大气静力稳定度 大气科学和人工影响大气有何区别?

题目：

大气科学和人工影响大气有何区别?我选了大气科学没录取,进了大气科学（人工影响大气）这两者有什么区别?就业差别大吗?

解答：

用人为的手段促使云层降水的措施.又称人工增加降水.它主要是根据不同云层的物理特性,向云中播撒水滴、盐粉或溶液滴、碘化银或固体二氧化碳(即干冰)等催化剂（见播云催化剂）,使云滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水.这是人工影响天气中进行得最多的一项试验. 一块雷雨云中,液态和固态的水量达百万吨的量级,由于云中的水分不断地补充和更新,总的凝结水量更为巨大,云和降水是重要的水资源.自然云是由云滴组成的,云滴尺度只有0.01毫米的量级,它们悬浮在空中,不能下落.只有转化为雨、雪或霰等尺度达 1毫米量级的降水粒子后,才能落到地上.很多自然云并不降水,就是降水云一般也只有20～80％的水分能转化为降水,大量水资源不能充分利用.云的降水效率不仅决定于云的宏观条件（见云动力学）,而且决定于云滴转化为降水粒子的微物理过程（见云和降水微物理学）.人工影响云的微物理过程,可以在一定条件下使本来不能自然降水的云受激发而降水,也可使那些水分供应较多、往往能自然降水的云,提高降水效率而增加降水量.但不能自然降水的云能供应的水分较少,因此人工催化的经济价值有限. 原理和方法 冷云催化 在温度低于 0°C的冷云降水过程中,冰晶浓度起着重要的作用.根据降水粒子浓度的实测资料和理论估算,只有当冰晶浓度达到1个/升或更高的量级时,才有较高的降水效率.对因冰晶浓度不足、降水效率很低的自然云,若在其过冷却部位播撒成冰催化剂,就可以增加冰晶浓度.每克干冰或碘化银,可产生1012个以上的冰晶,若用几百克,就可以使几十立方公里云体的冰晶浓度达 10个/升.这些人工冰晶通过伯杰龙过程迅速增长,促进冷云降水过程,使降水量增加.一些比较严格试验的统计分析表明,冷云催化可以增加降水量10～20％.如果人工冰晶的浓度很大,则形成的雪晶的平均尺度较小,它们从云中下落到地面的时间较长,在气流的作用下,会落到下风方向更远的地方而改变降水的分布. 暖云催化 在温度高于 0°C的暖云里,降水主要在云滴碰并过程中得到发展.云滴越大,碰并增长就越快.计算表明,当云滴半径超过0.04毫米时,就可以迅速碰并而长成雨滴.在那种大云滴的浓度不足的自然云中,播撒大量半径大于0.04毫米的水滴,就能够促进降水过程.计算表明,每克水可以形成约几百万个大云滴,要催化10立方公里的云体,则需要几吨水.若往云中播撒一定大小的吸湿性物质颗粒或者溶液滴,它们能在云中吸湿而迅速长成大云滴,这样所需的催化剂量,就用不到水的十分之一. 除了播云以外,法国和苏联有人试验在地面加热,造工上升气流的方法,试图在一定气象条件下激发或增加降水.美国有人设想利用沥青或碳黑吸收太阳辐射,提高局地空气的温度,促进云的发展以增加降水.中国有人研究过爆炸对降水的影响.这些人工降水方法的研究,都还处在探索的阶段. 动力催化 通过冷云催化使云中产生大量冰晶,所释放的潜热将改变积云的宏观动力过程而增加降水.它是60年代在人工降水试验方面的一项进展.积云中上升气流的速度,主要决定于云内外温差造成的浮力.在发展旺盛的积云内,存在着大量过冷水滴.在这种云中播撒大量的成冰催化剂时,能使过冷水滴冻结而释放潜热,水汽在冰粒表面凝华时也释放潜热.估计这两种潜热足以使云中局部温度升高0.5°C左右,这将加大浮力而促使某些积云的上升气流速度增大,云体扩展,生命期延长,结果使进入云体的水分总量增大而增加降水量.虽然动力催化同一般冷云催化所用的催化剂一样,但着眼点不同,动力催化所用的催化剂量必须大大增加,才可能收效.积云动力催化在50年代曾作过初步的尝试,但周密设计的积云动力催化试验,直到1963年才开始.J.辛普森在美国佛罗里达州所做的随机试验表明,催化后积云的云顶平均增高1.6公里,平均雨量增加1.7倍.他指出,催化后云顶增高量同大气层结（见大气静力稳定度）有密切的关系.在其他国家和地区,也作过类似试验,但效果不一.有人对整个地区积云群体进行过动力催化的随机试验,初步结果表明有增雨的效果. 冷云催化的温度条件 人工降水的效果同云的自然条件有密切关系.就冷云催化而言,云中的温度条件十分重要.就整个云体而言,云顶温度一般最低,常将它作为估计云中自然冰晶浓度的参数.当云顶温度低到一定程度时,云中常会形成大量冰晶,这时用人工方法增加冰晶,效果就不显著.反过来,云顶温度如果太高,碘化银等催化剂的成冰能力就太低,也不利于人工催化.