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”，它究竟是創(chuàng)新構(gòu)想還是當(dāng)代神話？
文/記者 李鵬 圖文編輯/陳永杰 來(lái)源： 科通社
本文你將看到以下內(nèi)容：
1、究竟什么是“天河”和“天河工程”？
2、“天河工程”將在哪里實(shí)施？
3、“天河工程”與人工降雨是什么關(guān)系？
4、這項(xiàng)工程實(shí)施的最大障礙是什么？
5、實(shí)施“天河工程”要花多少錢？
6、三江源地區(qū)300個(gè)新增西湖水體容量是人工增雨的結(jié)果？
7、實(shí)施“空中調(diào)水”將帶來(lái)哪些威脅？
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)南方過多的雨水資源調(diào)一些到北方？我們又不是孫悟空！這樣的想法聽起來(lái)很有一些瘋狂！現(xiàn)在中國(guó)的一支科學(xué)家團(tuán)隊(duì)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)瘋狂的構(gòu)想。他們并給這個(gè)項(xiàng)目取了一個(gè)好聽的名字——“天河工程”，這實(shí)際上就是基于天基的一種跨流域調(diào)水新模式。
王光謙說，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)比喻說法，通俗地說，就是通過空中搬運(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。
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。
在黃河流域和長(zhǎng)江流域的分水嶺實(shí)施
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)過黃河流域和一部分內(nèi)流區(qū)（注：最終流入內(nèi)陸湖泊或在內(nèi)陸斷流的河流叫內(nèi)流河，而內(nèi)流河所在的區(qū)域?yàn)閮?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40年的由美國(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)（“輻合”指的是，在地面這個(gè)低壓中心，氣流從四周向中心流動(dòng)），同時(shí)在高原大地形的動(dòng)力作用下,三江源地區(qū)近地面層長(zhǎng)時(shí)間維持著切變線（風(fēng)向或風(fēng)速發(fā)生急劇改變的狹長(zhǎng)區(qū)域）、低渦等天氣系統(tǒng),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。
1965-2004年的40年內(nèi)，我國(guó)6-9月氣候平均的 “天河”（整層水汽通量）如下圖所示：
這是一張整層水汽通量的水平分布圖，紅色圈內(nèi)是我國(guó)東南地區(qū)，黑色框內(nèi)即是三江源區(qū)。圖上的每一個(gè)格點(diǎn)都有一個(gè)小箭頭，箭頭的方向代表水汽輸送的方向，長(zhǎng)度代表水汽輸送的大小。我們可以想象較粗的綠色箭頭就是圖中最大的“天河”，它將孟加拉灣的水汽輸送到紅色圈內(nèi)，為我國(guó)東南地區(qū)，也就是長(zhǎng)江、珠江流域帶來(lái)了豐沛降雨。而三江源地區(qū)，其南邊界恰好是大“天河”支流的末端（較細(xì)的綠色箭頭），另外其西部和北部邊界也有水汽輸入，只是量級(jí)很小而已。
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”。簡(jiǎn)單地說，就是利用黃河上源偏西南的這一地理特性，選擇恰當(dāng)?shù)奈恢酶闳斯そ涤辏褨|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？我們先看下面的分析。
“天河工程”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，孫悟空幫師傅求雨，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抽水，而是通過一套自然水循環(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，把下瀉之水悉數(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)。
