空中調(diào)水 到底是創(chuàng)新還是神話

李鵬

用人工干預(yù)方式改變大氣水汽分布，把長(zhǎng)江流域的水資源調(diào)往黃河流域，這就是科學(xué)家提出的“天河工程”，這究竟是創(chuàng)新構(gòu)想還是當(dāng)代神話？

每年一到夏天，中國(guó)南方很多地方就會(huì)飽受洪澇災(zāi)害的困擾，而在中國(guó)的西北，缺水干旱依舊是一種常態(tài)。有沒有可能把中國(guó)南方過(guò)多的雨水資源調(diào)一些到北方？這樣的想法聽起來(lái)有一些瘋狂，可中國(guó)的一支科學(xué)家團(tuán)隊(duì)卻下定決心來(lái)試一把了。

這個(gè)科研團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)銜者是中國(guó)科學(xué)院院士、青海大學(xué)校長(zhǎng)王光謙，從2014年底開始，他帶領(lǐng)的主要由清華大學(xué)、青海大學(xué)兩所大學(xué)研究人員構(gòu)成的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)就啟動(dòng)了這個(gè)構(gòu)想。他們給這個(gè)項(xiàng)目取了一個(gè)名字——“天河工程”，實(shí)際上就是一種跨流域調(diào)水新模式。

王光謙說(shuō)，在大氣邊界層至對(duì)流層范圍內(nèi)，也就是大氣層中10公里以下的中低層，存在穩(wěn)定和有序的水汽輸送通道，他們將其形象地稱為“天河”。

“天河工程”也是一個(gè)比喻說(shuō)法，通俗地說(shuō)，就是通過(guò)空中搬運(yùn)水汽到干旱地區(qū)降雨，供給缺水地區(qū)以水，滿足人們的生活和生產(chǎn)需求。

在空中實(shí)施調(diào)水

2016年9月9日至11日，“天河工程”論證啟動(dòng)會(huì)暨第一次專家組會(huì)議在青海省西寧市舉行，項(xiàng)目旨在科學(xué)分析大氣中存在的水汽分布與輸送格局，進(jìn)而采取人工干預(yù)手法，實(shí)現(xiàn)不同地域間大氣、地表水資源再分配。

在該工程的構(gòu)想中，課題組認(rèn)為可在中國(guó)三江源的黃河流域和長(zhǎng)江流域的分水嶺實(shí)行空中調(diào)水，改變?cè)扑Y源在兩個(gè)流域間的轉(zhuǎn)化，以增加黃河流域的降水量。

三江源是青藏高原上長(zhǎng)江、黃河和瀾滄江的源頭匯水區(qū)域?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)，本來(lái)大多涌向東南的水汽在這里要經(jīng)過(guò)黃河流域和一部分內(nèi)流區(qū)。王光謙等研究人員構(gòu)想，如果能在水汽涌向東南長(zhǎng)江流域之前就“攔截”下一部分，沿著黃河干支流送往北方，就可以在不修建地面渠道的情況下達(dá)到“南水北調(diào)”的效果。

在氣象學(xué)中，衡量水汽輸送大小的物理量是“水汽通量”，表示在單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一單位面積的水汽量。三江源高空的水汽輸送情況如何呢？

青海省氣象局研究員級(jí)高級(jí)工程師李生辰等人，利用由美國(guó)氣象環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）和美國(guó)國(guó)家大氣研究中心（NCAR）聯(lián)合制作的NCEP/NCAR再分析資料和青藏高原三江源地區(qū)的降水資料，分析了三江源地區(qū)的水汽輸送特征。研究表明：在東亞和印度季風(fēng)驅(qū)動(dòng)下的西南暖濕氣流是三江源地區(qū)空中主要水汽來(lái)源，其次是來(lái)自西邊界中東高壓中的偏西氣流和西風(fēng)帶中的偏北氣流，這3種大尺度環(huán)流背景的氣流匯集到三江源區(qū)，使該地區(qū)6—9月處在水汽輻合區(qū)內(nèi)，同時(shí)在高原大地形的動(dòng)力作用下，三江源地區(qū)近地面層天氣系統(tǒng)帶來(lái)源源不斷的降水，為這一區(qū)域形成江河源頭創(chuàng)造了條件。

