方哲卿：「天河工程」、「空中南水北調」，沒有聽起來那麼玄

上周，青海省西寧市舉辦了「天河工程」論證啟動會暨第一次專家組會議，會上討論了一個略帶科幻色彩的話題：「跨區域空中調水」。原話是「科學分析大氣中存在的水汽分布與輸送格局，進而採取人工干預手法，實現不同地域間大氣、地表水資源再分配。」

據報導，「天河工程」團隊現在已經開展了雲監測衛星及衛星星座初步論證、地面實施系統初步構想，針對雲水資源監測需求完成了有效載荷需求分析及衛星初步方案，開展了採用火箭、導彈實現中遠程人工降雨實施方案的研究。

又是衛星、又是星座、還有火箭和導彈，滿屏魔幻現實主義色彩。然而，在氣象學老司機眼裡，只看到「人工降雨」四個字。

對，這就是一個高端的「人工降雨」，只是選了一個合適的地點，把降雨客觀上變成了跨流域調水。等我解釋完這個過程，大家就能理解取一個好名字是多麼重要。

「天河」在哪裡？

在大氣中低層（10公里以下）範圍內存在穩定有序的水汽輸送通道，可將其稱為「天河」。通道的位置在哪裡、通道內的水汽是否充沛，都是影響「天河工程」的關鍵。

青海大學校長王光謙在「天河工程」論證啟動會上說道：「可在中國三江源的黃河流域和長江流域的分水嶺實行空中調水，改變雲水資源在兩個流域間的轉化，以增加黃河流域的降水量」。

三江源是長江、黃河和瀾滄江的源頭匯水區域。本來大多湧向東南的水汽在這裡要經過黃河流域和一部分內流區，如果能在水汽湧向東南長江流域之前就「攔截」下一部分，沿著黃河干支流送往北方，的確可以在不修建地面渠道的情況下達到「南水北調」的效果。

那麼三江源高空的水汽輸送情況如何呢？我們來看圖說話。

衡量水汽輸送大小的物理量是「水汽通量」，表示在單位時間內流經某一單位面積的水汽量。為了尋找天河，我們需要將空中各層的水汽通量計算出來再累加在一起。根據李生辰等人的研究， 1965-2004年的40年內，我國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，紅色圈內是我國東南地區，黑色框內即是三江源區。圖上的每一個格點都有一個小箭頭，箭頭的方向代表水汽輸送的方向，長度代表水汽輸送的大小。我們可以想像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，為我國東南地區，也就是長江、珠江流域帶來了豐沛降雨。而三江源地區，其南邊界恰好是大「天河」支流的末端（較細的綠色箭頭），西部和北部邊界雖然儘管量級很小，但也有水汽輸入。

如果「天河工程」能夠在人工干預天氣的技術上，有效利用南邊界甚至西、北邊界的水汽輸送，那麼就「有望每年在青藏高原的三江源地區增加降水25億」。而在三江源北面的祁連山和柴達木地區，由於高空的水汽輸送相對較少，「天河工程」預期可以實現的年增水分別在「2億和1.2億立方米」。這相對於黃河每年600多億立方米的徑流量，相對南水北調每年95億的規劃流量，已經相當不可忽視了。

我們已經了解了「天河」的位置和水量的大小，下一步就是分析如何取水降雨。

如何取「天河」水

向天取水的技術其實已經較為成熟。降雨需要兩個條件，一個是充足的水汽，另一個就是水汽凝聚成雨滴所必須的「凝結核」，目前人工增雨的方式就是增加凝結核。通常是以飛機或導彈為載體，向雲中撒播催化劑（鹽粉、乾冰或碘化銀等），成為雲中水滴的凝聚核，使水滴在其周圍迅速凝聚，增大到一定程度後降落到地面，形成降水。

據報道，2013年青海省人工影響天氣辦公室，在總面積達到30餘萬平方公里的三江源地區，通過人工增雨作業增加降水42.91億立方米，相當於300個西湖水體容量。所以「天河工程」要達到的增水目標還是有可能實現的。

儘管總量可以實現，但是在運作成本上仍然有改善空間。並不是每次增雨作業都能夠成功，事實上，根據物質守恆，如果天上沒有雲和水汽，撒播再多的碘化銀也變不出雨水。這也正是目前人工降雨的技術難點，需要在作業前對本地區上空雲的發生髮展、上游雲的移速移向做出準確的預測，抓住有效作業時間，減少不必要的物資浪費。

可持續性和風險

儘管目前看來「天河工程」向天取水是可行的，但該工程是否就能一勞永逸了呢？

據研究統計，通過南邊界進入三江源地區的水汽量近40年呈波動減少趨勢，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，每10年減少4.7×106kg/s，北邊界也呈減少趨勢，幅度為每10年3.5×106kg/s。這樣的趨勢下，流入三江源地區的「天河水」是越來越少的。

然而，奇怪的是，三江源地區的水汽盈餘不減反增：前10年（1965-1974年）凈盈餘46.4×106kg，後10年（1996-2005年）凈盈餘增加到56.1×106kg。實際上，總水汽量的增加是通過東邊界的「節流」所得，每年自東邊界水汽輸出的減少幅度較大，達18.6×106kg/s。

這樣看來，只「節流」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，第二種是輸出到下游的水汽總量已經呈減少趨勢，再「人工截流」之後，對下游水資源和氣候生態造成的影響如何量化呢？

目前剛剛結束的只是 「天河工程」第一次專家組會議，相信隨著後續論證的開展和信息的披露，關於工程的可持續性和潛在的風險，會有更明確的說法。

TAG:風聊 |

※天河工程：黃河之水真的要天上來了？
※安徽淮北：「清水工程」修復河道水生態
※北水南調大工程，加州供水「靠天吃飯」的日子即將結束
※漁梁壩：堪比都江堰的江南古代攔河工程
※雲陽南溪到黃石快速通道最新消息：工程開始招標，動工時日不遠！
※蘇寧空調安裝工程師真是拼了：哪熱就奔赴哪裡
※降服南水北調工程總乾渠上的「攔路虎」：強膨脹土
※《還看今朝》偉大工程背後的無名英雄——東天山特長隧道：好美，好冷，好偉大！
※三峽水壩的水射向空中為哪般？大工程里融入的大智慧
※案例點評：從河南某工程來看熱泵採暖系統和施工的一些「坑」
※非洲最大的水壩：堪稱蘇丹的「三峽工程」
※為何印度導彈升空後，中國西南上空傳來巨響？印度工程師不敢直視
※印度導彈升空後西南上空傳來神秘巨響？印工程師不敢直視
※喜訊：集團喜中公園路、咸陽橋北廣場及咸陽橋北匝道工程
※四問三峽大壩：武漢洪災和三峽工程有關係嗎？
※黑到炸裂的高科技枕頭！神舟飛船工程師，骨傳導耳機，記錄夢話，永遠不會有蟎
※中國一項驚天地的偉大工程，挖出的土可以把廣州與哈爾濱連接起來
※清洗水立方，為什麼當初在工程建設中沒有考慮後面的清潔問題？
※安東尼來火箭，工程如此浩大