1、X 城 X 中研究性学习课程活动情况记录表题 目 人 工 降 雪指导老师 X X 活动时间 2011.2组 长 参与成员 XXX,XXX,XXX,XXX主导学科 物 理 相关学科 时事政治、地理等人文学科XXX 策划、组织、编辑XXX 编辑、数据处理XXX 调查、访谈、摄影任务分工XXX 搜集气象、水文资料研究方法：考察法、文献法、访谈法分 阶 段 任 务阶段 时间 主要任务1 2.132.14 深入农村、实地考查2 2.152.16 搜集资料、访谈专家3 2.172.18 共同研究、论文定稿计划访问的校内校外专家及业内人士：校内：物理教师刘习锋、历史教师申静校外：乡镇干部黄广新活动场所：XX
2、X 区 XXX 屯的居民区、田野、蔬菜基地、某城谋中具体研究计划活动条件：数码相机、电视、电脑、报纸、交通工具课程活动的目的和意义1、探究人工降雪（水）的原理2、深入考察人工降雪对农业生产的影响3、体会“三农”政策对农民带来的实惠2一、人工降雪的简要背景1.气象干旱创新中国成立以来同期之最我省大部分地区自 2010 年 9 月 23 日以来，140 多天基本无有效降水，全省平均降水只有 13 毫米，比常年偏少 85%，是自 1951 年全省有气象水文记录以来无有效降水持续时间最长、覆盖范围最大的气象干旱。目前全省农田普遍受旱，3476 万亩冬小麦受旱，其中重旱 865 万亩。X 市天气特点表现
3、为：气温较常年偏高，光照充足，全市平均降水量较常年同期的偏少 90%，全市有 137 万亩小麦受到重旱威胁，其中东昌府区小麦轻旱 53 万亩，重旱 40 万亩。对做好今年抗旱工作，中央和省政府都高度重视，短时间投入资金已达 6.06 亿元，各市已筹集抗旱资金 7.8 亿元，全省累计抗旱投入已达13.86 亿元。2.充分发挥人工影响天气的作用，实行人工降水，缓解旱情2011 年 2 月，为充分发挥人工影响天气的防灾减灾作用，有效缓解当前旱情，保障国家粮食安全，中国财政部紧急拨付中国气象局人工影响天气专项补助资金 750 万元人民币，支持山西、河北、安徽、山东、河南等省开展飞机和地面火箭、高炮人工
4、影响天气作业。财政部和中国气象局共同要求，各相关省级气象部门要按照国务院进一步促进粮食生产以及做好抗旱工作的部署，统一组织人工影响天气作业所需的飞机租赁和炮弹、火箭弹购置，与农业、水利等部门密切配合，适时组织开展人工影响天气作业，全力做好抗旱保丰收的气象保障工作。3二、人工降雪及对农业生产的影响的调查1、人工降雪的实施 2 月 13 日原本预报的是要下小雪，结果却下了小到中雪。这是因为聊城市气象部门发射了百余枚火箭弹等上天邀雪成功的原因。 13 日 5 时多，天还没亮，聊城市气象局工作人员已开始做人工增雪准备。经过周密准备，6 时起，聊城移动气象台配合增雪火箭作业车在嘉明工业园区、斗虎屯、闫寺
5、等多个作业点抢抓作业时机，展开大规模人工增雪作业。与此同时，冠县、莘县、临清等西部县市作业点已经进行完第一轮增雪作业。 当天从 8 点 13 分至 15 点 23 分，全市共动用火箭发射架 19 架次，高炮 53 门次，作业 16 轮次，共发射火箭弹 138 枚，炮弹 650发。人工增雪效果显著，降雪明显增大，全市普降小到中雪，部分县市达到中雪。 2、军王屯农民的反应“看到下雪我们心里高兴，人工增雪心里更高兴。 ”附近村民邓朝旺高兴地说， “希望雪下得更大点，家里的 10 亩小麦就有了救命水” 。 “预报的是小雪，怎么雪下得越来越大呢？”乡镇干部黄 XX 说：“ 旱情对小麦的影响主要体现 在麦