▲云南的哈尼梯田是人工重造自然的水循環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)典型
在三種模板中，第一種目前還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。現(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。”北京市氣象局研究員吳正華在接受北京科技報(bào)記者采訪時(shí)表示。
▲從技術(shù)角度講，人工增雨只能在小范圍內(nèi)實(shí)施
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)的還是做不到，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。
“就是朝富含水汽的云中撒催化劑，將氣態(tài)的水汽變成液態(tài)的水滴，其要么就是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)這樣的跨度達(dá)到上萬(wàn)平方公里的以上的區(qū)域的空中調(diào)水構(gòu)想，這更是難上加難。”吳正華說。
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)有不少人提出過通過轉(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)空中的云水資源的開發(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。”張紀(jì)淮說，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，但是也不能過于夸大，并產(chǎn)生一些異想天開的幻想，目前一些地方過于夸大人工增雨的作用的苗頭需要予以注意。“大自然有它自己的運(yùn)行規(guī)律，很多人夢(mèng)想著如同神話中說的一樣能夠呼風(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。”
三江源為何新增300個(gè)西湖水體容量？
來(lái)自青海省人工影響天氣辦公室的信息顯示，2013年他們?cè)诳偯娣e達(dá)到30余萬(wàn)平方公里的三江源地區(qū)，通過人工增雨作業(yè)增加降水42.91億立方米，相當(dāng)于300個(gè)西湖水體容量。所以王光謙團(tuán)隊(duì)認(rèn)為“天河工程”要達(dá)到的增水目標(biāo)還是有可能實(shí)現(xiàn)的。
▲三江源地區(qū)被稱為“中華水塔”
但是2013年增加的300個(gè)西湖水體容量真的是人工影響天氣的結(jié)果嗎？吳正華表示，這個(gè)根本就沒有辦法估量，因?yàn)槿斯そ涤赀@東西是效果很不好評(píng)價(jià)的一個(gè)東西。盡管三江源搞人工降雨有不少年了，但是這個(gè)效果比如西北地區(qū)降水增加、湖泊面積擴(kuò)大等，究竟是人工降雨搞出來(lái)的，還是西邊氣候變暖濕搞出來(lái)的，這是個(gè)說不清的問題。
清華大學(xué)水利水電工程系副研究員鐘德鈺在接受記者采訪時(shí)也承認(rèn)，厘清這個(gè)問題當(dāng)前還是一個(gè)世界級(jí)的難題，還沒有任何一個(gè)國(guó)家能夠做到。
就“天河工程”而言，這樣的操作范圍，工程成本也是一個(gè)問題。比如一枚人工降雨火箭彈的價(jià)格大致在2000-4000元之間。這些年國(guó)內(nèi)一些地方，一個(gè)春季增雨作業(yè)，火箭彈打個(gè)一兩千枚很正常。但是對(duì)于春旱災(zāi)情緩解，經(jīng)常還是起不到多少作用。也就是說人工降雨、人工增雨能否成功還是要看老天心情，并不是說火箭彈打的越多下的雨就越多。因?yàn)榇髿膺\(yùn)動(dòng)和天上的云常常很“任性”，它們并不聽從人類的擺布。于是氣象學(xué)界的一些開玩笑說，就是拿錢買雨，老天也不一定賣。這也正是目前人工降雨的技術(shù)難點(diǎn)，這主要是除了降雨的前置條件，這種作業(yè)還需要在作業(yè)前對(duì)本地區(qū)上空云的發(fā)生發(fā)展、上游云的移速移向做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，抓住有效作業(yè)時(shí)間，才能減少不必要的物資浪費(fèi)。而“天河工程”這么大的范圍，如果是使用火箭彈，要多少才能有效，這還不說該項(xiàng)工程所要的導(dǎo)彈、衛(wèi)星等更高成本的開銷，這樣的成本又如何承擔(dān)得起？
