基本介紹
概念,發展歷史,內容,運用,
概念
人工氣候是指為避免或者減輕氣象災害，合理利用氣候資源，在適當條件下通過科技手段對局部大氣的物理、化學過程進行人工影響，通過影響雲和降水的微物理過程使某些大氣現象、大氣過程發生改變，實現增雨雪、防雹、消雨、消霧、抑制雷電、防霜、削弱颱風等目的的活動。與氣候改良、改造氣候是同義詞。作為人工改造對象氣候的尺度，大體上為小尺度。例如用溫室和溫水池作為防止寒冷危害的對策，用覆蓋法和吹風法等防止霜凍危害，用林帶圍牆等防風，用各種抑制劑抑制蒸散和灌溉等。伏爾加河下游流域營造防護林帶等，在相當廣闊的區域上改變了冬季積雪分布，使耕地免遭乾旱危害。此外白令海峽築壩截海計畫等，是利用土木工程在更大尺度上改造氣候。
發展歷史
世界上第一次規模比較大、效果比較好的人工降雨試驗是在1930年，由荷蘭的一個名叫維拉爾特的教授組織進行的。他們用飛機往雲層里撒了1.5噸乾冰，也就是固體二氧化碳，結果在大約8平方公里的範圍內下了一場大雨。16年以後，就是1946年12月，美國通用電氣公司的科學家謝弗爾，乘飛機在他的試驗室附近上空的雲層裡面撒乾冰，結果幾個小時以後，一場風雪竟然使那裡的地面積雪達20多厘米厚。從那以後，人工影響天氣的時代才正式開始，許多國家的科學家都爭先恐後地開展了這方面的試驗研究工作。
如今，人工氣候的研究和利用，在美國已經取得了令人矚目的成果。據報導，在本世紀初，由於天氣乾旱，使得美國的農牧業每年損失170多億美元。近十幾年來，由於人工氣候的技術逐漸投入使用，使得美國出現了很多民間創辦的人造雨公司，其中，光是在加利福尼亞州就有18家。目前，由於人工降雨技術的推廣套用，使美國的農牧業每年增產20%左右。
現在，人工氣候的技術，還成為未來戰爭中重要的研究課題。例如，美國和蘇聯都在加緊進行氣象武器的研究。具體地說，就是人工製冷、制熱，使局部地區驟冷驟熱，造成對方大批軍隊凍死凍傷，或者熱死熱病；再有，就是人工造雲，把自己的航線偽裝起來，讓敵方的雷達和飛機成為睜眼瞎子。可以預料，在未來的戰爭中，誰能把握天時，巧妙地利用氣象武器，誰就能夠獲得作戰的主動權。
內容
氣候形成的因素主要有三個：太陽的光熱作用、大氣環流和地面狀況。太陽的光熱作用是氣候形成諸因素中最重要的因素。它是氣候形成、變化的能量來源。各地的氣候所以會有差異，主要原因是太陽的光熱在地面上分布不均勻。大氣環流是各種氣流運動的總稱。它擔負著輸送熱量、水分的任務。在不同的氣流影響下，氣候各不相同。例如，經常受熱帶海洋氣流影響的地區，氣候溫暖多雨；經常受高緯度大陸腹地氣流影響的地區，氣候寒冷少雨。地面狀況主要指海洋、陸地、地形、土壤、植被等。不同狀況的地面，吸收太陽光熱的本領不一樣，對氣流影響的程度也有很大差異，因而間接地影響了氣候。地面狀況不同，氣候不一樣的例子是很多的。例如，沙漠地區乾燥，而森林地區濕潤。山脈的迎風坡，雨水豐沛，而山脈的背風坡，雨水稀少。
形成氣候的這三個因素是彼此聯繫，互相作用的，其中任何一個因素改變都會在一定程度上影響其他兩個因素的作用。現階段人類還沒有能力從根本上改變太陽的光熱作用和大氣環流，因而人工改造氣候的著眼點在於設法改變地面狀況。據此，人們提出了許多構想、方案。
人工氣候主要是對天氣過程中的某一個環節施加影響，因勢利導，而並非改變某種天氣過程。一次天氣過程中往往蘊含著巨大的能量，比如一個10立方千米的雲體，其含水量的凝結潛熱相當於10萬噸煤燃燒發出的熱量，而一個颱風的水汽每分鐘釋放的潛熱，便相當於20個百萬噸級核彈爆炸所釋放的能量數。因此直接製造和消滅一個天氣過程是不可能的，比較現實的做法是在雲、降水和其他過程中的某些關鍵環節，施放一些催化劑，促使天氣過程按預定方向發展。
人工氣候除了運用在氣候上，還可運用在科學、醫學、軍事、生物上，如動物園裡引進非本國所在溫度帶的動植物時，就要給它們配備一系列的生存生活物資，其中包括適宜它們成長的生活環境，當本國自然條件不允許時，就研發出一套可改變小空間的空氣濕度、溫度器材，使用在密閉的空間中，使此空間的氣候與動植物來源地的氣候相同。
運用
①為研究混凝土內相對濕度與環境相對濕度的關係，開展人工氣候環境下混凝土內微環境相對濕度正向、反向回響試驗。基於混凝土微環境相對濕度回響試驗結果以及傳質學基本理論，計算各種試驗條件下的混凝土濕氣擴散係數。研究環境風速對混凝土反向濕氣傳輸的影響，確定了風速對混凝土反向濕氣擴散係數的影響模式。最後，基於混凝土相對濕度回響過程中濕氣擴散係數演變規律的分析，確立混凝土等效濕氣擴散係數計算表達式，進而建立人工氣候環境下混凝土內相對濕度回響預測模型。試驗結果表明:恆定人工氣候環境下，混凝土內相對濕度嚴重滯後於環境相對濕度。混凝土濕氣擴散係數隨混凝土內相對濕度而變化，同時還受混凝土水灰比、溫度和初始相對濕度差影響。
②為了研究霧霾沉積對輸變電設備外絕緣的影響，在人工氣候室設計了一套基於氣流粉碎系統的霧霾發生裝置。人工氣候室直徑25m，高27.5m，體積達15000m3，為模擬霧霾提供開闊的大氣環境。模擬裝置由兩個部分組成，一部分為人工氣候室自帶熱霧系統，它能產生溫度濕度可控的霧，並能形成逆溫層，為模擬霧霾提供靜穩條件；一部分為氣流粉碎系統，其能產生成分可控、粒徑<10μm的霾粒子並噴入氣候室中。將產生的霧與霾混合可模擬出霧霾，模擬霧霾能均勻擴散在人工氣候室中並持續存在，且霧霾的濃度、氣溶膠粒徑分布、溫度、相對濕度均與實際霧霾相符。試驗中，通過熱霧系統及粉碎物的控制可以產生相對濕度範圍在80%~90%、霧霾體積質量範圍在200~600μg/m3，氣溶膠粒徑分布集中於0.25~2μm的多種霧霾環境。試驗結果表明，該裝置能產生持續穩定存在的霧霾，為研究霧霾的理化特性及絕緣子在霧霾天氣下的絕緣提供了研究條件，同時為在氣候室形成霾與霧提供詳細有效方法。
