吉木乃縣薩吾爾山區(qū)設(shè)置地面煙爐的可行性及布設(shè)位置研究

胥執(zhí)強(qiáng) 荊海亮 阿麗旦 鄒琳

摘 要：根據(jù)吉木乃縣薩吾爾山區(qū)烏拉斯特河流域上、下游降水資料分析，薩吾爾山海拔1400～3000m，降水量在360～430mm之間，薩吾爾山是吉木乃縣所有水系的發(fā)源地，降水天氣過程多，同時地形云資源豐富。在烏拉斯特河流域1400～2600m處西側(cè)和東側(cè)支流河谷帶放置煙爐，沿河谷上升氣流可把碘化銀煙粒送至云中，進(jìn)行催化增雨（雪）。利用地面煙爐在薩吾爾山實施人工增雨（ 雪）作業(yè)，在源頭增加降水，形成徑流，緩解水資源短缺。

關(guān)鍵詞：吉木乃縣；煙爐增水；必要性；可行性

中圖分類號：P481 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180233206

吉木乃縣位于新疆維吾爾自治區(qū)西北部，西與哈薩克斯坦接壤，為“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”北通道，同時也是新疆地表水資源最少的干旱貧水縣，水資源的匱乏成制約縣域經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展的?？h域南部薩吾爾山吉木乃全縣所有水系的發(fā)源地，降水天氣過程多，是開展人工影響天氣作業(yè)條件最佳區(qū)域。而地面燃燒爐作為一種新型的人工增雨（雪）作業(yè)工具，具有作業(yè)成本低、 不受空域限制、遠(yuǎn)程自主作業(yè)等優(yōu)點，備受社會各界的關(guān)注。地面煙爐燃燒產(chǎn)生的碘化銀煙粒，需要依賴上升氣流的攜帶才能進(jìn)入的云層，起到增雨（雪）的作用 。

本文從吉木乃縣缺水的現(xiàn)狀、邊境地區(qū)人工增水作業(yè)的要求、增水作業(yè)工具的優(yōu)缺點、吉木乃縣的氣候資料，分析布設(shè)地面增水煙爐的必要性；根據(jù)薩吾爾山區(qū)降水特點、地理位置和空中水汽、抬升動力條件，分析在薩吾爾山區(qū)烏拉斯特河上游河谷放置地面煙爐的可行性。

1 設(shè)置地面增水煙爐的必要性

1.1 水資源極度缺乏

吉木乃縣是新疆突出的干旱貧水縣，吉木乃諸小河是基本的水源，均為季節(jié)性河流，年徑流甚微，地表水資源極為匱乏。地下水做為戰(zhàn)略性的資源儲備，其資源量十分有限，縣內(nèi)地下水位呈現(xiàn)下降趨勢，地下水資源量嚴(yán)重不足。薩吾爾山區(qū)自然降水是河水徑流的主要來源，山區(qū)來水不穩(wěn)定使水庫水量季節(jié)性變化大，導(dǎo)致干旱災(zāi)害時有發(fā)生。只有在河流源頭進(jìn)行人工增水作業(yè)，形成徑流，才能緩解水資源的短缺。

1.2 生態(tài)環(huán)境保護(hù)迫切需求

薩吾爾山區(qū)的沼澤濕地和高山草甸是吉木乃縣水源的涵養(yǎng)地，由于氣候變暖，加之長期缺水，濕地日益縮減，縣域北部庫木托拜沙漠沙化面積逐步擴(kuò)大，干旱、大風(fēng)災(zāi)害頻繁發(fā)生。而薩吾爾山西端的木斯島冰川，通過中國科學(xué)院寒旱所2014年科考發(fā)現(xiàn)，1959—2013年薩吾爾山冰川面積由17.69km2退縮為10.13km2，共退縮7.56km2，退縮率42.74%，持續(xù)退縮趨勢嚴(yán)重。因此，在薩吾爾山區(qū)進(jìn)行人工增水，對保護(hù)和改善冰緣區(qū)濕地及木斯島冰川，維系下游拉斯特河谷次生林生態(tài)平衡具有重要意義。

1.3 作業(yè)工具對比分析

當(dāng)前人工影響業(yè)天氣作業(yè)工具從作業(yè)催化劑運載工具分機(jī)載空中播撒和地對空（箭載、彈載和煙爐）播撒2類?，F(xiàn)主要使用飛機(jī)、火箭、高炮，飛機(jī)是人工增雨作業(yè)的首選工具，具有催化劑利用效率高、播撒面積大等優(yōu)勢。高炮、火箭適合于對流云增雨作業(yè)，具有機(jī)動靈活、發(fā)射高度高等特點。由于薩吾爾山是東西走向的斷塊跨國山脈，西與天氣上游的哈薩克斯坦接壤，中哈邊境區(qū)域是吉木乃縣諸小河發(fā)源地，但受國家邊境管理要求，邊境區(qū)域不能使用飛機(jī)、火箭、高炮進(jìn)行人工增雨作業(yè)。

鑒于以上原因，使用一種不受空域限制，可自主科學(xué)布點和指揮的增水作業(yè)工具是十分必要和可行。而地面碘化銀增水煙爐不受空域限制，可以全天候、長時間、連續(xù)、大劑量的作業(yè)，還具有節(jié)省人力、維護(hù)方便、安全可靠等優(yōu)點，通過遠(yuǎn)程遙控點燃煙爐里安裝的碘化銀煙條，利用上升氣流作載體入云催化增雨； 因此，煙爐非常適合邊境山區(qū)人工增雨作業(yè)，且對山區(qū)地形云作業(yè)效果更好。

