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人工影响天气 第四章 云雾的形成 ——核化理论 成核作用 核化过程：形成云雾质粒的过程。 自发核化 （同质核化）：单一相态分子中没有 其它物质存在时发生的核化过程。 对水而言，水汽以几个水分子集合体为中心聚集成 液体（凝结）或固体（凝华），或者以过冷却水中 的水分子集体为中心形成冰晶（冻结）。如把这些 微小的水分子集合体看成核，则这种无异质核存在 时的核化现象称为自发核化或同质核化。同质是指 结成的核心不是异性物质，都是水分子的意思。上 述三种过程的自发核化分别称为：同质凝结核化、 同质凝华核化和同质冻结核化。 异质核化：有异质核存在时的核化现象。 2 成核作用 气溶胶粒子按核化方式分类： 凝结核：能使空中水汽依附而成为液态水滴的微粒， 实际大气中能凝结长大为云滴的凝结核称为云凝结 核CCN ； 凝华核：指能使空中水汽依附而成为冰晶的微粒； 冻结核：指能使空中过冷却水滴冻结的微粒。冻结 核可分为两种，A ：浸润冻结核；B：接触冻结核。 冰核：凝华核、冻结核都称为冰核(成冰核) 混合核：兼起两种核化作用的核。 3 成核作用 异质核化：有异质核存在 时的核化现象。 4 同质凝华核化 核化率、活化率或成核率  单位时间单位体积中形成活化核（能够稳定存在并 增长的水滴胚胎）的数目  临界核化率：J=1 cm-3s-1 凝结过程：对应的饱和比常被称为临界饱和比或阈 湿 认为一旦达到这个临界饱和比，水滴会以不连续的方式大 量出现。 5 同质凝结核化  1897年，Wilson令一个内含纯净无杂质的且相 对湿度为100%的空气云匣发生膨胀，第一次发现 在膨胀冷却到相对湿度达800％以上时，才出现自 发凝结现象。 在这样大的相对湿度下，水汽分子才能克服由于温 度和密度造成的微观起伏，自发地排列成团，形成 微水滴。  同质凝结核化发生的相对湿度界限，称为阈湿。 结论：自然条件下不可能出现水汽同质核化凝结形 成水滴。 6 同质凝华核化  同质凝华核化比同质凝结核化困难得多，当饱和比 达6.748时，冰胚产生率也仅为3.4 ×10-52 3 /cm s。 Ostwald等级规律 （1902）：一个水汽过饱和 相并不直接转变为最稳态(冰)，而是先转变为次稳 态（或亚稳态），即过冷却水。  1940年Krastanow计算认为温度低于-65℃时， 水的相变并不按上述规律，而却能直接转化为冰。  1963年Dufour和Defay指出：Krastanow的 结果是错的，因为他所用的数据有误。 现在发现，至少在温度高于-100℃的范围内，自 发凝华核化过程不会违反Ostwald的等级规律。 7