• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.简介
  • 4.机制
  • 5.影响因素

冰核核化机制

碘化银在高温下汽化后呈离子态,在冷却过程中造成过饱和态发生碘化银从气相中核化生成粒子。生成的碘化银粒子数目和尺度与所达到的碘化银表面过饱和度有关。碘化银粒子生成后如仍具有可供其进一步外延增长的过饱和条件将进一步长大,形成稳定的碘化银粒子谱。决定其核化活性的因子包括粒子与冰晶的晶格常数的接近程度、粒子的尺度、粒子表面亲水性能、表面结晶缺陷等。

基本信息

  • 中文名

    冰核核化机制

  • 外文名

    Ice nucleation mechanism

  • 性质

    汽化后呈离子态

  • 核化因子

    粒子表面亲水性能表面结晶缺陷

  • 机制

    成冰总数和核化速率

  • 影响因素

    焰剂的燃烧温度等

简介

碘化银在高温下汽化后呈离子态,在冷却过程中造成过饱和态发生碘化银从气相中核化生成粒子。生成的碘化银粒子数目和尺度与所达到的碘化银表面过饱和度有关。碘化银粒子生成后如仍具有可供其进一步外延增长的过饱和条件将进一步长大,形成稳定的碘化银粒子谱。决定其核化活性的因子包括粒子与冰晶的晶格常数的接近程度、粒子的尺度、粒子表面亲水性能、表面结晶缺陷等。

机制

对于人工冰核催化剂来说,成冰总数和核化速率是两个同等重要的参数,但是以前在设计和指导人工影响天气试验中,尤其外场试验中产生的人工冰核,很少考虑冰核形成总的速率和核化机制问题。由于核化和形成冰晶相关的过程直接影响着引人人工冰核后降水的发展演变速率和最终的降水量,且冰晶形成速率是冰核的核化机制和云环境参数决定的,理解和认识成冰速率、核化机制和成冰效率是正确应用核化技术和理解人影试验结果所必需的。国外主要是P.J.De Mott(1995)利用核化速率对Agl气溶胶成冰机制进行定量描述,国内酆大雄等(1989,1995)利用该方法研究Agl复合核在不同含水量下引人云室的核的衰减过程,刘诗军等利用数值模式研究了不同机制的Agl的成冰效率。直到目前为止,仍没有一种技术或方法可以演示实验室研究和自然云环境中两者核化参数的内在关系研究。

影响因素

另外,游来光等(2002)根据实验结果和综合分析,认为研制和改进碘化银焰剂或碘化银丙酮溶液配方,应综合考虑调整影响在高温气态碘化银冷却过程中碘化银的气-粒转化过程的控制因子,其中包括:

(1)焰剂的燃烧温度

(2)焰剂中的碘化银的含量比

(3)焰剂的燃烧速率

(4)焰剂中亲水物质的含量

(5)焰剂中影响核表面结构特点的物质含量

(6)焰剂中影响核粒子晶格常数的物质含量等。

目前对于(4)~(6)所述的结构特点认识还十分不足,研制不同的药样通过实验检测、对比,借以优选适用于特定的运载工具或播撒途径仍是唯一的办法。

碘化银冰核通过多种途径核化过程形成冰晶,焰剂的成分影响不同的核化过程。综合现有的研究结果,冰核通过以下多种途径产生冰晶:

(1)接触冻结核化是最重要的过程

(浸人冻结核化在冰核活化温度层以下播撒时发生,并使冰核活性降低

(3)凝华核化只有在没有过冷水的条件下才成为主要过程

(4)凝结一冻结核化目前还缺少更确切的直接的实验证据。

碘化银焰剂所含不同的成分可对上述的不同过程产生影响,如增加吸湿性物质可能会降低浸入冻结性能,也有可能增强凝结一冻结核化特性。