2 薩吾爾山區(qū)地理位置的可行性

吉木乃縣薩吾爾山橫亙于縣城南部，是一條東西走向的斷塊跨國山脈，作為天山和阿爾泰山中間的薩吾爾山區(qū)，是西準(zhǔn)噶爾西部山地中最高之山，也是縣境內(nèi)地勢最高之處。我國境內(nèi)部分約100km，其西端在哈薩克斯坦境內(nèi)，東端余脈延伸至烏倫古湖。大部分山區(qū)海拔在1500～3000m左右，最高峰是海拔3835m的木斯島冰川。是吉木乃縣唯一的賴以生存的水源地，也是重要水源涵養(yǎng)地和綠色儲備地。薩吾爾山山谷密布，溝壑縱橫，諸小河水系均發(fā)源于薩吾爾山區(qū)。因此，被當(dāng)?shù)厝罕姺Q為“母親山”。

薩吾爾山區(qū)位于全國天氣的上游，天氣過程頻繁，同時地形云資源豐富，是適合開展人工影響天氣作業(yè)條件最佳區(qū)域?？h域最大河流烏拉斯特河發(fā)源自該山西段邊境區(qū)域，煙爐選址位于烏拉斯特河上游西側(cè)支流和東側(cè)支流河谷，河谷南北走向，長度約為17km，海拔在1500～2600m之間，位于吉木乃縣天氣上游，西側(cè)鄰哈薩克斯坦，東側(cè)為吉木乃諸小河流上游。河谷距離縣城約50km，有牲畜轉(zhuǎn)場牧道通往河谷沿線，使用北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行通訊，通過計算機(jī)遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)焰條的遙控檢測、點火和煙霧的自動播撒。是薩吾爾山區(qū)最理想的放置位置。

3 使用煙爐增雨（雪）的可行性

3.1 空中水汽條件分析

新疆中高層的空中水汽資源非常豐富，作為天山和阿爾泰山中間的薩吾爾山區(qū)也具備形成降水的空中水汽條件，歐洲大陸咸海地區(qū)和西北方的北冰洋較冷空氣會滯留在阿爾泰山和薩吾爾山之間，加之薩吾爾山本身良好的植被也蘊含有豐富的水源。從近年氣候變化趨勢看，該山區(qū)云的厚度和含水量總的變化趨勢均是上升的，有利于開展人工增水。

3.2 抬升動力條件

吉木乃縣地處中高緯度地區(qū)，大氣波動多，長波中常伴隨中小尺度系統(tǒng)，天氣過程頻繁。在夏季薩吾爾山區(qū)常出現(xiàn)局地對流天氣，薩吾爾山也處于上升氣流控制下，具備一定的抬升動力條件，豐富的降水量及大量冰川的存在就是抬升運動的結(jié)果。因此，該區(qū)域地形抬升作用明顯，具有一定的產(chǎn)生降水的環(huán)流和動力條件。

3.3 降水資料分析

根據(jù)烏拉斯特流域下游低山區(qū)的烏拉斯特村站（海拔1400m）至高山區(qū)冰川站（海拔3000m）降水資料分析，海拔1400～3000m降水量在360～430mm之間，分別位于烏拉斯特流域上游及中游，這是水汽含量較為豐富的高度也是適合人工增水的高度。據(jù)冰川區(qū)域站資料顯示，山區(qū)月最多降水日數(shù)20d，大于80%量的降水云層月最多日數(shù)24d，年平均降水量為434mm；這說明在該地區(qū)空中水汽資源豐富，實施人工增水的潛力巨大。

3.4 雷達(dá)資料分析

通過2016年6—8月縣城數(shù)字化雷達(dá)55場天氣過程回波圖分析，6—8月薩吾爾山區(qū)僅中強(qiáng)度局地強(qiáng)對流天氣過程有11次；受山區(qū)地形遮擋，未探測到的山谷地形云降水云系幾乎2～3d就有1次。據(jù)宏觀觀測，地形云系會順河谷地勢抬升向上攀升發(fā)展。無論系統(tǒng)性云系還是局地強(qiáng)對流天氣過程均自西向東從哈薩克斯坦境內(nèi)移入我國境內(nèi)，依次途經(jīng)薩吾爾山區(qū)烏拉斯特河、塔斯特河諸小河上游，到薩吾爾山余脈逐漸消亡。說明夏季山區(qū)局地對流天氣多，容易輸送煙爐碘化銀顆粒入云，有利于在諸小河上游自西向東進(jìn)行催化作業(yè)。

4 結(jié)論

薩吾爾山區(qū)是吉木乃縣諸小河水系均發(fā)源地，位于全國天氣的上游，天氣過程頻繁，同時山谷密布，溝壑縱橫，地形云資源豐富，為吉木乃縣降水的高值區(qū)，是吉木乃縣開展人工影響天氣作業(yè)條件最佳區(qū)域。

地面增水煙爐是一種新型人工增水作業(yè)工具，具有不受空域限制、自主指揮作業(yè)等優(yōu)點。薩吾爾山區(qū)位于邊境地區(qū)，又處于全國天氣上游，適宜實施地面增水煙爐進(jìn)行人工增水作業(yè)，具有明顯的實用性、良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

烏拉斯特河上游位于薩吾爾山西段，適宜在1400～2600處烏拉斯特河西側(cè)支流和東側(cè)支流的河谷布設(shè)煙爐，沿河谷的上升氣流可將碘化銀顆粒送入云中，通過雷達(dá)指揮作業(yè)，自西向東對諸小河上游進(jìn)行催化作業(yè)，能增加中高山區(qū)域降水，形成徑流，緩解水資源短缺。

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作者簡介：胥執(zhí)強(qiáng)（1980-），男，工程師，主要從事氣象服務(wù)及應(yīng)用工作。