作者:杨舒 来源:光明日报 发布时间:2015/8/14 11:05:34
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水资源严重短缺 科学家试向天空要“云水”

 

盛夏未过,北方很“渴”。一场大旱自今年入夏以来席卷我国东北、华北等地区,地下水超采、河流断流、水库蓄水量持续不足甚至干涸,水资源的严重短缺迫使人们将目光投向了天空中的云朵。作为重要的气候资源,云水资源经过多年的开发利用,对于缓解干旱,补充陆地水资源发挥着怎样的作用?它能否成为我国未来解决水资源短缺之困的重要力量?

云水资源储量超过7个三峡水库

“所谓空中云水资源,是指存于大气中的液态水和固态水总量,是通过人工干预可以直接开发利用的水资源。”中国气象局人工影响天气中心研究员姚展予表示。1946年,美国科学家文森特·谢弗通过实验证明,如果在低于0℃的云层里人为地使用少量催化剂,就能使云中增加许多冰晶,合并增大后掉出成为雨滴。由此,利用云水资源的人工增雨(雪)活动在世界各地陆续开展。

“云水资源主要集中在对流层大气的中低层的云中。”中国气象局人工影响天气中心研究员周毓荃告诉记者,在地域上我国云水资源分布不平衡,初步研究表明,我国西南、东南等区域云水资源较为集中,北方特别是新疆、内蒙古等地区云水资源总量相对较少;在时间分布上,各区域云水资源总量均有明显的季节差异,但从现有技术手段评估而言,储量依然十分巨大。

中国气象局相关统计数据表明,我国平均年云水资源(含水汽)约为22万亿吨,是年平均降水量的近4倍,降水效率仅28%左右(西北地区仅15%左右),而87%的云水资源却最终流出我国上空。目前,我国年均人工增雨量约为500亿吨左右,不足年降水量的1%,一次人工增雨作业一般能增加10%~20%雨量。按照目前技术水平,如果能够充分开发全国的空中云水资源,人工增雨潜力约超过每年2800亿吨。

曾有媒体做过这样的计算,三峡水库175米蓄水位的总库容近400亿立方米,2800亿吨空中云水资源竟相当于7个三峡水库。

云水资源可有条件地开发

人类向空中的云朵索取水资源,是否违背了自然规律?科学家经过多年研判,给出了否定的答案。

“科学证明,云水资源是一种可再生资源。”周毓荃表示,地球水循环系统周而复始,大气降水实际上来自海洋和陆地水的蒸发;水汽上升,在天空冷却凝结成云,再以雨、雪等形式降落到地面,渗入土壤,或形成径流汇入江河湖海;水再次蒸发,补给大气水汽,循环不已。此外,人工增雨作业常常是方圆几十公里的微尺度,其影响范围之小并不会影响到整个气候系统。且目前的催化剂以碘化银为主,含量很小,不会对环境造成污染。

“需要强调的是,人工增雨并非‘人工降雨’,不是所有的云都可以用来‘播雨’,所以有时很干旱但无法做到人工增雨。”姚展予介绍,云水资源需要科学评估,晴天或天上的云很薄不具备作业条件。只有当云系发展到一定的厚度且云中拥有丰富的过冷水(低于0摄氏度而不结冰的水),云体外也有充足的水汽,才适合进行人工增雨,一般而言伴随着天气系统,处于发展阶段深厚的层状云系、积状云系等有降水潜力的云是适宜开展人工增雨作业的。

“打个比方说,降雨云系就像沾了水的海绵,如果自然作用不够,云里的水分就不能被充分挤出来。”姚展予说。

开发更多“天空之水”须靠科技突破

在水资源告急的当下,如何向天空“借”更多的雨水?“想要提高云水资源的开发能力,与气象部门科学、缜密研判‘天时’,不断改进作业技术密不可分。”姚展予说。

“我们现在是人工影响天气的大国,但还不是强国。”周毓荃表示,人工增雨(雪)作业的现有技术主要包括飞机云中播撒或利用火箭、高炮、烟炉释放催化剂等手段,在我国的应用规模可谓世界最大,但尖端技术水平与美国一些先进国家相比,仍有一定差距。

目前,在云水资源的开发上,我国主要还是以防灾减灾、应急抗旱为主,逐步向生态环境保护、水资源开发等方向迈进。周毓荃表示,对于如何在不旱的季节和地域有效地开发利用丰沛的云水资源,也是下一步的努力方向。

此外,“高温、雾霾天气下的人工增雨降温、除霾技术目前也在尝试之中,除补充水资源短缺,云水资源开发将有更加广阔的应用前景,但也还面临着许多技术难题需要不断努力探索。”周毓荃说。(原标题:试向天空要“云水”)

 
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2015/8/14 12:04:22 vvision
播冰致雨
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