空中水資源的開(kāi)發(fā)利用對(duì)大興安嶺林區(qū)生態(tài)建設(shè)的啟示與建議

趙明文

（大興安嶺地區(qū)氣象局，黑龍江加格達(dá)奇 165000）

空中水資源的開(kāi)發(fā)利用對(duì)大興安嶺林區(qū)生態(tài)建設(shè)的啟示與建議

趙明文

（大興安嶺地區(qū)氣象局，黑龍江加格達(dá)奇 165000）

通過(guò)國(guó)內(nèi)外空中水資源的開(kāi)發(fā)利用的實(shí)例，結(jié)合大興安嶺林區(qū)生態(tài)建設(shè)的發(fā)展戰(zhàn)略及氣候特征，針對(duì)大興安嶺林區(qū)作為我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)林區(qū)，國(guó)家生態(tài)安全的重要保障，黑龍江、嫩江等水系及其主要支流的重要源頭和水源涵養(yǎng)區(qū)，以及國(guó)家重要的寒溫帶生物基因庫(kù)，在維護(hù)生態(tài)安全和應(yīng)對(duì)全球氣候變化中發(fā)揮重要作用，提出了空中開(kāi)發(fā)水資源的一些建議和啟示。

空中水資源;開(kāi)發(fā);生態(tài)建設(shè);建議

1 引言

大興安嶺地區(qū)是國(guó)家重點(diǎn)國(guó)有林區(qū)和天然林主要分布區(qū)之一，也是我國(guó)唯一的寒溫帶明亮針葉林區(qū)和國(guó)內(nèi)僅存的寒溫帶生物基因庫(kù)，森林覆蓋率78.7%。截止2009年末，全區(qū)有林地面積665.1萬(wàn)hm2，活立木總蓄積5.14億m3。

大興安嶺地區(qū)為我國(guó)最寒冷地區(qū)，冬寒夏暖，晝夜溫差較大，年平均氣溫-2.5℃，最低溫度-52.3℃。氣候?qū)俸疁貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，冬季異常寒冷，晴燥，降水量很少。全區(qū)30 a平均降水量486.6 mm，降水時(shí)空分布不均，80%集中于溫暖季節(jié),尤其是7、8月份為多。地下永凍層在全區(qū)普遍而廣泛，水分除滯留地表形成大面積沼澤外，大多瀉入江河而排掉，地面涵養(yǎng)水的能力較差。4～6月集中降水還未出現(xiàn)，冬季所留積雪又很快融化消失，加之蒙古旱風(fēng)的作用，地表蒸發(fā)量極大，形成天干物燥的自然現(xiàn)象。所以每年的4～6月份的林地，防火形勢(shì)極為嚴(yán)峻。為此抓住一切有利降水的天氣過(guò)程，不失時(shí)機(jī)地開(kāi)展以抗旱減災(zāi)和水資源開(kāi)發(fā)利用等為目的的人工增雨作業(yè)，增加地面含水量，降低森林火險(xiǎn)等級(jí)，將是大興安嶺地區(qū)現(xiàn)在及未來(lái)森林防火工作的重要手段之一。

2 空中水資源的開(kāi)發(fā)與利用

2.1 人工增雨的基本原理

人工增雨主要是利用自然云的微物理不穩(wěn)定性，在適當(dāng)?shù)脑朴陾l件下，選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)和部位，針對(duì)不同的云，采用相應(yīng)的人工催化技術(shù)方法，通過(guò)人工干預(yù)、催化，給水汽或小水滴以“促進(jìn)力”，使它有能力去吸引另外一些水汽或者小水滴，聚成大水滴或者冰晶和雪晶，從而改變?cè)频巫V分布的均勻性，以利于重力碰并過(guò)程的進(jìn)行，達(dá)到增加降水的目的。

人工增雨作業(yè)的主要設(shè)備有：高炮、飛機(jī)、火箭、無(wú)線電控空儀、氣象雷達(dá)、衛(wèi)星接收系統(tǒng)等，通過(guò)這些催化劑、設(shè)備的應(yīng)用，顯著地提高了人工增雨效果。

