人工影響颱風試驗是指人們試圖用較小的能量改變颱風內部的某些結構，使颱風強度減弱的試驗。
基本介紹
- 中文名：人工影響颱風試驗
- 外文名： typhoon modification experiment
- 目的：減輕颱風的災害
- 實質：環境改造
- 改變內容：颱風的強度、移動速度和方向
- 開始：1961 年
簡介,意義和價值,主要原理,試驗內容,
簡介
20 世紀 50 年代以來，環境武器開始進入人們的視野，而且受到許多軍事科學家的重視。 所謂“環境武器”是指運用現代科技手段，人為地利用客觀自然環境製造地震、海嘯、暴雨、山洪、雪崩、高溫、氣霧等自然災，改變戰場環境，以實現軍事目的的一系列技術和裝備的總稱，其技術美軍稱之為環境改造 ( Environmental modification， ENMOD) 技術。它涵蓋了人工影響天氣的技術，其中包含有關人工影響颱風的技術 。
意義和價值
眾所周知，颱風是海上非常危險的天氣系統，可帶來狂風、暴雨、巨浪和風暴潮，對艦艇航海安全的影響極大。 據歷史資料統計，有 60% 的艦艇氣象事故是由颱風造成的，因此颱風又被稱為海軍的另一個敵人。如果能用人工方法影響颱風的強風和暴雨便能大大減輕颱風的災害，甚至可以變害為利，使颱風聽命人的意志。 有人曾經估計，如果能把颱風風力減少 30%，則風災可以減少一半。 由此可見，用人工方法來影響颱風的強風和降雨具有十分重要的意義。 另一方面，人工影響颱風在軍事上有著特殊的意義，環境武器中一個很重要的武器就是控制颱風。現代軍事專家們都在構想如何用人工產生颱風，操縱颱風，加強颱風的威力、速度,改變颱風行進路線。這樣，可以操縱颱風，襲擊敵方重要目標，如沿海城市、海上艦船、空中飛行的飛機等，從而給敵方造成重大的損失。 此外，國外有科學家和發明家提出過一些阻止颶風的理論，最高明的主要有 7 種，其中 3種從海面進行：液氮膨脹、化學薄膜覆蓋、水泵浦抽冷水，其目的是讓上層的海水降溫；另外 3 種從雲層進行：炭黑燃燒、播雲、鐳射放電；還有 1 種從太空進行，空間站發出的微波束。 正如提出用微波束影響颱風的霍夫曼博士所言，“只要對大氣做出正確而精準的微幅改變，就能影響颶風，將它引離陸地或減低強度”。
主要原理
人工影響颱風，可以改變颱風的強度、移動速度和方向，以及降水分布等。 目前人工影響颱風主要考慮的基本原理是，在颱風的發生和維持過程中有2 個物理過程起著決定性的作用。 第一是在颱風內，從海面到大氣必須要有感熱和潛熱的輸送；第二是天氣尺度颱風環流和其中對流尺度環流的相互作用。 由此在濕對流中釋放的潛熱是推動颱風的主要能量來源。 人們已經知道，潛熱釋放的主要部位是在風暴的眼壁區及主要的螺旋雲帶中。 人工影響颱風(削弱颱風)的問題實際上就是上述作用的逆過程。 據第 1 種作用，只要使用一種方法能減少從海洋到大氣輸送的感熱和潛熱,就可以減弱颱風的強度。 例如阻止颱風區內的海面蒸發是一種方法。 據第 2 種作用，影響有組織的活躍對流區內的潛熱釋放率和分布也可能使颱風強度減弱。 根據上述原理，至今人們已經提出了不少人工影響颱風的構想和建議。 其中被普遍認為較有效和可行的方法是，通過人工影響颱風眼壁和螺旋雲帶內的對流過程來改變颱風眼區周圍地區內力的平衡，以此使原來集中在風暴中心附近的能量重新分布，從而使颱風強度減弱，這就是美國人工影響颱風計畫(Stomfury)的理論根據 。
