国、澳大利亚、前苏联和中国进行了大规模实验。中国一些经常遭受干旱的省区积极开展人工增雨技术的试验研究和推广应用。目前，该技术日趋成熟，已成为抗旱的重要手段。
编辑这个发明故事
直到1948，人们才真正发现了人工降雨的科学方法。这一年，美国通用电气公司的科学家文森特·谢弗经过长期探索，在一次实验中意外发现了人工降雨的关键，解决了千百年来一直没有解决的难题，成为科学史上的佳话。随着科技的进步，人们逐渐了解了雨的来龙去脉。水蒸气从海洋和湖泊的水面上升成为空气的一部分，然后形成云，雨或雪花从云中落下。然而，水蒸气是如何凝结成雨滴的，长期以来一直是个未知数。后来，约翰·阿特金证明水蒸气在灰尘等微小颗粒周围聚集形成水滴或冰晶。这些微小的颗粒小到肉眼根本无法察觉，但是没有这些微小的颗粒，空气中虽然有足够的水蒸气，也不可能形成一滴雨。第二次世界大战期间，通用电气公司雇佣了阿尔文·兰格缪尔博士研究飞机机翼在穿越云层时结冰的问题。年轻的富歇是兰格缪尔博士的助手。接受任务后，他们动身前往美国东北部的新罕布什尔州，那里的山峰终年积雪，暴风雪频繁。寒风凛冽。富歇和朗缪尔整天在山里寒冷的空气中工作。他们逐渐发现一个奇怪的现象:虽然气温经常在零摄氏度以下，但他们周围和脚下的云层中并没有冰晶。这个奇怪的现象深深地留在了富歇的脑海里。战后，富歇制造了一台小型机器。它可以产生冷湿的空气，这与新罕布什尔州山区云层中的空气非常相似。富歇推测冰晶不可能在冷空气中形成，因为缺乏艾特金提到的结晶中心。富歇对着他的小机器吸了一大口气，然后开始冷却，再往冷空气里放一点粉末，比如面粉、糖粉等。富歇耐心地实验了几个月，把他能想到的各种粉末都扔进了机器。然而，没有任何物质能够形成雪花或雨滴的凝结中心。七月的一个早晨，1948，阳光明媚。富歇继续耐心地将各种粉末一次又一次地扔进寒冷的空气中，但仍然没有结果。这时，富歇的一个朋友邀请他去吃饭。富歇累坏了，愿意休息一下。走之前，他把冰箱盖好，嘴巴朝上。使重冷空气沉到底，以免逃逸。富歇匆匆吃完午饭，还在想着机器里的冷空气。他回到冰箱前，看到温度计已经升到冰点以上了。他不禁感到有些恼火。几个月来，他专心做实验，却没有注意到盛夏不知不觉就要来了。富歇认为他在大热天做冷冻实验时应该更加小心。今天的实验呢？他紧紧地盖上盖子，耐心地等待冰箱再次冷却空气。富歇看着慢慢下降的水银柱，他很担心。他转过身，发现了一些干冰，他想用它来加快冷却空气的过程。富歇打开冰箱的盖子，把带着白色蒸汽的干冰扔了进去。这时，他对着冰箱深吸了一口气。突然，他感觉到一束金色的阳光在他面前闪烁，进入了冰箱。他看到无数晶莹的银色晶体在滚动。富歇立刻明白了，这就是他梦寐以求的冰晶。经过无数次失败后，他在一次偶然的挥手中成功了。富歇赶紧叫来了他的助手，他在冰箱里长吸了一口气，同时扔了一把干冰。就在这时，一个小小的银白色晶体立刻出现了，慢慢地落下来，仿佛一个美丽的白色绒毛——人造雪实验成功了。他决定在飞机上安装喷射干冰的装置，试着飞向天空。十月一个寒冷的日子，富歇和朗缪尔看到地平线上有一朵云。富歇立即登上了飞机。他知道要找到一块适合传播干冰的云需要很长时间。那是一大片充满水蒸气的灰色云。富歇选择了正确的时间，启动了机器。干冰像一条被拖曳的丝带一样坠入云端。喷了一半，用干冰降低周围温度，让飞机的发动机熄火。富歇急中生智，立即将所有剩余的干冰扔进了下面的云层中。在地面等待的兰格缪尔博士抬头看着从云层飘下的白色雪花，非常激动。当富歇走下飞机时，他冻得脸色发青，兰格缪尔大喊一声跑过去迎接他。富歇的实验确实在人类影响天气的历史上翻开了新的一页。从那以后，科学家的飞机经常飞过牧场、田野和山脉。他们把干冰倒在云端，让明亮的雨滴滋润干渴植物的根部。在富歇发现人工降雨可以通过冻结形成后，他停止了寻找可以形成水滴中心的物质。然而，通用电气公司的另一位年轻科学家伯纳德·冯内古特对富歇的结论并不满意。就像年轻的富歇对探索未知感兴趣一样，他相信艾特金关于雨滴中心有微粒的结论是有充分根据的。他查阅了很多资料，希望找到一种大小和形状都适合形成水滴或冰晶中心的化学物质。冯内古特最终选择了碘化银。他使用燃烧后得到的极细粉末。我希望在云中播种后形成雪花。冯内古特使用地面发射器向云中发射碘，耐心等待。没想到，什么都没发生。冯内古特迷惑不解，去请教一位化学家。他们很快发现了冯内古特使用的碘化银不够纯的原因。他赶紧换上新的碘化银，被射到云层后，白色的雪花飘了下来。碘化银增雨剂用过一次，非常好。因为碘化银可以用一个简单的装置很容易地从地面发射到云中，不像用干冰那么麻烦。使用干冰有时是危险的。有几次，巨大的干冰冰块直直地落到屋顶上，砸出了大洞，引起了一场恐慌。在成功的事实面前，最保守的人也承认现代人工降雨是控制天气的一大进步。今天，在耕云降雨不再是一个神话。富歇和冯内古特的发明给遭受干旱的人们带来了福音。
编辑此段落的发展状态
由于自然沉淀和人工催化过程中的许多基本问题还不清楚，人工沉淀的理论和技术方法还处于探索和实验研究阶段。世界上约有80个国家和地区进行了这一实验，其中美国、澳大利亚、前苏联和中国大规模地进行了这一实验。中国一些经常发生干旱的省区已经进行了这种试验，有很多成功的例子。这对增加降水、缓解干旱威胁起到了积极作用。