最近，也有人對(duì)王光謙院士和他研究團(tuán)隊(duì)的研究背景提出了質(zhì)疑，因?yàn)樗救碎L(zhǎng)期以來(lái)是搞水力學(xué)和泥沙等水利工程研究的，他的核心團(tuán)隊(duì)也都是搞水利的，并沒有氣候?qū)W方面的權(quán)威專家。因此他們搞人工干預(yù)天氣受到很多人的質(zhì)疑。
不過，鐘德鈺表示，他們的這個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)在是有一些氣象領(lǐng)域的單位參與其中的。記者了解到，此話倒是不假，比如青海省氣象局就深度參與其中。鐘德鈺說，在未來(lái)，更多的氣象專家也將會(huì)參與進(jìn)來(lái)。
有些地方爭(zhēng)相人工造雨?duì)帄Z水資源
中科院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究院研究員陳廣庭在接受北京科技報(bào)記者采訪時(shí)表示：“從理論上講，在一定時(shí)期內(nèi)，同一片云系的云水資源如果沒有及時(shí)從大氣循環(huán)中得到補(bǔ)充，其擁有的空中水資源就是恒定的，如果在一個(gè)地方實(shí)施人工增雨，其云系下游的地方降雨就必然要減少，下游即使實(shí)行人工增雨，成效也會(huì)受到影響。”
盡管“天河工程”現(xiàn)在還只是處于論證階段，該工程實(shí)施后的負(fù)面影響也是不能忽視的方面。這些年，為了爭(zhēng)奪更多的雨水資源，國(guó)內(nèi)一些地方開始明爭(zhēng)暗搶爭(zhēng)相實(shí)行人工增雨作業(yè)。尤其是在干旱區(qū)，只要有機(jī)會(huì)，一些地方政府就紛紛組織人工增雨作業(yè)爭(zhēng)奪雨水資源，已經(jīng)出現(xiàn)了很大的負(fù)面效應(yīng)。
中國(guó)氣象科學(xué)研究院一名不愿透露姓名的研究人員在接受記者采訪時(shí)表示，如果一個(gè)處在云水資源上游的地方實(shí)施人工增雨作業(yè)，那么處在下游區(qū)域的一些地方實(shí)施人工增雨時(shí)降雨量會(huì)大大減少，或者干脆沒有下雨。
李生辰等人的研究表明，青藏高原三江源地區(qū)主要水汽輸入邊界的水汽通量近40年來(lái)呈現(xiàn)減少的變化趨勢(shì),這將影響到三江源地區(qū)未來(lái)的降水變化。根據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，通過南邊界進(jìn)入三江源地區(qū)的水汽量近40年呈波動(dòng)減少，也最為厲害，減少幅度為每10年7.7×106kg/s，西邊界水汽輸入呈緩慢下降趨勢(shì)，每10年減少4.7×106kg/s，北邊界也呈減少趨勢(shì)，幅度為每10年3.5×106kg/s。這樣的趨勢(shì)下，流入三江源地區(qū)的“天河水”是越來(lái)越少的。
可能有人會(huì)說，這些年三江源地區(qū)的水汽盈余不減反增：前10年（1965-1974年）凈盈余46.4×106kg，后10年（1996-2005年）凈盈余增加到56.1×106kg。實(shí)際上，總水汽量的增加是通過東邊界的“節(jié)流”所得，每年自東邊界水汽輸出的減少幅度較大，達(dá)18.6×106kg/s。也就是說，三江源地區(qū)的水汽的盈余這些年有很多都是東邊界的“節(jié)流”導(dǎo)致。這樣如果只“節(jié)流”不“開源”，利用三江源上空的“天河”水就存在兩大隱患：第一種是“天河”水越用越少不可持續(xù)，第二種是輸出到下游的水汽總量已經(jīng)呈減少趨勢(shì)，再“人工截流”之后，對(duì)下游水資源和氣候生態(tài)造成的影響如何量化呢？
另外在知乎上，也有網(wǎng)友提出一些疑問需要研究，比如降水改變目的地后，原目的地的生態(tài)影響、生活影響、社會(huì)影響如何？憑什么要影響他們，原目的地是否有表達(dá)反對(duì)的權(quán)利以及如何補(bǔ)償？如果因?yàn)檫@種改變，導(dǎo)致本來(lái)少雨的地方大面積暴雨、泥石流怎么辦？
吳正華表示，水汽“人工節(jié)流””問題倒是不用太擔(dān)心，因?yàn)?ldquo;天河工程”中的“天河”是一個(gè)長(zhǎng)的水汽通道，往南要延伸到印度洋甚至是南半球，水汽被“人工截流”之后，后面還有新的會(huì)源源不斷地補(bǔ)充進(jìn)來(lái)。只是這仍不足以表明“天河工程”能夠調(diào)水成功。
從天地一體的角度找到西部調(diào)水新路
