冰雹是怎样形成的
冰雹和雨、雪一样都是从云里掉下来的。不过下冰雹的云是一种发展十分强盛的积雨云,而且只有发展特别旺盛的积雨云才可能降冰雹。
积雨云和各种云一样都是由地面附近空气上升凝结形成的。空气从地面上升,在上升过程中气压降低,体积膨胀,如果上升空气与周围没有热量交换,由于膨胀消耗能量,空气温度就要降低,这种温度变化称为绝热冷却。根据计算,在大气中空气每上升100米,因绝热变化会使温度降低1度左右。我们知道在-定温度下,空气中容纳水汽有一个限度,达到这个限度就称为“饱和”,温度降低后,空气中可能容纳的水汽量就要降低。因此,原来没有饱和的空气在上升运动中由于绝热冷却可能达到饱和,空气达到饱和之后过剩的水汽便附着在飘浮于空中的凝结核上,形成水滴。当温度低于摄氏零度时,过剩的水汽便会凝华成细小的冰晶。这些水滴和冰晶聚集在一起,飘浮于空中便成了云。
大气中有各种不同形式的空气运动,形成了不同形态的云。因对流运动而形成的云有淡积云、浓积云和积雨云等。人们把它们统称为积状云。它们都是一块块孤立向上发展的云块,因为在对流运动中有上升运动和下沉运动,往往在上升气流区形成了云块,而在下沉气流区就成了云的间隙,有时可见蓝天。
积状云因对流强弱不同出一辙形成各种不同云状,它们的云体大小悬殊很大。如果云内对流运动很弱,上升气流达不到凝结高度,就不会形成云,只有干对流。如果对流较强,可以发展形成浓积云,浓积云的顶部像椰菜,由许多轮廓清晰的凸起云泡构成,云厚可以达4-5公里。如果对流运动很猛烈,就可以形成积雨云,云底黑沉沉,云顶发展很高,可达10公里左右,云顶边缘变得模糊起来,云顶还常扩展开来,形成砧状。一般积雨云可能产生雷阵雨,而只有发展特别强盛的积雨云,云体十分高大,云中有强烈的上升气体,云内有充沛的水分,才会产生冰雹,这种云通常也称为冰雹云。
冰雹云是由水滴、冰晶和雪花组成的。一般为三层:最下面一层温度在0℃以上,由水滴组成;中间温度为0℃至-20℃,由过冷却水滴、冰晶和雪花组成;最上面一层温度在-20℃以下,基本上由冰晶和雪花组成。
在冰雹云中气流是很强盛的,通常在云的前进方向,有一股十分强大的上升气流从云底进入又从云的上部流出。还有一股下沉气流从云后方中层流入,从云底流出。这里也就是通常出现冰雹的降水区。这两股有组织上升与下沉气流与环境气流连通,所以一般强雹云中气流结构比较持续。强烈的上升气流不仅给雹云输送了充分的水汽,并且支撑冰雹粒子停留在云中,使它长到相当大才降落下来。
在冰雹云中冰雹又是怎样长成的呢在冰雹云中强烈的上升气流携带着许多大大小小的水滴和冰晶运动着,其中有一些水滴和冰晶并合冻结成较大的冰粒,这些粒子和过冷水滴被上升气流输送到含水量累积区,就可以成为冰雹核心,这些冰雹初始生长的核心在含水量累积区有着良好生长条件。雹核A在上升气流携带下进入生长区后,在水量多、温度不太低的区域与过冷水滴碰并,长成一层透明的冰层,再向上进入水量较少的低温区,这里主要由冰晶、雪花和少量过冷水滴组成,雹核与它们粘并冻结就形成一个不透明的冰层。这时冰雹已长大,而那里的上升气流较弱,当它支托不住增长大了的冰雹时,冰雹便在上升气流里下落,在下落中不断地并合冰晶、雪花和水滴而继续生长,当它落到较高温度区时,碰并上去的过冷水滴便形成一个透明的冰层。这时如果落到另一股更强的上升气流区,那么冰雹又将再次上升,重复上述的生长过程。这样冰雹就一层透明一层不透明地增长;由于各次生长的时间、含水量和其它条件的差异,所以各层厚薄及其它特点也各有不同。最后,当上升气流支撑不住冰雹时,它就从云中落下来,成为我们所看到的冰雹了。
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夏季,有的云还会下冰粒,这种冰粒就是冰雹。冰雹是发展得特别旺盛的积雨云的产物。
如果我们解剖一个冰雹,可以发现它最里面是一颗白色不透明了雪珠(也叫霰)构成的雹心,外面是一层透明、一层不透明交替包裹的冰层。冰雹云里有大量的冰晶和过冷却水滴,它们在运动过程中互相冻结在一起,成为雪珠。雪珠就是冰雹的胚胎。冰雹胚胎在云里随着气流上下往返旅行。当它们进入下面温度比较高、水汽比较多的区域的时候,外面形成一层水膜。以后,一旦遇上一股上升气流,被送到温度比0℃低的地方,水膜冻结成一屋透明的冰壳。如果上升气流很强,它们再被送到上部含有大量雪花、冰晶、过冷却水滴在它上面冻结。由于云上部温度很低,冻结很快,雪花、冰晶和水里包含的空气来不及跑掉,结果形成了一层不透明的冰层。冰雹云里气流一会儿强,一会儿弱,所以冰雹胚胎一次又一次在云里上上下下,反复上面的过程,形成一屋透明、一屋不透明的冰层。它长大到上升气流托不住的时候,一落千丈,来到地面,就成为冰雹
有的冰雹松松软软的,就像是雪一样,但有的冰雹,就像是冰块一般,相当坚硬,如果降下的冰雹过大时,就有可能造成农作物、建筑物甚至是人员的伤害,所以人们看到天降冰雹时,在惊喜之馀,最好还是要小心自己的安全