王光謙研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，如果“天河工程”能夠在人工干預(yù)天氣的技術(shù)上，有效利用南邊界甚至西、北邊界的水汽輸送，那么就“有望每年在青藏高原的三江源地區(qū)增加降水25億立方米”。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是利用黃河上源偏西南的這一地理特性，選擇恰當(dāng)?shù)奈恢酶闳斯そ涤?，把東南用不完的水汽提前轉(zhuǎn)移到黃河流域。這相對(duì)于黃河每年600多億立方米的徑流量，相對(duì)南水北調(diào)（中線）每年95億立方米的規(guī)劃流量，已經(jīng)相當(dāng)不可忽視了。

另外在三江源北面的祁連山和柴達(dá)木地區(qū)，由于高空的水汽輸送相對(duì)較少，“天河工程”預(yù)期可以實(shí)現(xiàn)的年增水分別在“2億和1.2億立方米”。記者了解到，這也是“十三五”期間，“天河工程”規(guī)劃的調(diào)水目標(biāo)，而根據(jù)他們的設(shè)想，“天河工程”中遠(yuǎn)期有望實(shí)現(xiàn)每年跨區(qū)域調(diào)水50億立方米，這大約相當(dāng)于300個(gè)西湖的蓄水量。這樣宏偉的目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)么嗎？

三種可參考的模板

科研人員現(xiàn)在提出的“天河工程”設(shè)想有三種可以參考的模板：一是神話；二是人工影響天氣技術(shù)，即通過(guò)科學(xué)手段實(shí)施人工降雨、人工增雨作業(yè)；三是改造當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境形成新的天地水循環(huán)系統(tǒng)。

神話的模板以《西游記》的描寫為典型。在車遲國(guó)里，孫悟空幫師父求雨，請(qǐng)來(lái)雨神，后者挾持幾朵云彩到車遲國(guó)就降下雨來(lái)。這種神話的調(diào)水非常完美，不僅可以確定降雨地點(diǎn)、降雨量，還能確定降雨的時(shí)辰。

人工增雨通常是以飛機(jī)或?qū)棡檩d體，向大量的積雨云中撒播催化劑（鹽粉、干冰或碘化銀等），成為云中水滴的凝聚核，使水滴在其周圍迅速凝聚，增大到一定程度后降落到地面，形成降水。

第三種方式是重造自然的水循環(huán)系統(tǒng)。云南的哈尼梯田倒是一個(gè)典型的例子。這里森林、村寨、梯田、水系“四素同構(gòu)”，形成了一套生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，這些其實(shí)不是天然形成的，而是哈尼族人民世世代代開山鑿石創(chuàng)造出來(lái)的。與其他梯田不同，哈尼梯田的灌溉不是通過(guò)抽水，而是通過(guò)一套自然水循環(huán)系統(tǒng)：在亞熱帶季風(fēng)氣候下，紅河及山腳水渠蒸發(fā)的水汽在沿著哀牢山上升的過(guò)程中，與來(lái)自南邊海洋上空溫暖而濕潤(rùn)的氣流相遇，由于氣流隨氣溫的逐漸下降而冷凝成霧和雨，降落到原始森林，形成涓涓細(xì)泉下泄江河。哈尼人在靠近森林的地方挖筑大溝，把下泄之水悉數(shù)截流，引大溝之水灌溉梯田，水又沿層層梯田注入江河，在這個(gè)過(guò)程中，稻田、溝渠和河道中的水再度蒸發(fā)升空，形成了一個(gè)完整的水系循環(huán)。

在三種模板中，第一種當(dāng)然只是人類美好的愿望而已。第三種方式的實(shí)現(xiàn)具有一定的偶然性，其發(fā)生完全是個(gè)小概率事件，并且跨越的地區(qū)和空間不大。王光謙等科研人員能夠使用的也只有人工影響天氣技術(shù)了，這是現(xiàn)在我們國(guó)家可以在一定范圍內(nèi)實(shí)施的技術(shù)。

而現(xiàn)在，王光謙院士等科研人員要通過(guò)天河實(shí)現(xiàn)不同地域之間的水的搬運(yùn)，科研人員要通過(guò)對(duì)大氣中水汽含量及遷徙路線的監(jiān)測(cè)，掌握水汽遷徙規(guī)律，并在有條件的地區(qū)進(jìn)行人工干預(yù)，把能夠形成降雨的水汽搬遷到缺水的北方地區(qū)。這在現(xiàn)有的科技水平下能夠做到嗎？

人工增雨對(duì)氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)有多大影響？

專家們認(rèn)為，如果跨區(qū)域的水汽搬運(yùn)沒有辦法解決，“天河工程”就無(wú)法實(shí)施?，F(xiàn)在關(guān)鍵的問題是，中國(guó)氣象學(xué)界有專家認(rèn)為這樣的工程在現(xiàn)有科技水平上根本就做不到。