6、苗返青后，只要接下来有充足的降水或者及时浇水，粮食产量应该减产不大。政府已经下文，每亩麦子拨给 10 元灌溉补助”农民称赞政府的措施好，同时对人工降雪赞叹不已，对今年的小麦丰收充满信心。3、截至 13 日 18 时，聊城平均降雪量达 2.5mm，最大降雪出现在冠县城区为 3.6mm。市气象局工作人员介绍，本次降水能进一步缓解聊城市的旱情。4三、人工降雪（水）问题的深入探究1、人类历史上第一场人工降雪二次世界大战期间, 美国通用电气公司聘请本国最早的诺贝尔奖得主朗格缪尔( 1881-1957)博士，研究飞机机翼在穿过云层时结冰的课题。年青的杰瑟夫(1906-1993),正是兰格缪尔博士的助手。他
7、们动身到美国东北部的新罕布什尔州，那里的山峰终年积雪，雪暴频繁。杰瑟夫和兰格缪尔整日在山间严寒空气中工作，逐渐发现，当时气温常常在零摄氏度以下，但在他们周围和脚下缭绕的云朵之中，却没有形成一粒冰晶。这个奇异的现象，深深留在杰瑟夫的脑海里。大战结束后, 杰瑟夫制造了一台小机器，产生类似新罕布什尔州山区云层中的寒湿空气.。 他推测冷空气中不能形成冰晶可能是因为缺少如约翰.埃德肯提到过的结晶中心。杰瑟夫往他的小机器里呼一大口气,然后开始冷却，再往冷空气中投放一点点粉末，比如面粉、糖粉等。杰瑟夫耐心地做了几个月实验，往机器里扔进去他能够想得出来的各种各样的粉末，但是竟然没有一种物质可以形成雪花或雨珠凝
8、结的中心。1946 年 7 月里的一个上午， 杰瑟夫继续耐心地往冷空气里一次次地扔进各种粉末。这时, 杰瑟夫的一个朋友邀清他去吃饭。临走，他把致冷器盖好，口朝上，使较重的冷空气沉到底部不致逃逸出来。因为惦记着机器中的冷空气，杰瑟夫匆匆吃完午饭，回到致冷机旁。一看，温度已经上升到冰点以上。心里一着急，转身找到一点干冰，想用来加快空气降温的过程。 杰瑟夫打开致冷机的盖子，把冒着白汽的干冰扔进去。然后，又往致冷器里长长的吐了一口气。他突然感到眼前一片银5色的光芒闪烁，在射进致冷机的金色阳光里，他看见了无数晶莹的银色晶体在滚动。杰瑟夫立刻明白，这正是他梦寐以求的冰晶。经过了无数次失败，他竟然在偶然的一
9、挥手之间成功了。杰瑟夫发现了干冰作为冷却剂可以造成-40的低温，促使空气直接形成大量冰晶的实验结果。11 月 13 日杰瑟夫在单翼机舱里对马萨诸塞洲西部山上空的一块过冷层云上部播撒了干冰，实施了人类首次对过冷云进行科学的催化试验。撒播干冰后 5 分种内几乎整个云都转化成雪，洁白的雪花从云端飘然而下。2、人工降雪（水）的原理在天空中几乎每天都有变幻多姿的云彩。首先让我们看看云的降水机制。云是空气垂直运动的结果，随着空气的上升，地面的水汽也被夹带着一起上升，在这个过程中，一部分水汽蒸发掉，一部分则升人云中，会冷却而凝结，成为云中水汽的一部分。让我们来看看云的构成。云是由大量飘浮在空中的许许多多肉眼