人工降雨是人为影响气象变化的重要手段,也是环境资源法学研究应当关注的重要课题然而,目前学界对其认识尚不够深入,对于诸如人工降雨的法律性质,法域归属,决策程序,信息披露,纠纷处理和致损救济等问题更是缺乏研究以对雨云资源利用为基础的人工降雨行为在性质上应当是以公权力为依据的公法行为;应兼受自然资源法和气象技术法的双重调整;在实施过程中,则应以其所具有的"行为公益性"和"私权主体的不可控性"为基准,充分平衡不同利益主体的合理利益
人工降雨一般是指通过空中作业(用飞机)或者地面作业(利用高炮,火箭)向云中播撒催化剂(盐粉,干冰或碘化银等),使云滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水的过程,又称人工增雨①目前,人工降雨已经在减灾防灾,缓解旱情甚至清洁空气,缓解高温天气等领域得到了广泛应用伴随着人工降雨作业的推广,相关的雨云资源利用纠纷及人工降雨致损赔偿问题也日益凸显出来然而,有关人工降雨问题的法律研究乃至司法实践都甚为欠缺,因此有必要对其进行全面分析
一,人工降雨的法律性质
关于人工降雨的法律性质,学界目前尚未形成统一认识学者们争论的焦点主要集中在"人工降雨究竟是一种以公权力为依据的公法行为还是一种以雨云权为依据的准物权行为"方面②应当承认,学者们对上述问题存在争议是有理由的,因为对人工降雨性质的不同界定关系到人工降雨的实施条件,实施程序,费用负担,惠益机制与补偿制度的设计和区域资源的衡平等一系列复杂问题的处理因此,对上述问题的准确把握理应成为人工降雨立法的基本前提而要解决这一问题,首先需要明确的就是作为人工降雨实施对象的雨云资源的特征与性质一般而言,雨云资源作为自然资源的一种,具有以下特征:
第一,流动性雨云作为天气系统的子系统,是大气环流的组成部分,随着大气的流动而流动,具有流动性第二,变异性在气压,风向等因素的影响下,雨云有时是单独的气象系统,有时又成为复杂气象系统的组成部分,具有随时变化的可能性
第三,私权主体的不可控性一方面,人类目前的科学技术水平连预测天气都存在误差和不精确的问题,更遑论对整个大气环流过程施加有目的的影响加之雨云资源具有前述的流动和变异等自然属性,因此私权主体目前尚不具有对雨云资源进行有效控制的自然科学基础另一方面,就技术层面而言,人工降雨的实施需要对降雨作业的时间,地点,方式等进行充分论证,需要准备火箭,飞机,催化剂等设备和物资,还需要组织航空部门协调空域与航线,并部署作业时的安全保障工作这一系列技术需求,显然都是私权主体仅凭自身力量所无法实现的
第四,雨云资源作为自然资源的重要组成部分,与现行作为物权客体的水资源具有单向转化性从自然科学的角度而言,一次完整的水汽循环大体上包含两个过程:其一为水汽的升腾过程,其二为雨云的降落过程在第一个过程中,地表的水资源通过蒸发等形式转化为空中的雨云资源;在第二个过程中,空中的雨云资源通过降雨或降雪等气象变化降落到地表,转化为地表水资源对于准确把握人工降雨的法律性质而言,这两个过程有着完全不同的意义笔者认为,第一个过程是一个没有法律意义的自然过程,因为人类无需干涉地表水的蒸发,也无法对其进行控制;而第二个过程则具有重要的法律意义,因为它使原本"寄居"在空中的雨云成为一种潜在的,可以转化为水资源的自然资源这一方面使界定雨云资源的产权成为必要,同时也提出了当雨云资源变为雨水降落到地表之后应如何对其进行调整这一具有法律意义的新问题当然,在认识雨云资源具有与水资源的单向转化性的同时,我们也必须看到,这种单向转化也是有条件的,通常要受到两方面的限制:一是技术上的限制,即只有具备实施人工降雨相关技术条件的特殊主体方能实施;二是来自政府部门行政决策的限制因为人工降雨涉及公共利益,必须由行政机关依照法定程序作出,而不能由私权主体任意作为
除了具备上述自然属性之外,作为一种特殊的自然资源,雨云资源还具有以下一些特殊属性:
首先,享有雨云资源的主体是国家在我国,自然资源一般归国家所有③雨云资源是一种对生产生活和灾害防治等具有重要意义的自然资源,其分配需要强大的宏观调控能力,因此必须由国家来统一分配和协调这就使雨云资源的享有主体具有特殊性根据《中华人民共和国物权法》的规定,在实践中应由政府代表国家对其行使所有者的权利④其次,雨云资源权属制度具有特殊性前文已言,雨云资源具有私权主体的不可控性,这使得除所有权人及其代表人之外的其他主体无法直接对雨云资源行使具有他物权属性的权利,亦即在雨云资源所有权之上无法设定包含用益内容的他物权雨云资源的这一属性决定了其只具有所有权架构
再次,权利的行使以公共利益为考量雨云资源的所有权上承载着巨大的公共利益负担,其行使必须以公共利益为首要考量不论是缓解旱情还是防治其他自然灾害,对雨云资源的分配和使用都不可避免地要把公共利益放在首要地位
通过以上分析我们可以看出,雨云资源具有的向水资源的单向转化性使其具有可为人类加以利用的使用价值;其可为特殊主体控制的属性,使其具有相对的可控性,因此雨云资源可以归属于自然资源的客体范畴但由于其仅具有单一的所有权架构,无法在所有权基础之上设定具有他物权性质的权利,因此其无法被涵盖于准物权的权利体系之中,不适用于准物权制度的相关规范因此,以对雨云资源利用为基础的人工降雨行为应是以公权力为依据的公法行为
