[科普中國(guó)]-冰核核化機(jī)制

碘化銀在高溫下汽化后呈離子態(tài)，在冷卻過程中造成過飽和態(tài)發(fā)生碘化銀從氣相中核化生成粒子。生成的碘化銀粒子數(shù)目和尺度與所達(dá)到的碘化銀表面過飽和度有關(guān)。碘化銀粒子生成后如仍具有可供其進(jìn)一步外延增長(zhǎng)的過飽和條件將進(jìn)一步長(zhǎng)大，形成穩(wěn)定的碘化銀粒子譜。決定其核化活性的因子包括粒子與冰晶的晶格常數(shù)的接近程度、粒子的尺度、粒子表面親水性能、表面結(jié)晶缺陷等。

簡(jiǎn)介碘化銀在高溫下汽化后呈離子態(tài)，在冷卻過程中造成過飽和態(tài)發(fā)生碘化銀從氣相中核化生成粒子。生成的碘化銀粒子數(shù)目和尺度與所達(dá)到的碘化銀表面過飽和度有關(guān)。碘化銀粒子生成后如仍具有可供其進(jìn)一步外延增長(zhǎng)的過飽和條件將進(jìn)一步長(zhǎng)大，形成穩(wěn)定的碘化銀粒子譜。決定其核化活性的因子包括粒子與冰晶的晶格常數(shù)的接近程度、粒子的尺度、粒子表面親水性能、表面結(jié)晶缺陷等。1

機(jī)制對(duì)于人工冰核催化劑來說，成冰總數(shù)和核化速率是兩個(gè)同等重要的參數(shù)，但是以前在設(shè)計(jì)和指導(dǎo)人工影響天氣試驗(yàn)中，尤其外場(chǎng)試驗(yàn)中產(chǎn)生的人工冰核，很少考慮冰核形成總的速率和核化機(jī)制問題。由于核化和形成冰晶相關(guān)的過程直接影響著引人人工冰核后降水的發(fā)展演變速率和最終的降水量，且冰晶形成速率是冰核的核化機(jī)制和云環(huán)境參數(shù)決定的，理解和認(rèn)識(shí)成冰速率、核化機(jī)制和成冰效率是正確應(yīng)用核化技術(shù)和理解人影試驗(yàn)結(jié)果所必需的。國(guó)外主要是P.J.De Mott(1995)利用核化速率對(duì)Agl氣溶膠成冰機(jī)制進(jìn)行定量描述，國(guó)內(nèi)酆大雄等(1989,1995)利用該方法研究Agl復(fù)合核在不同含水量下引人云室的核的衰減過程，劉詩軍等利用數(shù)值模式研究了不同機(jī)制的Agl的成冰效率。直到目前為止，仍沒有一種技術(shù)或方法可以演示實(shí)驗(yàn)室研究和自然云環(huán)境中兩者核化參數(shù)的內(nèi)在關(guān)系研究。1

影響因素另外，游來光等(2002)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和綜合分析，認(rèn)為研制和改進(jìn)碘化銀焰劑或碘化銀丙酮溶液配方，應(yīng)綜合考慮調(diào)整影響在高溫氣態(tài)碘化銀冷卻過程中碘化銀的氣-粒轉(zhuǎn)化過程的控制因子，其中包括：

(1)焰劑的燃燒溫度

(2)焰劑中的碘化銀的含量比

(3)焰劑的燃燒速率

(4)焰劑中親水物質(zhì)的含量

(5)焰劑中影響核表面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的物質(zhì)含量

(6)焰劑中影響核粒子晶格常數(shù)的物質(zhì)含量等。

目前對(duì)于(4)～(6)所述的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)認(rèn)識(shí)還十分不足，研制不同的藥樣通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)、對(duì)比，借以優(yōu)選適用于特定的運(yùn)載工具或播撒途徑仍是唯一的辦法。

碘化銀冰核通過多種途徑核化過程形成冰晶，焰劑的成分影響不同的核化過程。綜合現(xiàn)有的研究結(jié)果，冰核通過以下多種途徑產(chǎn)生冰晶：

(1)接觸凍結(jié)核化是最重要的過程

(浸人凍結(jié)核化在冰核活化溫度層以下播撒時(shí)發(fā)生，并使冰核活性降低

(3)凝華核化只有在沒有過冷水的條件下才成為主要過程

(4)凝結(jié)一凍結(jié)核化目前還缺少更確切的直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

碘化銀焰劑所含不同的成分可對(duì)上述的不同過程產(chǎn)生影響，如增加吸濕性物質(zhì)可能會(huì)降低浸入凍結(jié)性能，也有可能增強(qiáng)凝結(jié)一凍結(jié)核化特性。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

劉勇 - 副教授 - 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院