將中國(guó)南方云水資源引向北方并不是中國(guó)科學(xué)家們一時(shí)的腦洞大開。事實(shí)上這些年有不少中國(guó)的研究人員甚至是企業(yè)家一直在琢磨這樣的事情，只是一時(shí)沒有找到合適方式。
▲論證會(huì)上，王光謙介紹“天河工程”基礎(chǔ)理論和前期工作
被媒體稱為中國(guó)“首騙”的南德公司總裁牟其中就在1997年提出“炸喜馬拉雅山救黃河”的瘋狂想法。當(dāng)年，他向中央獻(xiàn)策，將喜馬拉雅山脈炸開50公里的口子，讓印度洋暖濕氣流北上濕潤(rùn)中國(guó)干燥的大西北，根本改變氣候。該驚世駭俗的觀點(diǎn)一出就飽受炮轟，在可操作性、后果還沒有被人予以研究，而后隨著他的入獄，方案也就完全被人當(dāng)成了笑話。
在南水北調(diào)工程中，目前東線和中線工程一定程度上已緩解了華北地區(qū)“干渴”局面，西線工程盡管是解決我國(guó)西北水資源短缺的一個(gè)方案，但是由于操作難度大、工程耗資巨大，這個(gè)工程多年來(lái)一直都只是在進(jìn)行論證，并沒有提上行動(dòng)的日程。
“也就是在研究西線工程的過程中，我們拓展思路，看看能不能從天地一體的角度找到一條西部調(diào)水的新路。”鐘德鈺解釋說，目前我們的水利工程都是以地面工程為主，但是不管是攔壩蓄水，還是南水北調(diào)，都依舊無(wú)法滿足我國(guó)北方社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并且我國(guó)西北缺水的問題更加嚴(yán)重，但是西北欠發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)也需要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，他們最初的想法是，能不能構(gòu)建一個(gè)空中水資源和地表水資源協(xié)同起來(lái)利用的體系。
記者了解到，在前不久的論證會(huì)上，青海省副省長(zhǎng)韓建華、十位“兩院”院士及部分高校、科研院所專家、相關(guān)水行政主管部門負(fù)責(zé)人出席了會(huì)議，并主要從利用航天技術(shù)對(duì)大氣中的水汽“遷徙”進(jìn)行人工干預(yù)可行性方面，對(duì)“天河工程”和“天河星”進(jìn)行論證。
鐘德鈺告訴記者，2014年底到2015年初，他們有關(guān)“天河工程”的研究就已經(jīng)展開。通過前期論證、協(xié)調(diào)和部署后，2015年，由清華大學(xué)、青海大學(xué)、青海省氣象局聯(lián)合開展的“天河工程”人工增雨科學(xué)試驗(yàn)在三江源地區(qū)已經(jīng)進(jìn)入作業(yè)實(shí)驗(yàn)階段。
根據(jù)公開的信息，目前“天河工程”團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開展了云監(jiān)測(cè)衛(wèi)星及星座初步論證、地面實(shí)施系統(tǒng)初步構(gòu)想，針對(duì)云水資源監(jiān)測(cè)需求完成了有效載荷需求分析及衛(wèi)星初步方案，開展了采用火箭、導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)程人工降雨實(shí)施方案的研究。
仍處于研究和實(shí)驗(yàn)階段
王光謙研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，“天河工程”及未來(lái)南水北調(diào)“空中走廊”的構(gòu)想如果得以實(shí)施，有助于實(shí)現(xiàn)青藏高原地區(qū)生態(tài)效益最大化，促進(jìn)全國(guó)特別是北方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
中國(guó)科學(xué)院院士、國(guó)際宇航科學(xué)院院士、中國(guó)航天科技集團(tuán)公司科技委主任包為民甚至認(rèn)為，這種新方案，對(duì)于改善黃河流域水資源短缺現(xiàn)狀，開拓黃河流域水資源來(lái)源，對(duì)于保護(hù)三江源生態(tài)安全屏障等都具有重要作用。
當(dāng)前，水資源短缺已成為全球性問題。我們不能忽視的是，近三十年，黃河、海河、淮河三大流域河川徑流呈下降趨勢(shì)。據(jù)聯(lián)合國(guó)世界水發(fā)展報(bào)告，2025年，中國(guó)北方或?qū)⒚媾R物理性缺水的嚴(yán)重壓力。這意味著想辦法解決中國(guó)北方水資源短缺已經(jīng)成為繞不開的問題。