二,人工降雨的法域归属分析
我国目前的人工降雨活动主要受气象法调整《中华人民共和国气象法》第30条规定:"县级以上人民政府应当加强对人工影响天气工作的指导,并根据实际情况,有组织,有计划地开展人工影响天气工作……有关部门应当按照职责分工,配合气象主管机构做好人工影响天气的有关工作"此外,国务院于1994年批准成立了由国家计委,国家科委,中国气象局,总参等13个部门组成的"全国人工影响天气协调会议",⑤并于2002年制定了《人工影响天气管理条例》(以下简称《条例》)
如前所述,由雨云资源形态向水资源形态转化的过程是一个具有法律意义的过程因为以人工降雨作业为技术基础的上述转化过程使得雨云资源具有成为潜在的水资源的可能性既然雨云资源与水资源之间存在着这种互动关系,那么对使上述转化行为得以实现的人工降雨的法域归属就需要予以审慎的考虑析言之,是将其作为技术性手段单独由气象法等技术性规范调整呢 还是应与雨云资源作一体化的思考,在资源权属层面进一步引入自然资源法的规制 对此问题,有学者指出,如果把蕴涵着空中水资源的云层的移动看做是一条流域不定,水流时断时续的河流,就可以对其进行产权界定占用水权理论先占
先得的思想与云层移动过程中上风向地区先获取水资源,下风向地区后获得水资源的事实基本吻合于云层移动的特殊性,这种前后顺序是很难改变的,因此,先占先得的思想应用于空中水资源的界定似乎是可行的⑥但也有学者认为,上述方案的法律操作性值得怀疑空气中的水汽资源属于自然界物质,动性非常强,人类无法控制,而且现代科技并未达到准确预测下一时间云层的运动方向及运动速度的水平,进行云层的产权界定更是不可行,而这些都是法律调整所要求的必备条件因此,对于上述问题只能采取一种"合作协商的解决方式"
笔者认为上述两种观点均具有不同程度的片面性前者看到了雨云资源本质上属于自然资源这一属性,认识到了运用产权理论解决雨云资源的权利归属问题有利于调动不同权利主体的积极性,有利于从制度层面明晰雨云资源所具有的价值和交换价值这种观点符合市场经济条件下自然资源开发利用的总体原则此点认识也证明了在资源权属层面和所有权设置负担层面,雨云资源应适用水法调整但其缺陷在于:没有认识到"雨云资源与水资源之间具有的单向转化性"的法律意义;把雨云资源孤立地理解成"空中水资源",从而人为地将"空中水资源"与"地表水资源"割裂开来;没能理解我们之所以要对"空中水资源"的产权归属作出界定是因为它们具有降落到地面转化为"地表水资源"的价值和意义后者看到了雨云资源所具有的各种自然属性,特别是对雨云资源的"私权主体不可控性"有准确的认识,因此其认为对空中的雨云资源问题"只能采取一种合作协商的解决方式"来处理是正确的其认识也充分证明,在技术层面和宏观管理层面,对雨云资源应适用气象法,防灾减灾法等进行调整但该种观点同样忽略了"雨云资源与水资源之间具有的单向转化性"这一分析雨云资源所必须认识的自然科学前提于其在认识和设计雨云资源的处断原则时,同样将"空中水资源"与"地表水资源"割裂开来,这就使得其无法认识到在通过"合作协商的方式"解决了"空中水资源"的分配争议之后,仍然需要运用法律手段来对降落到地表的水资源进行调整,使其满足不同权利人的需要和期待
事实上,雨云资源的"私权主体不可控性"和"雨云资源与水资源之间具有的单向转化性"这两个根本属性已经为我们勾勒出了人工降雨的法域归属框架笔者认为,对人工降雨的规制思路应该是双向的:在技术和宏观管理层面,适用气象法,防灾减灾法等进行调整;而在资源权属和所有权设置负担层面,则应由水法来规制
三,人工降雨实施中的相关法律问题
目前,人工降雨实施中的相关法律问题主要包括人工降雨的决策程序,人工降雨前的信息披露,人工降雨的纠纷处理以及不当决策和人工降雨致损的救济机制等
(一)人工降雨的决策程序
雨云资源的流动性,变异性等自然属性,决定了人工降雨决策必须高效这就需要在相关的气象,水利,航空和防灾减灾等部门之间建立联动协调机制,使各部门能够迅速作出决断,以免失去人工降雨的时机或者产生不利的影响同时,人工降雨的决策必须透明化人工降雨直接涉及公众的切身利益,因此利益相关人必须能够通过一定的渠道或方式了解到人工降雨的相关信息,以确保对人工降雨的监督此外,作为一种以公权力为依据的行为,人工降雨仅需行政机关依职权作出决定即可径行实施尽管这种决策方式适应了雨云资源自然属性的需求,却忽视了行政机关利益衡量的非周延性和利益决策的非普适性问题因此还有必要建立一套私权主体的请求机制,以救济在人工降雨法律关系中居于非主流地位的私权主体所谓的私权主体请求机制主要是指当私权主体认为在特定的情况下需要进行人工降雨而行政机关又没有主动实施人工降雨行为时,由私权主体依照法定程序,向有关机关提出申请,由行政机关依照法定权限和程序作出是否实施人工降雨决定的机制⑧人工降雨不能为私权主体所实施并不等于人工降雨决策也不能经由私权主体的申请而发动因为人工降雨本身既有维护国家和社会公共利益的一面,也有私益性的一面当特定地区的居民为了特定生产生活目的而需要实施人工降雨时,人工降雨的私益性就得了充分的彰显这时就需要设立一套私权主体的请求机制,来确保在这些情况下公民能够通过合法渠道向有权机关提出实施人工降雨的请求有权机关接到申请后应予审查,并对是否实施人工降雨作出决定
