人類能否做到跨流域空中調(diào)水？

■人工增雨技術(shù)著眼于靜力催化和增雨，不改變大氣環(huán)流；跨流域“空中調(diào)水”則涉及改變大氣環(huán)流和氣團(tuán)。

■世界尚未有一種能改變或控制大氣環(huán)流的理論和技術(shù)方法。

■即使“空中調(diào)水”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。

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。可見，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?，而改變云系能量的技術(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。所以，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。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)。

不同于人工增雨，跨流域“空中調(diào)水”必須改變大氣環(huán)流和氣團(tuán)。“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。也就是說，大氣氣流或氣團(tuán)是水汽或云系的運(yùn)輸工具。水汽在何時(shí)、何處聚集、凝結(jié)，云在何處形成、移向何方，均由大氣環(huán)流決定。要想改變氣流和氣團(tuán)所處空間位置，必須有能對(duì)大氣氣團(tuán)或大氣環(huán)流產(chǎn)生影響的技術(shù)手段。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。

“管道或渠道”和“水庫”在大氣中如何立足？適合修建水庫的空間是否存在？而且，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)過程十分漫長而艱難。

大氣過程十分復(fù)雜，要想對(duì)改變大氣過程有所設(shè)想，事先必須科學(xué)思考、認(rèn)真論證、理性地分析研究，否則將付出代價(jià)。（本文作者系中國大氣本底基準(zhǔn)觀象臺(tái)原臺(tái)長、2015年周光召基金獎(jiǎng)氣象科技獎(jiǎng)（團(tuán)隊(duì)）獲得者）

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