▲水資源缺乏是一個(gè)全球性難題
王光謙說，面對(duì)中國(guó)北方未來(lái)水資源短缺的挑戰(zhàn)，尋找和探索新的水資源調(diào)控理論和方法勢(shì)在必行，“天河工程”這樣的想法為何就不能試一試呢？況且現(xiàn)在也不是工程上馬，只是科研研究的一個(gè)項(xiàng)目而已。
但是最后是否真的有實(shí)施的可能性，該研究團(tuán)隊(duì)也沒有給出肯定的答復(fù)。“大尺度范圍內(nèi)人工影響天氣作業(yè)還是一個(gè)世界性的難題，不管是中國(guó)，還是美國(guó)、以色列等部分進(jìn)行人工影響天氣研究的國(guó)家，都還沒有取得實(shí)質(zhì)性的突破，大家都還在進(jìn)行研究。我們也還只是在論證這個(gè)事情，這個(gè)事情到底行不行，需要的規(guī)模有多大還需要繼續(xù)論證。”鐘德鈺表示。
“‘天河工程’還在研究和實(shí)驗(yàn)階段，可從正反兩方面討論。”在接受記者采訪時(shí)，王光謙還在國(guó)外，9月18日半夜里，他在給記者發(fā)來(lái)的一條短信中說。
也就是說，王光謙團(tuán)隊(duì)自身也沒有排除這個(gè)構(gòu)想最后沒有辦法操作的可能性。其實(shí)目前他們剛剛結(jié)束的只是 “天河工程”第一次專家組會(huì)議，以后隨著后續(xù)論證的開展和信息的披露，關(guān)于工程的可持續(xù)性和潛在的風(fēng)險(xiǎn)，也應(yīng)該會(huì)有更明確的說法。
科學(xué)界一些人認(rèn)為，如果單從研究的角度而言，他們的這項(xiàng)工作還是具有一定的價(jià)值，因?yàn)槟壳笆澜绶秶鷥?nèi)對(duì)空中水汽資源利用的研究還處于初級(jí)階段，也缺乏系統(tǒng)的研究，該項(xiàng)研究說不定能夠搞出一些有價(jià)值的東西出來(lái)。另外，如果“天河工程”在工程技術(shù)、生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題等方面都考慮進(jìn)去以后，最后論證后依然利大于弊，試試倒也無(wú)妨。
不過陳廣庭表示，解決中國(guó)北方的旱災(zāi)及水資源嚴(yán)重短缺問題，當(dāng)前最主要的還是節(jié)水和地表上的南水北調(diào)，并使用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行灌溉。大氣水資源雖然可以通過人工增雨的方式進(jìn)行利用，但不是解決北方干旱問題的根本方法。
參考文獻(xiàn)：
1、王光謙, 鐘德鈺, 李鐵鍵, 等. 天空河流: 發(fā)現(xiàn)、概念及其科學(xué)問題[J]. 中國(guó)科學(xué): 技術(shù)科學(xué), 2016, 46: 649–656.
2、李生辰, 李棟梁, 趙平,等. 青藏高原“三江源地區(qū)”雨季水汽輸送特征[J]. 氣象學(xué)報(bào), 2009, 67(4):591-598.
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“天河工程”啟動(dòng)論證 有望跨區(qū)域空中調(diào)水
“‘天河工程’一旦成功，有望實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域空中調(diào)水，構(gòu)建南水北調(diào)‘空中走廊’。”“天河工程”領(lǐng)銜專家、中國(guó)科學(xué)院院士、青海大學(xué)校長(zhǎng)王光謙在“天河工程”論證啟動(dòng)會(huì)上說。中新社11日?qǐng)?bào)道稱，“天河工程”這種天基跨流域調(diào)水新模式，或?qū)⒂行Ц纳泣S河流域水資源短缺現(xiàn)狀，解決中國(guó)水資源時(shí)空分布不均問題。
據(jù)新華社報(bào)道，“天河工程”論證啟動(dòng)會(huì)暨第一次專家組會(huì)議9日至11日在青海省西寧市舉行，十位“兩院”院士及部分高校、科研院所專家參加。該科研項(xiàng)目由清華大學(xué)與青海大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)主持，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。
圖為王光謙介紹“天河工程”基礎(chǔ)理論和前期工作。
王光謙告訴記者，觀測(cè)結(jié)果顯示，在大氣邊界層到對(duì)流層范圍內(nèi)存在穩(wěn)定有序的水汽輸送通道，可將其稱為“天河”，“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。這種天基跨流域調(diào)水新模式被稱為“天河工程”。
