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摘 要：根据火箭增雨作业的原理对催化剂播撒量、成核率与火箭飞行速度和高度的关系进行分析；确定作业目标、时机和部位、作业火箭用量；对增雨效益进行评估。
关键词：火箭增雨；催化剂；效益评估
前言
长期以来，人工影响天气研究表明，自然降水量只占云中水汽含量的40%左右，合理开发空中的水资源可以促进水汽系统的循环效率，实现局地降水增加，有利于农业和国民经济的发展[1]。本文按WR-98增雨火箭的设计和播云原理，对其在人工增加冷云降水作业需注意的一些技术问题进行简单分析。
1火箭播云原理
火箭播云与飞机相比，同属线性播撒，且费用较低；较之高炮，有操作简便，易于流动作业等特点。火箭播云的原理是利用火箭作运载工具，将催化剂送到所需的高度进行播撒，使人工冰核直接进入可播云层，冰核在云中核化后形成冰晶，冰晶经过凝华增长、碰并增长和破碎、繁生，从而增加降水[2]。
1.1催化剂播撒量的计算
由上式很容易计算出在t时间内共播撒了多少催化剂。根据弹道表即可知道这些催化剂播撒到了什么地方。
1.2火箭的飞行弹道、速度与催化剂成核率的关系
假设人影增雨火箭按自由飞行体在推力无偏斜、无风条件下运动，这样可得到火箭在垂直平面飞行的运动方程为（假设火箭的迎角α=0）
式中F为推力；M为质量；g是重力加速度；θ是弹道倾角（发射角）。火箭飞行到最高阶段，火箭的飞行速度相对较低，因此，在这一区段内播撒催化剂是比较有利的，催化剂的成核率较高。WR-98火箭播云使用的冷云催化剂是BR-98-Y高效焰剂，其在不同温度条件下的成核率是不一样的，催化剂的成核率与温度密切相关，温度在-7℃以下成核率均在1.0×1015个/g以上，变化不大，而在-3℃成核率很小。这就给播撒提出了明确要求：播撒高度至少应在温度低于-5℃的云层，否则按静力催化理论就是无效作业，在温度低于-7℃以下的云层播撒效果最佳。
2 火箭人工增雨作业应注意的问题
2.1作业目标、作业时机和作业部位的确定原则
对于增加各种冷云降水，均可使用火箭进行作业。考虑到火箭的覆盖范围和增雨作业后的效果，通常应选择含水量丰富的云作为目标云（绝热含水量大于2g/m3），0℃层以上云厚至少大于3km、水平尺度在10km以上的云系，以保证作业后能够产生有效降水。作业部位应选择在云中0℃层以上的负温度层，最好把人工晶核播撒在-5℃层以上含水量大的云区。为了充分发挥播撒效果，最佳作业高度应将火箭的起播点选择在0℃以上的负温度区。设云顶高度为h1 km，火箭飞行的顶点高度选取在（h1-1）km处为宜；考虑到飞行安全，发射仰角不能小于50°，最佳应在50～70°之间选取。作业高度确定后查火箭弹道表即知发射角。当发射角不能满足低云层作业时，首先应保证发射角不能低于50°，以保证安全。
2.2 作业火箭用量计算
3 火箭人工增雨效益评估问题
假设自然降水量为y0 ，而人工增雨作业后的降水量为y，则人工增雨的绝对效果可表示为绝对效果E=y- y0，当然，现代科技水平对自然降水还无法作出准确的定量预测，y和y0是不可能同时测量[3]。这里仅依据静力催化理论计算增加降水。首先假设人工引晶增加降水不会影响自然降水的总量，而且可将人工引晶引起的动力催化效果并入自然降水，来探讨火箭增雨作业的效果和效益。设单枚火箭有效成核率为n，x个冰核形成1g降水，每吨降水价值Y元，一枚火箭价值R元（含运输、管理、作业和设备折旧费等），则每枚火箭用于人工增雨的产出/投入比为r，
假设火箭播云过程中，每个有效冰核均能形成冰晶，冰晶在形成水滴过程中会发生碰并或蒸发，因此可能2～3个冰晶生成1滴水，若每500～1000滴水重1g。以WR-98火箭为例，其有效成核率为3×1014个，这样我们就可以得到每枚WR-98火箭的降水量为
即每枚火箭增加降水10万吨～30万吨。设每吨水0.5元，每枚火箭2600元，由上式计算得到每枚火箭的产出/投入比为
这一数字与目前的预测结果比较接近，如果把动力催化的效果计入，则增雨效果和效益会大一些。
4 结束语
利用火箭进行人工增雨作业，较之飞机作业受到的限制要少；与高炮作业比较，携带的催化剂量大、成核率高、发射高度高、射程远，且操作简便、易于流动作业、安全可靠。火箭增雨作业部位应选择在云中0℃层以上的负温度层，把人工晶核播撒在-5℃层以上含水量大的云区，火箭飞行顶点高度选取在云顶高度以下1km处为宜。准确计算需用火箭弹数量，做到科学高效地开展火箭增雨作业，在没有考虑火箭增雨的动力催化效果情况下，保守地计算得到每枚火箭的产出/投入比为：19～58，与目前的预测结果比较接近，如果把动力催化的效果计入，则增雨效益会更大一些。
参考文献
[1]黄光明.人工影响天气技术方法探讨 [J].中国西部科技，2008，（30）：43-45.
[2]潘庆湘.人工影响天气简介 [J].山东气象，1987，（2）：58-60.