当申请人对其决定存有异议时,还应赋予其提起行政复议或者行政诉讼的权利
(二)人工降雨前的信息披露
人工降雨对降雨范围内的居民生产生活都会带来很大的影响,因此在实施人工降雨之前必须进行充分有效的信息披露《条例》规定:"作业地的气象主管机构应当根据具体情况提前公告,并通知当地公安机关做好安全保卫工作"该规定的内容较为原则,无法确保人工降雨信息的有效披露,有必要予以完善具而言之有三:在内容方面,应将人工降雨的时间,地域范围,预计强度,降雨主要成分,催雨剂的化学成分,技术保障等信息向公众发布,确保所有利益相关者都能了解特定信息或知悉获取相关信息的有效渠道;在地域范围方面,如果是跨省或在边疆地区实施降雨作业,还应考虑向相邻省份或邻国进行信息通报;在程序方面,应做到公开和提前,以保障利益相关人有充分的应对时间,从而尽量避免和减少损失行政机关信息披露不当时,其应承担相应的法律责任这里所指的信息披露不当包括未进行披露和披露瑕疵两种情形对于行政机关事先应披露而未进行披露的,其应当赔偿利益受到影响的自然人,法人和其他组织的损失如果是披露瑕疵造成了相对人权益的损失,则要综合考虑行政机关的过错程度等多方面因素,来确定如何对相对人进行赔偿或补偿
(三)人工降雨纠纷的处理
随着人工降雨的普遍实施,目前在实践中已经出现了一些纠纷⑨考察这些纠纷的争议点,许多均源自法律对雨云资源的分配和协调机制规定得过于原则目前我国对于人工降雨的宏观管理主要适用的是国务院颁布的《条例》其在处理跨地域雨云资源的分配和协调问题时仅规定"需要跨省,自治区,直辖市实施人工影响天气作业的,由有关省,自治区,直辖市人民政府协商确定;协商不成的,由国务院气象主管机构商有关省,自治区,直辖市人民政府确定"显然这只考虑到了跨省市的情况,而没有考虑到具体到一个省内部各市,县之间的问题那么在各相邻地区的灾情都很严重,而空中的雨云资源又有限的情况下,应如何建构分配和协调机制呢 有学者指出,之所以产生争夺雨云资源的纠纷其原因在于空中水资源的产权界定无序,⑩笔者赞同这种观点前文分析已经言明,在雨云资源的资源权属层面和所有权设置负担层面,应当适用水法调整但是《中华人民共和国水法》把水资源局限在地表水和地下水的范围之内,并没有对空中的雨云资源作出明确规定因此从资源法角度而言,目前只能划分已经降落到地面的水资源空中的雨云资源因为它们具有私权主体的不可控性,不能成为物权客体,所以目前尚缺乏适用既有产权制度的空间这就是笔者认可应以协调机制来解决空中水资源分配的原因据此,笔者建议省级行政区划之间对雨云资源的分配争议由国务院及其所属机构进行协调,省级行政区划内部的分配争议由省级气象主管部门负责协调对于不同性质的人工降雨,可以运用价值判断的方法,划定决策的优先顺位优先考虑农业生产和灾害防治的用水需求,兼顾其他方面合理的用水需求同时应考虑发挥市场机制善于调节资源需求弹性的功能,以"受益者负担原则"为基础对利益受损者给予适当的补偿而对于已经降落到地表的水资源,则应坚持以相关法律制度进行调整
(四)不当决策和人工降雨致损的救济机制
我国在人工降雨的实施过程中,已经出现了一些造成公民人身伤害和财产损失的情况,如人工降雨的弹头砸伤居民,高射炮走火射死路人以及人工降雨致损的保险赔偿等问题 lv上述问题的圆满解决有赖于相应问责与救济机制的建立
1不当决策情况下决策主体的责任
如果行政机关因其自身过失致使人工降雨决策失误,导致相关私权主体利益受损,则作出该决策的机关应承担相应的赔偿责任根据《中华人民共和国国家赔偿法》的规定,行政机关违反了法律设定的审慎决策义务,属于违法行使职权的情形,利益受损的私权主体只需要向行政机关证明自己受到的损害存在,并且该损害与行政机关的人工降雨决策行为存在因果关系,行政机关就应当在致损范围内予以赔偿
2作业不当致损的补偿
如果人工降雨的决策是依照法定权限和程序作出,但是具体实施机构及其工作人员在实施过程中因
作业不当造成了相关主体的利益受损,则应根据具体情况,由实施机构承担相应的责任,行政机关也可以
根据不同情况给予适当的补偿如果行政机关与利益受损人之间存在混合过错,则应根据双方的过错程
度,分别承担相应的责任
3作业正常情况下意外致损的救济
