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2020年世界气象日科普:向云端要水?我们可以

日期:2020-03-18


编者按

今年世界气象日的主题是“气候与水”,生命从水中走来,保护水资源就是保护生命。

但水资源短缺却日趋严重。远古时代,久旱不雨,人们会期待神灵相助;如今,人们依旧习惯抬头看天。当然还是不会有“呼风唤雨”的神灵,但是他们看到了一汪云端的“活水”,并遇到了一群“开挖者”。

地球发出“水警报”

不少国家陷入用水危机

水是生命之源,它广泛地分布于地球上,存在于大气和地壳中。然而,缺水,却是全球性问题。

世界资源研究所2019年发布的报告显示,全球约1/4的人口面临极度缺水危机。在全球189个国家和地区中,有17个国家和地区每年消耗的水量超过其可用水资源总量的80%,被界定为处于极度缺水状态。

今年非洲纳米比亚的雨季,雨水没有如期而至,多数河流干涸,进一步加剧了这个西非国家近90年来最严重的干旱。据联合国教科文组织统计,非洲每年有6000人死于水资源缺乏,约有3亿人因为缺水而生活在贫困中。

在亚洲,印度正经历史上最严重的用水危机,全国约6亿人面临不同程度的缺水问题。由于供水不足或水污染等,平均每年有20万人因“水”丧生。

我国也是全球人均水资源最匮乏的国家之一,人均水资源占有量不足世界平均的1/4,人均淡水资源占有量也仅为世界平均水平的28%。

在南美洲,人们印象中水资源丰富的巴西也面临水资源短缺。2017年,该国有1276个城市(占全国23%)因干旱缺水问题向联邦政府请求帮助,而如今,这一危机还在加剧。

在一份份报告、一组组数据的背后,是近年来全球多地水资源告急的严峻现实,“曾经难以想象的水危机正在变得司空见惯”。

应对水资源短缺迫在眉睫 开发云端“活水”不失为出路

缺水,会影响经济社会多领域的运作与发展,除了要“节流”不断探索水资源管理方式加以应对外,开发利用来自云端的“活水”——空中云水资源,是有效的“开源”出路之一。

我们知道,来自海洋和陆地的水会蒸发成为水汽进入大气,部分水汽在天空冷却凝结成云。受云物理过程影响,一部分云的云滴“长大”就降落到地面成为雨雪,但有很大一部分云滴还留在空中,不能成为降水、为人们所用,这些靠自然过程没能够转化成降水的云水,就叫云水资源。

据中国气象局人工影响天气中心云水资源评估团队的最新研究表明,近20年来,中国的年平均水汽总量约36亿吨,其中水汽净输入量约2.3万亿吨,水汽更新期约8天。大气水凝物(云水)年总量约8万亿吨,更新期仅5小时,空中云水资源约两万亿吨。如此快速的更新周期,十分有利于我国水循环和云水资源的再生及开发。

而通过人工催化的手段使云水资源有可能被开发成为降水,就是通常所说的人工增雨。

人工影响天气虽能让人类在一定程度上做到“呼风唤雨”,但并不意味着降水从此就“随心所欲”。通过人工增雨开发云水资源,需要了解当地的云水资源状况及主要的降水云系特性,针对每次过程,通过准确预报、专业监测,获取云系的宏微观特性和适合增雨的作业条件,结合飞机和地面作业充分播撒的科学设计和作业指挥,实现人工增雨的科学作业,从而达到开发空中云水资源的目的。

      目前,人工增雨催化作业的方式大体有三种,即在地面布置AgI燃烧炉,以高炮和火箭为主的地面作业,飞机催化作业。只要具备一定的天气条件和适合的云物理条件,科学实施人工增雨作业可在自然降水基础上增加10%至20%。

回应民生需求 做好云水资源“开挖者”

1956年,毛泽东主席在最高国务会议研究农业发展规划时提出“人工造雨是非常重要的,希望气象工作者多努力”。

作为开发利用空中云水资源的“主力”,气象部门不负重托,积极开展人工增雨(雪)作业,成为防灾减灾、保障国家粮食安全、缓解水资源短缺、促进生态建设与保护的“好帮手”。

增雨作业者在做炮台高度的测试。

自20世纪90年代以来,人影作业已逐步建成国家、省、市、县以及作业点五级有效衔接的组织体系。目前,全国29个省(自治区、直辖市)、273个市(地)、1549个县政府成立人影领导机构;各级人工影响天气业务体系作业技术也逐步发展建立,装备和能力都得到明显提高,人工影响天气作业规模居世界首位。

      在国家多项科研项目支持下,人影关键技术研究也取得多项成果,自主研发的3公里精细化云降水数值预报系统投入业务运行;国产新型高效催化剂研发取得突破性进展,催化效率提高100倍以上;基于云物理精细分析的作业指挥系统及自动发射立体播撒的火箭作业系统研制成功,达到世界领先水平。

人影科技创新换来的是作业效益的提升。仅最近6年(到2018年),全国实施飞机人工增雨作业6194架次、飞行16871小时,高炮、火箭等地面作业29万次,共发射火箭弹74万枚、炮弹526万发,累计增加降水约2860亿立方米,极大地缓解了当地的旱情和水资源短缺的问题。

如果说,人影作业是最直接、最有效、也是投入成本最低的一种增加降水的措施,那么独具中国特色的人影“五段式”业务建设应用就是云水资源科学开发的重要支撑。在经验积累与技术进步的加持中,人影“中国方案”惠及海外。近年来,中国先后派出专家赴古巴、阿富汗等国家指导开展人工增雨作业,并与“一带一路”沿线国家开展技术业务交流,国际影响力大大提升。

播云耕雨可佑民生,科学认识云水资源及变化规律,合理开发并同陆地水资源及各方面需求耦合利用具有重要意义。未来,全国气象部门将持续在云水资源研究和利用上发力,为开发利用云水资源提供更多的科学支撑。(完)