“我們首先將通過對(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)，解決北方地區(qū)地表水資源短缺的局面。”王光謙說。
中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司總工程師莊國(guó)京引述的權(quán)威監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示，近30多年來(lái)，我國(guó)北方地區(qū)主要河流徑流量總體呈下降趨勢(shì)，據(jù)聯(lián)合國(guó)世界水發(fā)展報(bào)告，2025年將有可能面臨物理性缺水。
作為國(guó)家重要戰(zhàn)略性工程，南水北調(diào)東線、中線工程已在一定程度上緩解了北方地區(qū)缺水問題，但西線工程由于海拔較高、地形復(fù)雜、生態(tài)脆弱等原因，尚處于論證階段。“因此，尋找和探索新的水資源調(diào)控理論和方法勢(shì)在必行。”王光謙說。
中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)航天科技集團(tuán)公司科技委員會(huì)主任包為民認(rèn)為，“天河工程”及未來(lái)南水北調(diào)“空中走廊”的構(gòu)想，有助于實(shí)現(xiàn)青藏高原地區(qū)生態(tài)效益最大化，促進(jìn)全國(guó)特別是北方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
他說，“這種新方案，對(duì)于改善黃河流域水資源短缺現(xiàn)狀，開拓黃河流域水資源來(lái)源，對(duì)于保護(hù)三江源生態(tài)安全屏障及整個(gè)黃河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)騰飛具有重大作用。這項(xiàng)工程的應(yīng)用前景非常廣闊。”
根據(jù)規(guī)劃，“十三五”期間，“天河工程”有望每年在青藏高原的三江源、祁連山、柴達(dá)木地區(qū)分別增加降水25億、2億和1.2億立方米，中遠(yuǎn)期有望實(shí)現(xiàn)每年跨區(qū)域調(diào)水50億立方米，大約相當(dāng)于350個(gè)西湖的蓄水量，緩解黃河和部分內(nèi)陸河水資源短缺問題。
“天河工程”團(tuán)隊(duì)成員、青海大學(xué)水利電力學(xué)院常務(wù)副院長(zhǎng)魏加華介紹，“天河工程”團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)開展了云監(jiān)測(cè)衛(wèi)星及星座初步論證、地面實(shí)施系統(tǒng)初步構(gòu)想，針對(duì)云水資源監(jiān)測(cè)需求完成了有效載荷需求分析及衛(wèi)星初步方案，開展了采用火箭、導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)程人工降雨實(shí)施方案的研究。
來(lái)源：觀察者網(wǎng) 中新網(wǎng)
“天河工程”實(shí)現(xiàn)空中調(diào)水 增加黃河流域的降水量
圖片來(lái)源：青海有意思
新聞來(lái)源：青海省人民政府網(wǎng) 南水北調(diào)與水利科技
人類能否做到跨流域空中調(diào)水？| 漫談
人類一直夢(mèng)想用人工的辦法控制天氣。在眾多美好設(shè)想中，“空中調(diào)水”的想法引起了人們的關(guān)注。那么，能不能做到“空中調(diào)水”？國(guó)際上是否有類似技術(shù)？科學(xué)理論上是否有依據(jù)？本文將對(duì)上述問題作初步解讀。
在說清楚跨流域“空中調(diào)水”之前，先就與“空中調(diào)水”理論相近的人工增雨技術(shù)作簡(jiǎn)要介紹。
所謂人工增雨，是一項(xiàng)以對(duì)云系進(jìn)行人工靜力催化的理論為基礎(chǔ)的技術(shù)方法。當(dāng)云系隨氣流自然移入到所需降水區(qū)域時(shí)，人工向尚未形成雨滴的過冷水中注入凝結(jié)核，促使過冷水經(jīng)凝結(jié)后轉(zhuǎn)化為雨滴，并隨因自然降雨而形成的下沉氣流降落到地面。