实际上,人工降雨不能保证会惠及降雨范围内的所有人如在发生旱灾的场合,实施人工降雨对于受灾的农户来说是有利的,但是对于城市出行的居民或者从事运输的企业来说则可能是不利的因此即便是在符合法定权限和程序的情况下作出的人工降雨决策也可能给某些私权主体的利益带来损失对此,考虑设置相关的人工降雨保险或者基金,来专门补偿人工降雨造成的损害这样也有助于解决尚存争议的人工降雨致损的保险赔偿范围问题实践中,对于人工降雨造成的损失是否构成不可抗拒的自然灾害,在投保人和保险公司之间素有争论事实上,人工降雨是由人为因素和自然因素两者的合力形成的,无论将其归因于单一的完全人为因素,还是将其归因于单一的完全自然因素均有失偏颇因此,过于纠缠其致损原因于实务层面并无助益不妨直接设立人工降雨基金或者由保险公司开设人工降雨保险,每年由政府划拨专项资金予以支持这样既有利于解决因人工降雨引发的纷争,又有利于落实政府的行政责任并扩展金融服务的领域,实属于法有据的多赢之举
注释:
①参见http://baikebaiducom/view/1470htm
②参见钱舟琳,李达:《人工降雨法律问题初探》,《江西师范大学学报》2005年第3期
③④参见《中华人民共和国物权法》第48条,第45条
⑤参见曾光平:《福建省人工降雨现状,问题及对策》,《水利科技》2000年增刊(总第84期)
⑥⑩参见杨海曼,蒋勇:《空中水资源的产权经济学分析》,《经济论坛》2006年第15期
⑦参见石绍宾:《公共品消费的竞争性分析》,《当代财经》2006年第2期
⑧此时的相对人请求行为可以理解为相对人要求行政机关履行实施人工降雨的法定义务和职责的行为当然前提是把人工降雨定性
为依据公法的公权力行为并且是行政机关的一项法定职责
⑨例如,2004年7月9日下午至11日凌晨,河南南阳上空的一片水汽云团,就曾引发河南省平顶山,驻马店,漯河,许昌,周口5市爆发
严重的区域争雨纠纷参见红宪:《人工增雨凸现法律空白》,《浙江法制报》2004年7月28日
lv参见何英,黄娟:《人工降雨落下弹头伤居民》,
冰雹是诞生在发展强盛的积雨云中,而这种云被称为冰雹云。而冰雹云它是由水滴冰晶雪花三部分组成,一般的话冰雹云分为三层,最下面一层的温度在0摄氏度以上有水滴组成中间层的温度为零下20~0摄氏度,由过于冷却的水泥冰晶与雪花组成的,而最上面一层的温度普遍都在负20摄氏度以下,基本上由冰晶和雪花组成的。在冰雹云中,遇见上升气流较强的时候,云的下部的水滴就会被带到中上层中,然后水滴遇见了更加冷的温度就变成了小冰晶,在上升气流较弱的时候,小冰晶就会下降,遇见了冷水滴之后,就会在冰晶身边冻结成瘾,一层不透明的冰层,这就形成了冰雹的胚胎。然后这块小冰晶就不断的在冰雹云的三个层面上翻滚,如同滚面团一样,在云层中不断的增长。直到长得够大了,云层在也支撑不住冰雹的重量,到了一定的时候,冰雹就从冰雹云上降落下来。冰雹主要的组成部分就是水有水的不同形态而组成的,之所以会有氨气的气味,这应该是地区不同导致的差异,而不是所有的冰雹都拥有着这个特性。在冰雹的下落过程中,他比一般的雪花以及雨滴的话杀伤力更大,对生活农业有着一定影响,过于大的冰雹,对农作物的伤害是致命的,所以在面对冰雹云的时候,就需要考虑防范于未然。通过人工消雹作业,可以将冰雹云层中的大冰雹变成小冰雹,把小冰雹变成大雨滴的效果。我国是世界上人工防雹较早的国家之一,目前常用的两种方法是:
一,洒播催化剂,这是利用火箭飞机的将碘化银碘化氢干冰等催化剂撒在空中,这样可以使得雹胚增多,使每个冰雹都长不大,然后等冰雹降落的时候,要么化成雨滴,要么就变成危害较小的小冰雹。二,爆炸法。这是使用火箭打高炮的方法,直接改变冰雹云类的垂直气流,直接抑制了雹胚的增长。
云的成因和成分
漂浮在天空中的云彩是由许多细小的水滴或冰晶组成的,有的是由小水滴或小冰晶混合在一起组成的有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪粒,云的底部不接触地面,并有一定厚度
云的形成主要是由水汽凝结造成的
从地面向上十几公里这层大气中,越靠近地面,温度越高,空气也越稠密;越往高空,温度越低,空气也越稀薄
另一方面,江河湖海的水面,以及土壤和动、植物的水分,随时蒸发到空中变成水汽水汽进入大气后,成云致雨,或凝聚为霜露,然后又返回地面,渗入土壤或流入江河湖海以后又再蒸发(升华),再凝结(凝华)下降周而复始,循环不已
水汽从蒸发表面进入低层大气后,这里的温度高,所容纳的水汽较多,如果这些湿热的空气被抬升,温度就会逐渐降低,到了一定高度,空气中的水汽就会达到饱和如果空气继续被抬升,就会有多余的水汽析出如果那里的温度高于0°C,则多余的水汽就凝结成小水滴;如果温度低于0°C,则多余的水汽就凝化为小冰晶在这些小水滴和小冰晶逐渐增多并达到人眼能辨认的程度时,就是云了
观云识天气
“天上钩钩云,地上雨淋淋”:"钩钩云指钓卷云,这种云的后面,常有锋面(特别是暖锋)、低压或低压槽移来,预兆着阴雨将临;
“炮台云,雨淋淋”:炮台云指堡状高积云或堡状层积云,多出现在低压槽前,表示空气不稳定,一般隔8-10小时左右有雷雨降临
“云绞云,雨淋淋”:云交云指上下云层移动方向不一致,也就是说云所处高度的风向不一致,常发生在锋面或低压附近,所以预示有雨,有时云与地面风向相反,则有"逆风行云,天要变"的说法