2.2 空中水資源開(kāi)發(fā)利用的實(shí)踐

2.2.1 國(guó)外研究狀況及利用情況

美國(guó)加利福尼亞州由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源明顯不足。1976～1987年間，美國(guó)墾務(wù)局等單位聯(lián)合開(kāi)發(fā)云水資源，他們用飛機(jī)上裝置的碘化銀發(fā)生器催化地形云，在人工影響的云區(qū)內(nèi)可產(chǎn)生5萬(wàn)m3的降水。美國(guó)還在科羅拉多的落基山脈、新墨西哥的杰朱治山、華盛頓的卡斯卡達(dá)山、猶他北部的瓦桑奇山等地進(jìn)行過(guò)人工影響地形云降水試驗(yàn)，取得了增加降水15%～20%的效果。1975年，以色列在其北部開(kāi)始了以增加水資源為目的的人工增雨作業(yè)計(jì)劃，達(dá)到相對(duì)增雨13%～15%的效果。從經(jīng)濟(jì)分析來(lái)看，每噸降水成本約合4美分，合人民幣0.32元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 國(guó)內(nèi)研究狀況及利用情況

2.3.1 人工增雨規(guī)模居世界之冠，效果顯著

2003年全國(guó)已有30個(gè)省、自治區(qū)、直轄市的1 862個(gè)縣在開(kāi)展長(zhǎng)年的人工影響天氣作業(yè)，形成了地面催化，高炮、火箭、飛機(jī)人工增雨立體網(wǎng)絡(luò)體系。目前擁有人工影響天氣專用飛機(jī)30架，高炮6 929門，各種類型火箭發(fā)射架3 804臺(tái)，從事作業(yè)人員達(dá)3.5萬(wàn)余人，人工影響天氣作業(yè)規(guī)模居世界首位。1975～1986年福建古田水庫(kù)開(kāi)展的高炮人工增雨試驗(yàn)表明，可增雨24%。1990～1995年河北省的飛機(jī)人工增雨研究分析表明，可增雨18%。1998～2003年北京市一共用飛機(jī)進(jìn)行了22次液氮人工增雨作業(yè)，共增加了8.98億m3降水，相當(dāng)于每年增加53個(gè)昆明湖的水量，北京人工增雨的投入產(chǎn)出比高達(dá)1/90。人工增雨l m3水花費(fèi)不到5分錢?？梢钥闯觯斯ぴ鲇瓴粌H在抗旱減災(zāi)中起到巨大作用，而且為緩解水資源短缺和生態(tài)建設(shè)等方面發(fā)揮了重要作用。

2.3.2 實(shí)施空中取水戰(zhàn)略，建設(shè)人工增雨基地

我國(guó)西部?jī)?nèi)陸嚴(yán)重缺水，開(kāi)發(fā)利用大氣云水資源成為一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。針對(duì)青海省黃河上游云水資源條件好、有利于開(kāi)發(fā)利用和解決黃河下游斷流問(wèn)題，加之該省多年的人工降雨經(jīng)驗(yàn)，國(guó)家氣象部門在開(kāi)展云水資源調(diào)查和研究后，決定在青海省建設(shè)全國(guó)第一個(gè)云水資源開(kāi)發(fā)基地。首期作業(yè)區(qū)約1萬(wàn)km2，目標(biāo)是每年增加雨水30%。1997～2000年間，青海省在黃河上游約3.5萬(wàn)km2的區(qū)域內(nèi)實(shí)施人工增雨作業(yè)，共增加降水60億m3，其中為黃河增加徑流13億m3，不僅緩解了黃河下游的斷流狀況，而且增加了梯級(jí)水庫(kù)的蓄水量，減低了水力發(fā)電的單位成本，對(duì)當(dāng)?shù)丶包S河下游地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)起到了重要作用。這一項(xiàng)目的建成將成為中國(guó)最先進(jìn)的國(guó)家級(jí)人工增雨基地，并成為今后建設(shè)國(guó)內(nèi)其他基地的示范。

3 啟示與建議

人工增雨工程除可增加降水資源外，還具有改善生態(tài)環(huán)境作用。在實(shí)施退耕還林、退耕還草工程時(shí)，如果結(jié)合適當(dāng)?shù)娜斯ぴ鲇?，?huì)有利于植被的快速恢復(fù)。如果增雨能和地面的植樹(shù)造林活動(dòng)相配合，則能取得相當(dāng)顯著的效果。