“現(xiàn)在的確有人工增雨、人工降雨式的人工影響天氣作業(yè)，但是都有能夠形成降雨的前置條件，就是空中必須要有云，要有大量富含水汽的云，并且一般也只有10%～20%的增量，如果天上沒有云和水汽，撒播再多的催化劑也變不出雨水?！北本┦袣庀缶盅芯繂T吳正華在接受記者采訪時(shí)表示。

吳正華同時(shí)強(qiáng)調(diào)，這種作業(yè)目前人類還只能小范圍內(nèi)予以實(shí)施，比如在5平方公里、10平方公里的范圍進(jìn)行操作，但是大范圍內(nèi)，比如要想將海淀中心區(qū)下的雨趕到昌平中心區(qū)去下，現(xiàn)在我們的技術(shù)還做不到。

“因?yàn)槌缓脑浦腥龃呋瘎?，是將氣態(tài)的水汽變成液態(tài)的水滴，其要么就是其凝聚成的水滴降下來(lái)了，要么就是作業(yè)無(wú)效，人工降雨、人工增雨作業(yè)效果一般不可能影響到太遠(yuǎn)的地方去。而三江源地區(qū)這樣跨度達(dá)到上萬(wàn)平方公里以上的區(qū)域的空中調(diào)水構(gòu)想，更是難上加難?！眳钦A說(shuō)。

吳正華提出疑問，在三江源的長(zhǎng)江流域人工增雨、降雨作業(yè)，云和水汽怎么調(diào)往黃河流域？用什么方式來(lái)調(diào)呢？云和水汽不是你想往什么地方調(diào)它們就會(huì)朝那里跑的。

其實(shí)這些年，已經(jīng)有不少人提出過(guò)通過(guò)轉(zhuǎn)移水汽的空中調(diào)水方案，但是因?yàn)槿狈刹僮餍?，最后都不了了之。?jù)報(bào)道，為了開發(fā)空中的大氣水資源，安徽、吉林、遼寧、四川、河南等地紛紛投入巨資拋出“空中水庫(kù)”計(jì)劃，為大規(guī)模地開發(fā)大氣水資源做準(zhǔn)備，但并沒有取得多大的效果。

中國(guó)氣象科學(xué)研究院人工影響天氣研究所高級(jí)工程師張紀(jì)淮也對(duì)記者表示，2008年北京奧運(yùn)會(huì)，為了保證8月8日晚上鳥巢的開幕式不下雨，北京市當(dāng)天動(dòng)用了10架飛機(jī)、1100多發(fā)火箭彈在北京市及北京市周邊實(shí)施大規(guī)模的人工消雨作業(yè)，也才消掉了鳥巢周邊及北京市部分城區(qū)當(dāng)晚的降雨，盡管讓下雨的位置發(fā)生了一些移動(dòng)，但并沒有能夠做到大范圍的消雨，同樣，如此規(guī)模的人工增雨作業(yè)也不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。

中國(guó)氣象科學(xué)研究院的一位專家表示，目前針對(duì)空中云水資源的開發(fā)還有很多問題不能解決。“雖然目前我國(guó)人工增雨作業(yè)已經(jīng)進(jìn)行了幾十年，但是依舊處在一種實(shí)驗(yàn)階段，對(duì)人工增雨的具體運(yùn)行機(jī)制我們還不是很清楚。大范圍改變和控制云水資源的分布不可能，這需要改變地球上的熱力場(chǎng)分布，不僅一個(gè)國(guó)家做不到，從目前來(lái)講，就是全世界聯(lián)合起來(lái)也做不到?！?該專家表示，要是這個(gè)問題能夠解決，我們的沙漠就要變綠洲了。

“云的運(yùn)動(dòng)是大自然中氣流運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，就現(xiàn)在而言，我們?nèi)祟惖娜斯ぴ鲇曜鳂I(yè)對(duì)氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)的影響是非常小的?！睆埣o(jì)淮說(shuō)，人工增雨是一項(xiàng)科學(xué)，我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到它的作用，但是也不能過(guò)于夸大，并產(chǎn)生一些異想天開的幻想，目前一些地方過(guò)于夸大人工增雨作用的苗頭需要予以注意?！按笞匀挥兴约旱倪\(yùn)行規(guī)律，很多人夢(mèng)想著如同神話中說(shuō)的一樣能夠呼風(fēng)喚雨，這是很不現(xiàn)實(shí)的，這是應(yīng)該予以破除的科學(xué)迷信?！?/p>