约2800亿立方米，而目前实际年增雨量仅为500亿立方米左右，空中云水资源有着巨大 的开发潜力。某块云或云系的潜力有多大，取决于在所考虑时段中有多少水汽会凝结成云 水、从区域外会输送过来多少云水。中尺度天气模式和以各种波长雷达为主的遥感系统可 以提供这方面的资料。飞机的入云观测和地基遥感手段能让我们更加清楚地了解自然云中 微物理结构，为云水人工迀移提供了理论保障。
[0152] 方法筛选中，对比了可能方法的适用性、可能的适用技术、适用的云层及实施作业 条件，并对投入产出比、商业推广的可能性及可持续发展的前景进行了研究。可行性分析包 括资料调查和分析、室内初步分析、最佳工艺技术条件筛选、经济评价等研究。
[0153] 本专利的有益效果在于：云迀移降水转移技术，能够规模减少局部地区降水（雨 雪）强度，降低雨涝、洪涝灾害强度。"天水北调"，将多余的雨水向集水区或干旱区域迀移， 根本上改善生态环境。本技术与现有技术相比具有如下优点：
[0154] (1)从雨涝成灾根源上消减降水量，"釜底抽薪"，是云水消减及增雨首创技术。
[0155] (2)从单一增雨或者消云作业，转变为消减降水与增雨联动作业，能够有效利用宝 贵的云水资源，使得水资源调节更加灵活、更加快速，是全新自主知识产权方法。
[0156] (3)从大范围播撒干冰、碘化银等催化剂转变为定向、定点喷射，提高了降水效率。
[0157] 增雨和消减降水是相辅相成的统一体，以往由于技术限制，二者被人为割裂，或者 单纯增雨、或者单纯消减降水（消雾、消雹），云水迀移技术更好地利用了宝贵的云水资源， 实现了消减降水和增雨的统一。
[0158] 消减降水以上海市为例：根据中华人民共和国国家统计局数据，上海市全市面积 7, 037. 50平方公里，其中土地面积6, 340. 5平方公里，水域面积697平方公里，市区面积 2, 648. 6平方公里，建成区面积860. 2平方公里（2006年，中国城市第2名，次于北京，全世 界排名第五）。
[0159] 2015年6月16至17日一场特大暴雨袭击上海，平均雨量70-120毫米。到17日 早晨，上海近百条马路积水到膝盖，公交车开行困难，大批小车抛锚，老旧房屋水漫金山。应 用本专利迀移云水100万吨，将平均减少上海市主城区（建成区）降水11. 63mm降水，占暴 雨量的23. 2%，这将为雨灾预防、控制产生重要影响，具有实际意义。
[0160] 暴雨对城市形象、城区地下轨道交通、地面交通、工作、生活等造成直接影响，损失 数以十亿人民币计。据不完全统计，2015年夏季，中国20个省（区、市）2079万人受灾，死 亡108人、失踪21人，紧急转移安置107. 2万人，农作物受灾1717千公顷，倒塌房屋4. 4万 间，暴雨洪水已经直接造成了约353亿元的经济损失。而支付暴雨消灾减涝服务费不到十 分之一，因此本发明技术大有可为。
[0161] 以上所述，仅为本专利较佳的【具体实施方式】，但本专利的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本专利揭露的技术范围内，可想到的变化或替换，都应 涵盖在本专利的保护范围之内。本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求 定义的本专利的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出各种各样的修改。
【主权项】
1. 一种云水消减及增雨规模预测方法，其包括以下步骤： 第一步，预测云水消减规模。 第二步，确定消雨区、增雨区位置。 第三步，测算云水迀移作业规模及所需设备数量。 第四步，设置浮空平台。 第五步，设置浮空大通径管道。 第六部，云水迀移作业实施。2. 依据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云水消减及增雨规模预测方法利用 云水消减及增雨规模预测技术，所述云水消减及增雨规模预测技术主要基于云物理结构和 降水微物理认识，通过气象雷达回波、飞机穿云检测的方法探测降水云的云顶、云底高度、 云体大小、含水量大小及分布，预测云水总规模和需要消减的规模、效果。3. 依据权利要求2所述的方法，其特征在于，由于水汽的露点温度下降较空气温度下 降缓慢，因此一定高度后，湿空气将达到饱和，热力、动力耦合将使水汽饱和在l〇〇〇m左右 的中低空即可出现，形成低云；这时云的水滴较小，在沉降中相互合并、凝结将产生降水。雨 涝、洪涝区上方云中的小水滴、小冰晶被抽汲、转移，可以减少降水，达到消减降水作用。云 水人工迀移到所选合适的地方和高度后，在适当时机以合理速度喷射干冰催化剂人工增加 凝结核，产生降水，使云水不再返回原地，并发挥增雨效果。通过一体化浮空管道，定向迀移 云水，在雨涝区消减降水，同时增加水库、湖泊或干旱地区的降水，此消彼长，联合作用，是 人工云水迀移的基本原理。4. 依据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用雷达准确探测云水分布，通过雷达回 波可以测定含水量，回波值越大，表示云的含水量或云粒越大；在冷锋天气系统，积雨云平 面回波多数是排列成带状，气团内部积雨云回波分散为单体。5. 