大興安嶺地區(qū)從2002年起截至目前，共引進(jìn)了19臺(tái)人工影響天氣車載防雹增雨火箭發(fā)射系統(tǒng)，開(kāi)始大力開(kāi)發(fā)空中水資源。并于2005年底建成了加格達(dá)奇多普勒雷達(dá)基地，大大提高了空中水資源的開(kāi)發(fā)利用能力。但因財(cái)力、物力的制約，以增加水資源為目的的空中水資源開(kāi)發(fā)利用工作開(kāi)展較少，規(guī)模化程度和科技水平不高，還沒(méi)有從戰(zhàn)略的高度來(lái)認(rèn)識(shí)開(kāi)發(fā)利用空中水資源的重要性和必要性。為此提出以下建議：

（1）建立一支高素質(zhì)的人工影響天氣科技人才隊(duì)伍。科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，而人才是科學(xué)技術(shù)的第一要素。因此隨著科技進(jìn)步以及先進(jìn)設(shè)備的不斷更新，通過(guò)培訓(xùn)和引進(jìn)人才建立一支高素質(zhì)的人工影響天氣科技人才隊(duì)伍是科學(xué)地開(kāi)發(fā)利用空中水資源的根本保證。

（2）結(jié)合林區(qū)生態(tài)建設(shè)，建設(shè)現(xiàn)代化的人工增雨基地。圍繞生態(tài)功能區(qū)建設(shè)和推進(jìn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展這兩大主要任務(wù)，不斷加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，努力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建生態(tài)文明體系，使大興安嶺的生態(tài)更優(yōu)良、產(chǎn)業(yè)更優(yōu)化、環(huán)境更優(yōu)美、生活更富裕。這是大興安嶺林區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，也是開(kāi)發(fā)空中水資源工作面臨的新任務(wù)。因此要加大人工影響天氣資金投入力度，建立人工增雨防雹指揮中心、云水資源監(jiān)測(cè)探測(cè)系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)、空中水資源預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)系統(tǒng)、人工增雨防雹作業(yè)指揮系統(tǒng)、林火遙感信息中心等由多個(gè)子系統(tǒng)組成的現(xiàn)代化的人工影響天系統(tǒng)。為林區(qū)生態(tài)建設(shè)提供有力的空中水資源開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)保證。

（3）適應(yīng)新形勢(shì)，加大開(kāi)展人工增雨作業(yè)規(guī)模。隨著大興安嶺地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增加以及氣候變化的影響，水資源短缺日趨嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，嚴(yán)重影響著廣大人民群眾的生活。因此在空中水資源開(kāi)發(fā)和利用上要加大人工增雨作業(yè)的規(guī)模，抓住一切有利降水的天氣過(guò)程，采取多種手段，精心組織，科學(xué)設(shè)計(jì)，不失時(shí)機(jī)地開(kāi)展以抗旱減災(zāi)和水資源開(kāi)發(fā)利用等為目的的人工增雨作業(yè)。

（4）建立水資源利用立體保障體系，豐富空中水資源開(kāi)發(fā)內(nèi)容。綜合考慮空中水資源的開(kāi)發(fā)與地表水資源的調(diào)配、利用，逐步形成空中水與地表水、地下水相結(jié)合的三層立體水資源保障體系。人工影響天氣服務(wù)由為農(nóng)業(yè)抗旱、防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)向合理開(kāi)發(fā)利用空中水資源、防災(zāi)減災(zāi)、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和提高人民生活質(zhì)量服務(wù)拓展，由旱季作業(yè)向有利于調(diào)蓄水資源的其他季節(jié)作業(yè)拓展，由旱區(qū)作業(yè)向江河、庫(kù)區(qū)水域源頭作業(yè)拓展。隨著投入的加大和技術(shù)手段的進(jìn)一步完善，科學(xué)化、規(guī)?；娜斯ぴ鲇昙夹g(shù)將是新世紀(jì)緩解水資源短缺的一項(xiàng)重要的開(kāi)源措施。科學(xué)地開(kāi)發(fā)利用空中水資源，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，都具有十分重要和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

1002－252X（2010）04－0033－01

2010－8－6

趙明文（1971-），男，安徽省濉溪縣人，黑龍江省教育學(xué)院，本科生，工程師.