[3]蔡杏尧.火箭人工增雨效果评价系统的设计 [J].广东气象，2010，（1）：51-53.
关键词：火箭增雨；催化剂；效益评估
前言
长期以来，人工影响天气研究表明，自然降水量只占云中水汽含量的40%左右，合理开发空中的水资源可以促进水汽系统的循环效率，实现局地降水增加，有利于农业和国民经济的发展[1]。本文按WR-98增雨火箭的设计和播云原理，对其在人工增加冷云降水作业需注意的一些技术问题进行简单分析。
1火箭播云原理
火箭播云与飞机相比，同属线性播撒，且费用较低；较之高炮，有操作简便，易于流动作业等特点。火箭播云的原理是利用火箭作运载工具，将催化剂送到所需的高度进行播撒，使人工冰核直接进入可播云层，冰核在云中核化后形成冰晶，冰晶经过凝华增长、碰并增长和破碎、繁生，从而增加降水[2]。
1.1催化剂播撒量的计算
由上式很容易计算出在t时间内共播撒了多少催化剂。根据弹道表即可知道这些催化剂播撒到了什么地方。
1.2火箭的飞行弹道、速度与催化剂成核率的关系
假设人影增雨火箭按自由飞行体在推力无偏斜、无风条件下运动，这样可得到火箭在垂直平面飞行的运动方程为（假设火箭的迎角α=0）
式中F为推力；M为质量；g是重力加速度；θ是弹道倾角（发射角）。火箭飞行到最高阶段，火箭的飞行速度相对较低，因此，在这一区段内播撒催化剂是比较有利的，催化剂的成核率较高。WR-98火箭播云使用的冷云催化剂是BR-98-Y高效焰剂，其在不同温度条件下的成核率是不一样的，催化剂的成核率与温度密切相关，温度在-7℃以下成核率均在1.0×1015个/g以上，变化不大，而在-3℃成核率很小。这就给播撒提出了明确要求：播撒高度至少应在温度低于-5℃的云层，否则按静力催化理论就是无效作业，在温度低于-7℃以下的云层播撒效果最佳。
2 火箭人工增雨作业应注意的问题
2.1作业目标、作业时机和作业部位的确定原则
对于增加各种冷云降水，均可使用火箭进行作业。考虑到火箭的覆盖范围和增雨作业后的效果，通常应选择含水量丰富的云作为目标云（绝热含水量大于2g/m3），0℃层以上云厚至少大于3km、水平尺度在10km以上的云系，以保证作业后能够产生有效降水。作业部位应选择在云中0℃层以上的负温度层，最好把人工晶核播撒在-5℃层以上含水量大的云区。为了充分发挥播撒效果，最佳作业高度应将火箭的起播点选择在0℃以上的负温度区。设云顶高度为h1 km，火箭飞行的顶点高度选取在（h1-1）km处为宜；考虑到飞行安全，发射仰角不能小于50°，最佳应在50～70°之间选取。作业高度确定后查火箭弹道表即知发射角。当发射角不能满足低云层作业时，首先应保证发射角不能低于50°，以保证安全。
2.2 作业火箭用量计算
3 火箭人工增雨效益评估问题
假设自然降水量为y0 ，而人工增雨作业后的降水量为y，则人工增雨的绝对效果可表示为绝对效果E=y- y0，当然，现代科技水平对自然降水还无法作出准确的定量预测，y和y0是不可能同时测量[3]。这里仅依据静力催化理论计算增加降水。首先假设人工引晶增加降水不会影响自然降水的总量，而且可将人工引晶引起的动力催化效果并入自然降水，来探讨火箭增雨作业的效果和效益。设单枚火箭有效成核率为n，x个冰核形成1g降水，每吨降水价值Y元，一枚火箭价值R元（含运输、管理、作业和设备折旧费等），则每枚火箭用于人工增雨的产出/投入比为r，
假设火箭播云过程中，每个有效冰核均能形成冰晶，冰晶在形成水滴过程中会发生碰并或蒸发，因此可能2～3个冰晶生成1滴水，若每500～1000滴水重1g。以WR-98火箭为例，其有效成核率为3×1014个，这样我们就可以得到每枚WR-98火箭的降水量为
即每枚火箭增加降水10万吨～30万吨。设每吨水0.5元，每枚火箭2600元，由上式计算得到每枚火箭的产出/投入比为
这一数字与目前的预测结果比较接近，如果把动力催化的效果计入，则增雨效果和效益会大一些。
4 结束语
利用火箭进行人工增雨作业，较之飞机作业受到的限制要少；与高炮作业比较，携带的催化剂量大、成核率高、发射高度高、射程远，且操作简便、易于流动作业、安全可靠。火箭增雨作业部位应选择在云中0℃层以上的负温度层，把人工晶核播撒在-5℃层以上含水量大的云区，火箭飞行顶点高度选取在云顶高度以下1km处为宜。准确计算需用火箭弹数量，做到科学高效地开展火箭增雨作业，在没有考虑火箭增雨的动力催化效果情况下，保守地计算得到每枚火箭的产出/投入比为：19～58，与目前的预测结果比较接近，如果把动力催化的效果计入，则增雨效益会更大一些。
参考文献
[1]黄光明.人工影响天气技术方法探讨 [J].中国西部科技，2008，（30）：43-45.
[2]潘庆湘.人工影响天气简介 [J].山东气象，1987，（2）：58-60.
[3]蔡杏尧.火箭人工增雨效果评价系统的设计 [J].广东气象，2010，（1）：51-53.