依据权利要求4所述的方法，其特征在于，云水分布也可通过数值模拟定量预测，其 中建立数值模型、描述云水和大气运动的数学方程主要有涡度方程、水汽控制方程和包含 水汽的欧拉方程组： 涡度方程n:相对涡度。涡度是用以描述流体旋转情况的流体力学概念，向量。大气中，涡度是 一个空气微团的旋度。为了方便辨识，设有正负涡度。在北半球中，逆时针为正涡度，顺时 针相反，气旋为正涡度。由于地球是旋转的，所以一般情况下采用相对涡度（即不考虑地转 产生的涡度）； X，Z:水平和垂直方向；g:重力加速度；P:空气密度；y:空气粘度；P:大气压力； T:大气温度； 水汽控制方程： ^ = (Pdh_Pdht) / ^d 其中yd表示单位气柱中干空气的质量，Pdh和Pdht分别为干空气中的气压及模式顶气 压。 包含水汽的欧拉方程组为：干空气静力方程：湿空气状态方程：p=p〇(Rd 0m/p。adr 其中，a 干空气密度的倒数；RdS干空气比气体常数；Pc为参考气压；等号右边各项 匕、匕4"40表示模式物理过程、遄流混合、球面投影和地球旋转引起的强迫项；&为任意常 数；y=Cp/Cv= 1. 4 ;a为所有水成物密度的倒数： a = a d(l+qv+qc+qr+qi+--〇1 qx分别为水汽、水滴、雨水、云冰的比含水量。6.依据权利要求4所述的方法，其特征在于，于消减降水方法与作用：根据现代气象学 认识，当云中宏微观物理结构适宜时，在动力和热力的作用下，就产生了降水。云物理研究 中，以半径100ym为界区分云滴和雨滴，以半径150ym为界区分冰晶和雪晶。云中的小冰 晶、云滴、小水滴是降水的物质基础，转移走这些云水，也就消除了降水。 云水人工迀移作用的大小体现于迀移的云水数量。迀移的云水量可以通过下式计算： Nw=Jinfwvwr2t 式中，凡:输水量，kg; fw:云中含水量，g/m3; vw:云水移动速度，m/s; r:管道半径，m; n:管道数； t:输送时间，小时。 在前面推荐采用的内径2m，云水移动速度17m/s、含水量较充足为5. 5g/m3条件下，单 支浮空管道每小时可迀移云水4228kg，折算水量1. 17m3/s，与我国南水北调水量和速度相 比较，南水北调东线从2013年11月15日开始第一次正式通水，至12月10日通水结束，历 时25天，共调3400万立方米的水，水流量15. 75m3/s，由此计算，16支浮空管道迀移的云水 就已经相当于东线水量，而费用不到千分之一，效率提高百倍，水质上更是有质的提高。特 别是对于消减降雨而言，一旦云水迀移使得云中云滴饱和度降低到临界饱和度之后，降水 就将停止。未达到临界饱和度时，由于云滴、凝聚核的减少，也降低了云滴下降中因碰并的 作用产生的雨水，根据云底高度不同，消减雨水量将是运移出云水量的10-30倍。7. 依据权利要求4所述的方法，其特征在于，增雨原理与方法：通过浮空管道输送云水 到达增雨区上空后，随着输入水分的大量增加，云滴将迅速增长，短时间内会出现一定数量 的大云滴。大云滴与增雨区上空的小云滴经过相互碰并、凝结核增长，变成较大水滴，当云 滴增长较大，数量又增多后，克服上升气流的影响落出云外就产生了降雨。8. 依据权利要求4所述的方法，其特征在于，对云水人工输送来的温度在0°C以上、以 小水滴为主的暖性云水，可以进一步喷射盐粉，促进云滴吸湿增长，促进降水。9. 依据权利要求4所述的方法，其特征在于，在冬季近地面温度在0°C以下，空中温度 更低的情况下，为了增加降水，在出口端选择适当时机和合理速度喷射干冰、液氮、碘化银， 促使云中冰晶数量增加，凝华云中过冷云滴，使其继续长大，增加层状冷云降水。 干冰是固态二氧化碳，白色、无味，比重1. 3-1. 6g/cm3,压力一个大气压时的气化温度 为-78. 9°C，每千克干冰升华为气体时吸收的热量为573. 5kJ，以液态贮存在钢瓶中，成粉 状干冰粒子施放。液氮密度805kg/m3,沸点-195. 8°C，气化潜热99600kJ/kg，与干冰同为 "绿色催化剂"，不会污染环境，是首选催化剂。 降水量与消减、输送的云水量成正相关关系。内径2m的浮空管道，单支浮空管道每小 时迀移云水4228kg，加上空中碰并、凝结增长，可以形成降水42-100t。百支云水管道每小 时就将增加降水1万吨，效果显著。10. 依据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据云水迀移速度、迀移距离要求，计算 和准备作业所需浮空管道、浮空平台的数量。
【专利摘要】本发明提供了一种云水消减及增雨规模预测方法，其包括以下步骤：第一步，预测云水消减规模；第二步，确定消雨区、增雨区位置；第三步，测算云水迁移作业规模及所需设备数量；第四步，设置浮空平台；第五步，设置浮空大通径管道；第六部，云水迁移作业实施。应用所述技术及利用输入、输出端口压差和人工导流技术，实现云内水汽定点、定量、定向移动，实现降水再分配，实现减灾和环境改善双因素人工影响天气。
【IPC分类】A01G15/00
【公开号】CN105075759
【申请号】CN201510609431
【发明人】许琬晨, 许钰翔, 潘思羽, 徐萍, 陈东明, 郭秀文
【申请人】许琬晨
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月22日