“江猪过河,大雨滂沱”:江猪指雨层云下的碎雨云,出现这种云,表明雨层云中水汽很充足,大雨即将来临有时碎雨云被大风吹到晴天无云的地方,夜间便看到有象江猪的云飘过“银河”也是有雨的先兆
“棉花云,雨快临”:棉花云指絮状高积云,出现这种云表明中层大气层很不稳定,如果空气中水汽充足并有上升运动,就会形成积雨云,将有雷雨降临
“天上灰布悬,雨丝定连绵”:灰布云指雨层云,大多由高层云降低加厚蜕变而成,范围很大、很厚,云中水汽充足,常产生连续性降水
“云往东,车马通;云往南,水涨潭;云往西,披蓑衣;云往北,好晒麦”:根据云的移动方向来预测阴晴,云向东、向北移动,预示着天气晴好;云向西、向南移动,预示着会有雨来临云的移动方向,一般表示它所在高度的风向这一谚语说明,云在低压内不同部位的分布情况它适用于密布全天、低而移动较快的云
“鱼鳞天,不雨也风颠”:鱼鳞天指卷积云,出现这种云,表明高层大气层不稳定,如果云层继续降低、增厚,说明本地区已处于低压槽前,很快会下雨或刮风
“天上鲤鱼斑,明日晒谷不用翻”:鲤鱼斑指透光高积云,往往处在由冷变暖的变性高压气团控制下,云层如果没有继续增厚,短期内仍是晴天
“乌云接落日,不落今日落明日”:指太阳落山时,西方地平线下升起一朵城墙似的乌云接住太阳,说明乌云东移,西边阴雨天气系统正在移来,将要下雨一般来说,如接中云,则当夜有雨;如接高云,则第二天有雨但如西边的乌云呈条块状或断开,或本地原来就多云,那就不是未来有雨的征兆了
“西北天开锁,明朝大太阳”:指阴雨天时,西北方向云层裂开,露出一块蓝天,称“天开锁”这说明本地已处在阴雨天气系统后部,随着阴雨系统东移,本地将雨止云消,天气转好
“太阳现一现,三天不见面”:指春、夏时节,雨天的中午,云层裂开,太阳露一露脸,但云层又很快聚合变厚,这表明本地正处在准静止锋影响下,准静止锋附近气流升降强烈、多变上升气流增强时,云层变厚,降雨增大;上升气流减弱时,云层变薄,降雨减小或停止;中午前后,太阳照射强烈,云层上部受热蒸发,或云层下面上升气流减弱,天顶处的云层就会裂开随着太阳照射减弱,或云层下部上升气流加强,裂开的云层又重新聚拢变厚因此,“太阳现一现”常预示继续阴雨这句谚语和“太阳笑,淋破庙”、“亮一亮,下一丈”等谚语类同
“日落射脚,三天内雨落”:指太阳从云层的空隙中照射下来,称“日射脚”,傍晚出现日射脚,说明对流作用强烈,预示有雨
“早霞不出门,晚霞行千里”:早晨东方无云,西方有云,阳光照到云上散射出彩霞,表明空中水汽充沛或有阴雨系统移来,加上白天空气一般不大稳定,天气将会转阴雨;傍晚如出晚霞,表明西边天空已放晴,加上晚上一般对流减弱,形成彩霞的东方云层,将更向东方移动或趋于消散,预示着天睛
"久晴大雾阴,久阴大雾晴": 指的是久晴之后出现雾,说明有暖湿空气移来,空气潮湿,是天阴下雨的征兆;久阴之后出现雾,表明天空中云层变薄裂开消散,地面温度降低而使水汽凝结成辐射雾,持到日出后雾将消去,就会出现晴天
在暖季的早晨,如天边出现了堡状云,表示这个高度上的潮湿气层已经很不稳定,到了午间,低层对流一旦发展,上下不稳定的层次结合起来,就会产生强烈的对流运动,形成积雨云而发生雷雨所以有"清早宝塔云,下午雨倾盆" 的谚语
另外,有天气预兆的云在演变过程中,往往具有一定的连续性、季节性和地方性当天空中的云按照卷云、卷层云、高层云、雨层云这样的次序从远处连续移来,而且逐渐由少变多,由高变低,由薄变厚时,就预兆很快会有阴雨天气到来;相反,如果云由低变高、由厚变薄、由成层而崩裂为零散状的云时,就不会有阴雨天气在暖季早晨,天空如出现底平、顶凸、孤立的云块(淡积云),或移动较快的白色碎云(碎积云),表明中低空气层比较稳定,天气睛好
此外,云的颜色也可预兆一定的天气,如冰雹云的颜色先是顶白底黑,而后云中出现红色,形成白、黑、红色乱绞的云丝,云边呈土**黑色是阳光透不过云体所造成的;白色是云体对阳光无选择散射或反射的结果;红**是云中某些云滴(直径在千分之一到百分之一毫米之间)对阳光进行选择散射的现象有时雨云也呈现淡**,但云色均匀,不乱翻腾还有不少谚语是从云色和云形来预兆要下冰雹的例如,内蒙古有“不怕云里黑,就怕云里黑夹红,最怕黄云下面长白虫” 等谚语,山西有“黄云翻,冰雹天;乱搅云,雹成群;云打架,雹要下”、“黑云黄云土红云,反来复去乱搅云,多有雹子灾严重”等谚语还有“午后黑云滚成团,风雨冰雹一齐来”、“天黄闷热乌云翻,天河水吼防冰蛋”等说法,这些都说明当空气对流强盛,云块发展迅猛,象浓烟一股股地直往上冲,云层上下前后翻滚时,就容易下冰雹给个采纳偶。亲
天象是指古代对天空发生的各种自然现象的泛称。包括太阳出没、行星运动、日月变化、彗星、流星、流星雨、陨星、日食、月食、激光、新星、超新星、月掩星、太阳黑子等。
我国古代天象记录,是我国古代天文学留给我们的一份珍贵遗产。尤其是关于太阳黑子、彗星、流星雨和客星的记载,内容丰富,系统性强,在科学上显示出重要的价值。同时也反映了我国古代天文学者勤于观察、精于记录的工作作风。