10、看不见的小水滴或小冰晶组成的，或者由小水滴和小冰晶混合组成。它们的个头很小，大多数直径还不到 1 毫米的百分之一，在 1 立方米的空间中，可以密集地存在几千万甚至几亿个。他们高悬在空中不往下掉，是由于空气中有上升气流在下面顶托，云中水滴或冰晶个头很小，重量很轻，下降的速度非常缓慢。一个直径 20 微米的云滴若从 1000 米的高空掉下来，需要整整 6 个小时。何况云滴在下降过程中还要连闯两个大关：一是冲过上升气流的顶托，另一个是经受住被再一次蒸发掉的危险。只有水汽在云滴上继续进行凝结或凝华，以及云滴间相互碰并，大水滴不断“吃掉” 小水滴，使得体积越来越大，以至大到本身的重量足以克服上升气流的阻
11、力时，才能以雨、雪或其他形态降落到地面上。6从云到雨，实际上就是一个水滴或冰晶成长壮大的过程。云滴变大后从云中降下来，究竟是雨、是雪还是其他形态，这主要决定于云内和云下温度的高低。当云内温度在摄氏零度以上时，云完全由水滴组成，云滴增大后掉下来便是雨。云内温度虽然低于摄氏零度，但云下气层的温度如果仍然高于摄氏零度时，云滴增大后掉下来的虽然可能是过冷水滴、冰晶或雪花，但在通过云下较暖的气层后也会融化为雨滴。来不及完全融化的，就会雨、雪同下，我们把这种现象叫做雨夹雪。只有当云内和云下的气层温度都低于摄氏零度时，掉下来的才是雪花。如何人工降雪：人工增雨最理想的天气是，作业区上空有水汽含量较丰富的积状云
12、，且云层较厚，云顶高度在 6100-12200 米之间，地面有小于 10 公里小时的微风。人工增雨的方法多种多样，有高射炮、火箭、气球播撒催化剂法，有飞机播撒催化剂法，还有地面烧烟法。现在常用碘化银来人工降雪。碘化银是一种黄颜色的化学结晶体，平时作为照相材料里的感光剂使用。碘化银的晶体与雪晶的六角形单体尺寸非常相似，它们单体里的原子排列也十分近似，两者的晶格间距也很接近(碘化银是 4.58 埃，雪晶是 4.52 埃)。因此，把碘化银微粒撒在降水能力较差的云层里，使它“冒名 ”顶替雪晶，便能让云中的水汽和小水滴在 “冒名”的晶体上凝华结晶，变成雪花。使用大炮，把化学药品装在炮弹里，然后用大炮发射
13、到云层里去的。不过这种方法喷撒不均匀，药品浪费较大，增加了人工降雪的成本。还有人把它们装在土火箭里，让火箭飞到云里去喷撒。一般来说，人工降雪比人工降雨的成功率更大。人工降雨可以增加大约 20%的雨量，而在高山高寒地区，人工降雪却能增加 3040%的降水量。这是因为高山高寒地区，温度低，水汽容易达到饱和状态，同时，雪晶比雨滴更容易形成。只要人工给大气增加一些结晶核，比较容易促进降雪。7近几年，气象科学迅速发展。人们根据云雨的形成原理，在干旱季节进行飞机或高炮人工增雨作业，将干冰（固体二氧化碳） 、碘化银、液氮或别的化学药剂播撒到云中，促使云内温度下降，导致冰晶增多、增大而致雨，连连取得成功。3、对未来人工降雪（水）的设想实施人工影响作业后，降雪（水）量的大小，降落区能有效的避开城市、工业区、居民区、娱乐区，降落到农田、草原、森林，能够按照人的意志进行。 “呼风唤雨”的时代即将成为现实。四、课程活动的主要收获、体会1、体会物理知识在生产中的作用2、切身体会到科学技术是第一生产力3、党的“三农”政策是确保农民走上富裕道路，过上幸福生活的根本保障。通过本次活动，充分认识到：政策和科学就是“及时雪” ， “及时雪”已经滋润“干渴田” 。感慨万千，赋诗一首瑞雪兆丰年好雪知时节，当春乃发生。三农政策好，科技保丰登。指导老师评语：签 名：年 月 日8