在颱風中，低層的暖濕空氣呈氣旋狀流向風暴中心區，它們帶來了大量的潛熱和感熱，同時，在流入風暴過程中從海洋上也有一些能晝加入。 這些流入空氣大部分通過眼壁流向上空或流入周圍雨帶的雲中。 在雲層中，流入空氣形成水滴和冰晶，釋放出潛熱供給風暴能量。 當氣旋性旋轉的空氣呈螺旋狀向風暴中心流動時，通過絕對角動量守恆而得到切向風速。 空氣愈近風暴中心，造成的切問風速愈大，直到空氣流向上方，然後在高層從風暴中心區向外流出。 如果有一種過程能使這種富有水汽的低層空氣在比原先離風暴中心更遠的距離處上升，就會使風暴的切向風速減低，並且也應引起風暴熱力結構的變化，因為這時在新的上升運動區潛熱釋放率增加，而原來空氣上升區潛熱釋放率減小。 由上可知，人工削弱颱風的關鍵問題是通過某種途徑來改變颱風內的空氣品質流動。
美國人工影響颱風計畫(Stomfury)的具體試驗原理為：許多颱風的雷達觀測指出，颱風眼壁以外的許多地方存在一些雲，它們伸展的高度不到流出層。另外的觀測也指出，這些雲中大部分都包含有過冷卻水，即溫度低於 0 ℃的液態水。 為使這種過冷卻水凍結,必須要有凍結核。 冰晶是一種很有效的凍結核，另外有許多其它物質也可作為凍結核。 如果用人工方法把凍結核(如碘化銀)引入雲中,使過冷水凍結，在從水到冰晶的相變過程中，將釋放出融解熱(近於 334. 864 J/ g)。 這種熱量可用來加熱該部分空氣，使溫度增加,變得比周圍空氣暖而輕，浮力增加，從而使雲體增長得更高大，促使上升氣流增加。 當空氣上升時，膨脹冷卻，水汽凝結或凝華形成水滴與冰晶，釋放更大量的潛熱(約2. 511 kJ/ g)，結果使被播撒的雲增長到流出層，形成新的對流通道。這種對流通道截獲了在近地面向內流入的大量潮濕空氣，使空氣不能再向內流去，而在離中心較遠的地方就上升到流出層，然後又流向外面。 因而在到達新對流上升區處所獲得的切向風速比原先一直進入到舊眼壁所應有的切向風速要小。 另外，由於在眼壁外緣被播撒雲中的加熱增加和原眼區由於流入空氣的減少而引起的加熱減弱，會造成颱風內水平溫度減小，這也使颱風風速減小。
試驗內容
根據上述原理或假說，美國對大西洋颶風進行了一系列人工影響的試驗：1961 年以來曾對 4個颶風(1961 年 9 月 16 日、17 日 Esther 颶風；1963年 8 月23 日、24 日 Beulah 颶風；1969 年9 月18 日、20 日 Debbie 颶風；1971 年 Ginger 颶風)進行了播撒作業，主要是在9 km 以上層次由飛機上用陷彈法向雲內撤入碘化銀。 播撒的合適地區是在眼壁中或眼壁以外的某個地區。 根據颱風的理論研究,在風力加強期間，與眼壁有關的最大加熱區一般位於比地面最大風速區顯著要小的半徑上，在發展進行時，風速最大區比加熱最大區以更快的速度向內移。 在加熱最大值與地面風速最大值近於一致時，便停止發展，開始衰減。 這個過程表明，在小於地面風最大值半徑處進行加熱有利於加強颱風，而在大於地面風最大值半徑處加熱則有利於減弱颱風。 後來所進行的播撒試驗證明上述意見是正確的，當在大於地面風最大值半徑處進行播撒時，發現比通過風速最大值進行播散，風速減小的量值更大。