我们的祖先极其重视对天象的观察和记录,据《尚书·尧典》记载,帝尧曾经安排羲仲、羲叔、和仲、和叔恭谨地遵循上天的意旨行事,观察日月星辰的运行规律,了解掌握人们和鸟兽生活情况,根据季节变化安排相应事务。
尧推算岁时,制订历法,还创造性地提出设置“闰月”,来调整月份和季节。
从这里我们也不难看出,在传说中的尧时已经有了专职的天文官,从事观象授时。史载尧生于公元前2214年,去世于公元前2097年,享年117岁。他为我国古代天文事业作出了重要贡献。
从尧帝时期开始,我国古代就勤于观察天象,勤于记录。在长期的观察中,古人对太阳黑子、彗星、流星雨、客星,以及天气气象的记载,为我们留下了宝贵的古代天文学遗产,使我们看到了古代的天空,也感受到古代的天气气象。
黑子,在太阳表面表现为发黑的区域,由于物质的激烈运动,经常处于变化之中。有的存在不到一天,有的可达一个月以上,个别长达半年。这种现象,我们祖先也都精心观察,并且反映在记录上。
现今世界公认的最早的黑子记事,是约成书于公元前140年的《淮南子·精神训》中,就有“日中有踆乌”的叙述。踆乌,也就是黑子的现象。
比《淮南子·精神训》的记载稍后的,还有《汉书·五行志》引西汉学者京房《易传》记载:“公元前43年4月……日黑居仄,大如弹丸。”这表明太阳边侧有黑子成倾斜形状,大小和弹丸差不多。
太阳黑子不但有存在时间,也有消长过程中的不同形态。最初出现在太阳边缘的只是圆形黑点,随后逐渐增大,以致成为分裂开的两大黑子群,中间杂有无数小黑子。这种现象,也为古代观测者所注意到。
《宋史·天文志》记有:“1112年4月辛卯,日中有黑子,乍二乍三,如栗大。”这一记载,就是属于极大黑子群的写照。
据统计,从汉代至明代的1600多年间,我国古籍中记载黑子的形状和消长过程为106次。
我国很早就有彗星记事,并给彗星以孛星、长星、蓬星等名称。彗星记录始见于《春秋》记载:“613年7月,有星孛入于北斗。”这是世界上最早的一次哈雷彗星记录。
《史记·六国表》记载:“秦厉共公十年彗星见。”秦厉共公十年就是周贞定王二年,也就是公元前467年。这是哈雷彗星的又一次出现。
哈雷彗星绕太阳运行平均周期是76年,出现的时候形态庞然,明亮易见。从春秋战国时期至清代末期的2000多年,共出现并记录的有31次。
其中以《汉书·五行志》,也就是公元前12年的记载最详细。书中以生动而又简洁的语言,把气势雄壮的彗星运行路线、视行快慢以及出现时间,描绘得栩栩如生。
其他的每次哈雷彗星出现的记录,也相当明晰精确,分见于历代天文志等史书。我国古代的彗星记事,并不限于哈雷彗星。据初步统计,从古代至1910年,记录不少于500次,这充分证明古人观测的辛勤。
我们祖先重视彗星,有些虽然不免于占卜,但是观测勤劳,记录不断,使后人得以查询。欧洲学者常常借助我国典籍来推算彗星的行径和周期,以探索它们的回归等问题。我国前人辛劳记录的功绩未可泯灭!
流星雨的发现和记载,也是我国最早,《竹书纪年》中就有“夏帝癸十五年,夜中星陨如雨”的记载。最详细的记录见于《左传》:“鲁庄公七年夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨。”鲁庄公七年是公元前687年,这是世界上天琴座流星雨的最早记录。
我国古代关于流星雨的记录,大约有180次之多。其中天琴座流星雨记录大约有9次,英仙座流星雨大约12次,狮子座流星雨记录有7次。这些记录,对于研究流星群轨道的演变,也将是重要的资料。
流星雨的出现,场面相当动人,我国古记录也很精彩。
据《宋书·天文志》记载,南北朝时期刘宋孝武帝“大明五年……三月,月掩轩辕……有流星数千万,或长或短,或大或小,并西行,至晓而止。”这是在公元461年。当然,这里的所谓“数千万”并非确数,而是“为数极多”的泛称。
流星体坠落到地面便成为陨石或陨铁,这一事实,我国也有记载。《史记·天官书》中就有“星陨至地,则石也”的解释。至北宋时期,沈括更发现以铁为主要成分的陨石,其“色如铁,重亦如之。”
在我国现在保存的最古年代的陨铁是四川省隆川陨铁,大约是在明代陨落的,1716年掘出,重585千克。现在保存在成都地质学院。
有些星原来很暗弱,多数是人目所看不见的。但是在某个时候它的亮度突然增强几千至几百万倍,叫做“新星”;有的增强到一亿至几亿倍,叫做“超新星”。
以后慢慢减弱,在几年或10多年后才恢复原来亮度,好像是在星空做客似的,因此给以“客星”的名字。
在我国古代,彗星也偶尔列为客星;但是对客星记录进行分析整理之后,凡称“客星”的,绝大多数是指新星和超新星。
我国殷代甲骨文中,就有新星的记载。见于典籍的系统记录是从汉代才开始的。《汉书·天文志》中就有:“元光元年六月,客星见于房。”房就是二十八宿里面的房宿,相当于现在天蝎星座的头部。汉武帝元光元年是公元前134年,这是中外历史上都有记录的第一颗新星。
自殷代至1700年为止,我国共记录了大约90颗新星和超新星。其中最引人注意的是1054年出现在金牛座天关星附近的超新星,两年以后变暗。