所以对冷云催化法增加降水来说,云顶温度不宜太高或太低.一些地形云和积云的人工降水试验结果的统计分析表明,当云顶温度处于-10～-25°C时,人工降水的效果比较明显.这一最适宜的温度区间,称为播云温度窗.鉴于降水过程的复杂性,采用不同催化技术时,必须研究各类云中最有利的温度条件或其他条件. 数值模拟 用数学物理方程组描述和计算成云降水过程和人工催化过程,通过数值计算方法模拟不同条件下各种催化技术的人工影响过程,以研究催化的原理、技术和效果.由于云和降水的自然变率很大,外场试验的研究周期很长,花费很大,一个严格设计的试验（某种催化程序、技术等）,一般需进行几年才能对其效果作出估价.如果要比较不同催化技术的效果,选择最佳的试验设计,就需要更长的时间.因此用数值模拟方法为实际试验和理论研究提供依据,就显得十分重要.60年代辛普森用积云数值模拟,计算了自然云的发展高度,并假定动力催化使云中水滴在比自然过程更高的温度下冻结,释放潜热,从而计算出催化后的积云发展高度.试验的实测结果同模式计算相当一致.这就为动力催化的原理和试验云的选择,提供了科学依据.随着电子计算机的普及,各国针对各种人工降水试验,进行了很多数值模拟.它们虽然对实际过程都作了较大的简化,具有不同方面的局限性,但同外场试验相结合,能缩短估价人工降水效果的试验周期,从而成为人工降水试验研究的一个重要组成部分. 效果检验 一般在自然云已经降水或者接近于降水的条件下,人工降水的方法才能发挥作用.由于降水的自然变率很大,人工增加降水量的幅度较小,如何估价人工降水的效果就显得十分困难.人工催化增加的降水量,是催化后的实际降水量和不经催化的自然可能降水量之差.实际降水量可以测定,但能否正确估价自然可能降水量,就成了效果检验的关键.在对降水的物理规律认识不足的情况下,主要依靠统计学的方法对自然可能降水量作出估价.初期的统计检验方法,多数采用回归统计法,在人工催化目标区附近选择一个不受催化影响的地区作为对比,用历史资料建立目标区和对比区降水量的回归方程.把人工降水试验期间对比区的降水量代入回归方程,求出目标区的自然可能降水量,再与目标区实测降水量对比,就可估价人工降水的效果.采用这种方法对于同一次试验,选用不同的对比区或者不同年限的历史资料作对比,得出的结果,可能出入很大,所以这种方法的可信度不高.一般认为随机试验可以避免主观的偏差得到统计学上的可信估价.随机试验是把适合于人工降水的试验机会(试验单元)按照随机规则（例如抽签）分成两组：一组催化并观测,另一组不催化只观测,作对比.当试验单元足够多时,随机决定的两组试验单元的自然条件应该只有极小的系统性差别,而两组试验实测降水量的系统性差异,就可以归之为人工催化的结果.判断催化效果,存在着成功和失败的可能性,当判断催化有效而实际无效时,常以显著度水平来表示这种可能性.显著度水平越小,判断催化有效的可信度越高.在人工降水试验中,一般要求显著度水平小于5％,即可信度大于95％. 人工降水的效果受云和其他条件所制约.在某种条件下可能有显著的正效果,在另一种条件下可能无效甚至出现负效果.不分条件笼统地进行统计,分析得出的效果往往不显著.把试验单元按照某种指标分成几类分别统计,有时就能得出比较显著的结果.例如在冷云催化试验中按云顶温度分类,统计得出,在一定温度区间里有比较显著的效果. 从人工降水研究来说,仅对降水增量作出估价是不够的,必须对整个物理过程的各个环节都有确切的了解.如催化剂在云中指定部位是否达到了一定的浓度,冰晶或大滴的浓度是否明显增加等.观测和统计这些宏观和微观特征量的变化,可从物理过程上分析人工催化的效果.这种观测检验,称为人工降水效果的物理检验.如在冷云试验中观测到催化后冰晶浓度增大,过冷水滴减少,说明人工催化对云的微物理过程已起到作用.一般认为,人工降水的科学试验,必须根据统计学的要求,严格按照预定的设计进行长时间的试验,同时对自然降水过程和人工催化过程,进行细致的野外探测和数值模拟,才能使试验具有比较坚实的物理基础和统计的可信度. 由于水资源对国民经济的重要性,人工降水试验作为开发水资源的一种潜在手段,受到广泛的重视.世界上先后有大约八十个国家和地区开展了这项试验,其中以美国、澳大利亚、中国和苏联等国的试验,规模较大.1958年以后,中国北方各省,曾用飞机向大范围层状云中播撒干冰或碘化银等成冰催化剂,试图增加冬季和春季的降水量；中国南方各省,也曾用飞机或高射炮向积状云内播撒盐粉或碘化银等催化剂,以期增加夏旱时期的降水量.但自然降水过程和人工催化过程中的很多基本问题,仍不很清楚,人工降水的效果检验还有很多困难.