用人工干預(yù)方式改變大氣水汽分布，把長江流域的水資源調(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”將帶來哪些威脅？
每年一到夏天，中國南方很多地方就會(huì)飽受洪澇災(zāi)害的困擾，而在中國的西北，缺水干旱依舊是一種常態(tài)。有沒有可能把中國南方過多的雨水資源調(diào)一些到北方？我們又不是孫悟空！這樣的想法聽起來很有一些瘋狂！現(xiàn)在中國的一支科學(xué)家團(tuán)隊(duì)下定決心來試一把了！
這個(gè)科研團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)銜者是中國科學(xué)院院士、青海大學(xué)校長王光謙，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)為可在中國三江源的黃河流域和長江流域的分水嶺實(shí)行空中調(diào)水，改變云水資源在兩個(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江、黃河和瀾滄江的源頭匯水區(qū)域。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，本來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年的由美國氣象環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）和美國國家大氣研究中心（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)空中主要水汽來源,其次是來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)，為我國東南地區(qū)，也就是長江、珠江流域帶來了豐沛降雨。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�，把東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。在車遲國里，孫悟空幫師傅求雨，請來雨神，后者挾持幾朵云彩到車遲國就降下雨來。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自南邊海洋上空溫暖而濕潤的氣流相遇，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，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”就無法實(shí)施。現(xiàn)在關(guān)鍵的問題是，中國氣象學(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了，要么就是作業(yè)無效，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)槿狈刹僮餍裕詈蠖疾涣肆酥�。�?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”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分布，不僅一個(gè)國家做不到。從目前來講，就是全世界聯(lián)合起來也做不到。” 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？
來自青海省人工影響天氣辦公室的信息顯示，2013年他們在總面積達(dá)到30余萬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的，還是西邊氣候變暖濕搞出來的，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，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期以來是搞水力學(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，更多的氣象專家也將會(huì)參與進(jìn)來。
有些地方爭相人工造雨?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，為了爭奪更多的雨水資源，國內(nèi)一些地方開始明爭暗搶爭相實(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)爭奪雨水資源，已經(jīng)出現(xiàn)了很大的負(fù)面效應(yīng)。
中國氣象科學(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年來呈現(xiàn)減少的變化趨勢,這將影響到三江源地區(qū)未來的降水變化。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，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(qū)的“天河水”是越來越少的。
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，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。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
將中國南方云水資源引向北方并不是中國科學(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“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中國干燥的大西北，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)，都依舊無法滿足我國北方社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并且我國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)全國特別是北方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
中國科學(xué)院院士、國際宇航科學(xué)院院士、中國航天科技集團(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。據(jù)聯(lián)合國世界水發(fā)展報(bào)告，2025年，中國北方或?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)中國北方未來水資源短缺的挑戰(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，還是美國、以色列等部分進(jìn)行人工影響天氣研究的國家，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)，王光謙還在國外，9月18日半夜里，他在給記者發(fā)來的一條短信中說。
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。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，試試倒也無妨。
不過陳廣庭表示，解決中國北方的旱災(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.
來源： 北京科技報(bào)社全媒體中心
“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、中國科學(xué)院院士、青海大學(xué)校長王光謙在“天河工程”論證啟動(dòng)會(huì)上說。中新社11日報(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”，“可在中國三江源的黃河流域和長江流域的分水嶺實(shí)行空中調(diào)水，改變云水資源在兩個(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，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。
中國航天科技集團(tuán)有限公司總工程師莊國京引述的權(quán)威監(jiān)測報(bào)告顯示，近30多年來，我國北方地區(qū)主要河流徑流量總體呈下降趨勢，據(jù)聯(lián)合國世界水發(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)控理論和方法勢在必行。”王光謙說。
中國科學(xué)院院士、中國航天科技集團(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
圖片來源：青海有意思
新聞來源：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�？朔仙龤饬餍枰芰浚淖冊葡的芰康募夹g(shù)難度非常大。要使人工催化形成的雨滴降落下來，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)起來難度仍然相當(dāng)大，效果也無法達(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數(shù)個(gè)幾百甚至幾萬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。
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“管道或渠道”和“水庫”在大氣中如何立足？
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適合修建水庫的空間是否存在？
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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、溫度場來控制，而改變大氣風(fēng)場、溫度場，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，不是人類能力所能企及的。
此前，國際上有人提出用發(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)冷卻大氣溫度場等。某些正規(guī)的國際科學(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)。
來源：《中國氣象報(bào)》 中國氣象局