1572年出现在仙后座的超新星,最亮的时候在当时的中午肉眼都可以看见。
《明实录》记载:
隆庆六年十月初三日丙辰,客星见东北方,如弹丸……历十九日壬申夜,其星赤**,大如盏,光芒四出……十月以来,客星当日而见。
我国的这个记录,当时在世界上处于领先水平。
我国历代古籍中还有天气、气象的记载。
夏代已经推断出春分、秋分、夏至、冬至。东夷石刻连云港将军崖岩画中有与社石相关的正南北线。
商代关注不同天气的不同现象。甲骨文中有关于风、云、虹、雨、雪、雷等天气现象的记载和描述。
西周时期用土圭定方位,并且知道各种气象状况反常与否,均会对农牧业生产造成影响。《诗经·幽风·七月》,记载了天气和气候谚语,有关于物候的现象和知识;《夏小正》是我国最早的物候学著作。
春秋时期,秦国医学家医和开始将天气因素看做疾病的外因;曾参用阴阳学说解释风、雷、雾、雨、露、霰等天气现象的成因。
《春秋》将天气反常列入史事记载;《孙子兵法》将天时列为影响军事胜负的5个重要因素之一;《易经·说卦传》指出“天地水火风雷山泽”八卦代表自然物。
战国时期,重视气象条件在作战中的运用。庄周提出风的形成来自于空气流动的影响,并提到日光和风可以使水蒸发。《黄帝内经·素问》详细说明了气候、季节等与养生和疾病治疗间的关系。
秦代形成相关的法律制度,各地必须向朝廷汇报雨情,以及受雨泽或遭遇气象灾害的天地面积。《吕氏春秋》将云分为“山云、水云、旱云、雨云”四大类。
汉代列出了与现代名称相同的二十四节气名,并且出现了测定风向及其他天气情况的仪器。西汉时期著名的唯心主义哲学家和今文经学大师董仲舒指出了雨滴的大小疏密与风的吹碰程度有关。
东汉哲学家王充《论衡》,指出雷电的形成与太阳热力、季节有关,雷为爆炸所起;东汉学者应劭《风俗通义》,提出梅雨、信风等名称。
三国时期,进一步掌握了节气与太阳运行的关系。数学家赵君卿注的《周髀算经》,介绍了“七衡六间图”,从理论上说明了二十四节气与太阳运行的关系。
两晋时期,“相风木鸟”及测定风向的仪器盛行。东晋哲学家姜芨指出贴近地面的浮动的云气在星体上升时,能使星间视距变小,并使晨夕日色发红。晋代名人周处的《风土记》提出梅雨概念。
南北朝时不仅了解了气候对农业生产的影响,还开始探索利用不同的气候条件促进农业生产。
北魏贾思勰《齐民要术》,充分探讨了气象对农业的影响,并提出了用熏烟防霜及用积雪杀虫保墒的办法;北魏《正光历》,将七十二气候列入历书;南朝梁宗懔《荆楚岁时记》,提出冬季“九九”为一年里最冷的时期。
隋唐及五代时期,医学家王冰根据地域对我国的气候进行了区域划分,这是世界上最早提出气温水平梯度概念的。隋代著作郎杜台卿《玉烛宝典》,摘录了隋以前各书所载节气、政令、农事、风土、典故等,保存了不少农业气象佚文;唐代天文学家李淳风《乙已占》,记载测风仪的构造、安装及用法。
宋代对于气象的认识更为丰富和详细,在雨雪的预测及测算方面更为精确。
北宋地理学家沈括《梦溪笔谈》,涉及有关气象的如峨眉宝光、闪电、雷斧、虹、登洲海市、羊角旋风、竹化石、瓦霜作画、雹之形状、行舟之法、垂直气候带、天气预报等;南宋绍兴酒秦九韶《数书九章》,列有4道测雨雪的算式,说明如何测算平地雨雪的深度。
明代工部尚书熊明遇《格致草》,根据西洋科学原理,辨析了自然界变化与历史上所载的灾异及风、云、雷、雨诸气象现象之间的关系,他所设计的“日火下降、气上升图”,系统地说明对流性天气的形成。
清代译著《测候丛谈》,采用“日心说”,全面介绍了太阳辐射使地面变热以及海风、陆风、台风、哈得来环流、大气潮、霜、露、云、雾、雨、雪、雹、雷、平均值及年、日较差计算法、大气光象等大气现象和气象学理论。
岁月推移,天象更迭。我们祖先辛勤劳动,留下宝贵的天象记录,无一不反映出先人孜孜不倦、勤于观测的严谨态度,无一不闪烁着我们民族智慧的光辉。这些,是我国古代丰富的文化宝库中的一份珍贵遗产,对今后更深刻地探索宇宙规律,都将起到应有的作用。
电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象。
通常是暴风云(积雨云)产生电荷,底层为阴电,顶层为阳电,而且还在地面产生阳电荷,如影随形地跟着云移动。正电荷和负电荷彼此相吸,但空气却不是良好的传导体。正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上,企图和带有负电的云层相遇;负电荷枝状的触角则向下伸展,越向下伸越接近地面。最后正负电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去,产生出一道明亮夺目的闪光。
化学反应:
1、闪电时,可以使大气空中的氧气化学合键发生改变,生成极少量的臭氧。
2、可以让氧气和氮气化合生成一氧化氮,这是天然固氮的一种重要形式。
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