人工增雨技術(shù)的著眼點(diǎn)在于靜力催化和增雨。靜力催化指盡可能地避免云系平移、水汽輻合輻散、云系上升下沉等造成的復(fù)雜而強(qiáng)大的動(dòng)力、熱力學(xué)過程受到人工干預(yù)或影響。大氣中云雨過程所需要的能量十分巨大，無(wú)論從技術(shù)還是從成本角度考慮，目前人類難以做到。
增雨，從字面上理解，是對(duì)自然降水的增加。
人工增雨作業(yè)的最佳時(shí)機(jī)一般在自然降水即將出現(xiàn)或出現(xiàn)之后。該技術(shù)對(duì)自然水有著某種程度的依賴，不能獨(dú)立完成降雨所需的所有環(huán)節(jié)。
云中的雨滴要降落到地面，必須克服云中托升水滴的上升氣流�？朔仙龤饬餍枰芰�，而改變?cè)葡的芰康募夹g(shù)難度非常大。要使人工催化形成的雨滴降落下來(lái)，則必須借助自然下沉氣流。而下沉氣流會(huì)在降水時(shí)產(chǎn)生。
目前人類所進(jìn)行的是人工增雨，而不是“人工降雨”。實(shí)踐證明，受大氣和氣象過程的復(fù)雜性制約，即使是人工增雨，實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度仍然相當(dāng)大，效果也無(wú)法達(dá)到理想狀態(tài)。
關(guān)鍵詞：空中調(diào)水
“空中調(diào)水”試圖把A流域大氣中的水汽或云系用人工的手段引入到B流域，是一種改變水汽或云系空間位置的概念，涉及到大氣環(huán)流的問題。
而大氣是一個(gè)全球范圍的開放系統(tǒng)，由分布在大氣中的無(wú)數(shù)個(gè)幾百甚至幾萬(wàn)公里不等尺度的氣團(tuán)或環(huán)流組成并圍繞地球不停運(yùn)動(dòng)。一個(gè)控制某流域的穩(wěn)定氣團(tuán)、氣流或水汽通道涉及上千，乃至上萬(wàn)公里尺度范圍內(nèi)的大氣。大氣中的水汽或云依附于這些氣團(tuán)或氣流流動(dòng)、漂移。
打個(gè)比方，跨流域“空中調(diào)水”需要在大氣中修建人工管道或渠道，從而把水汽從A處輸送到預(yù)定的B空間里，同時(shí)還需建造儲(chǔ)水的水庫(kù)。
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“管道或渠道”和“水庫(kù)”在大氣中如何立足？
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適合修建水庫(kù)的空間是否存在？
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大氣中布滿了不同能量的氣團(tuán)，如何能夠“擠”走原有的氣團(tuán)，并將其能量轉(zhuǎn)嫁到第三者？
以上問題十分復(fù)雜。目前，世界上還沒有一種能改變或控制大氣環(huán)流的理論和技術(shù)方法。人工增雨所使用的催化劑不是能量，它沒有能力搬運(yùn)氣團(tuán)，轉(zhuǎn)移水汽。大氣氣團(tuán)或環(huán)流是由大范圍強(qiáng)大的風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)來(lái)控制，而改變大氣風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)，需有巨大的能量。
即使該理論成立，所需成本和技術(shù)水平等在可見的未來(lái)也難以達(dá)到。經(jīng)典的高空氣候?qū)W理論認(rèn)為，一個(gè)地區(qū)穩(wěn)定的環(huán)流或氣團(tuán)的形成，由該地區(qū)海陸分布、主體山脈、季節(jié)轉(zhuǎn)換等決定。而改變海陸分布和山脈走勢(shì)，不是人類能力所能企及的。
此前，國(guó)際上有人提出用發(fā)射激光束的辦法改變大氣的運(yùn)動(dòng)方向或通過噴灑某些化學(xué)物質(zhì)冷卻大氣溫度場(chǎng)等。某些正規(guī)的國(guó)際科學(xué)論壇也會(huì)開辟一些單元，讓有各種想法的人發(fā)表意見。
這是為了體現(xiàn)人們尊重學(xué)術(shù)民主、尊重科學(xué)言論的態(tài)度，但這些命題少有進(jìn)行過科學(xué)論證的，一直處于“科幻”狀態(tài)。如果創(chuàng)新思路，開辟一種全新的理論和技術(shù)體系，前期必須進(jìn)行大量的基礎(chǔ)研究和論證、試驗(yàn)。
這個(gè)過程漫長(zhǎng)而艱難。大氣過程十分復(fù)雜，要想對(duì)改變大氣過程有所設(shè)想，事先須科學(xué)思考、認(rèn)真論證、理性分析研究，否則將付出代價(jià)。
來(lái)源：《中國(guó)氣象報(bào)》 中國(guó)氣象局
