趙明文

（大興安嶺地區(qū)氣象局，黑龍江加格達奇 165000）

空中水資源的開發(fā)利用對大興安嶺林區(qū)生態(tài)建設的啟示與建議

趙明文

（大興安嶺地區(qū)氣象局，黑龍江加格達奇 165000）

通過國內(nèi)外空中水資源的開發(fā)利用的實例，結合大興安嶺林區(qū)生態(tài)建設的發(fā)展戰(zhàn)略及氣候特征，針對大興安嶺林區(qū)作為我國國有重點林區(qū)，國家生態(tài)安全的重要保障，黑龍江、嫩江等水系及其主要支流的重要源頭和水源涵養(yǎng)區(qū)，以及國家重要的寒溫帶生物基因庫，在維護生態(tài)安全和應對全球氣候變化中發(fā)揮重要作用，提出了空中開發(fā)水資源的一些建議和啟示。

空中水資源;開發(fā);生態(tài)建設;建議

1 引言

大興安嶺地區(qū)是國家重點國有林區(qū)和天然林主要分布區(qū)之一，也是我國唯一的寒溫帶明亮針葉林區(qū)和國內(nèi)僅存的寒溫帶生物基因庫，森林覆蓋率78.7%。截止2009年末，全區(qū)有林地面積665.1萬hm2，活立木總蓄積5.14億m3。

大興安嶺地區(qū)為我國最寒冷地區(qū)，冬寒夏暖，晝夜溫差較大，年平均氣溫-2.5℃，最低溫度-52.3℃。氣候?qū)俸疁貛Т箨懶约撅L氣候，冬季異常寒冷，晴燥，降水量很少。全區(qū)30 a平均降水量486.6 mm，降水時空分布不均，80%集中于溫暖季節(jié),尤其是7、8月份為多。地下永凍層在全區(qū)普遍而廣泛，水分除滯留地表形成大面積沼澤外，大多瀉入江河而排掉，地面涵養(yǎng)水的能力較差。4～6月集中降水還未出現(xiàn)，冬季所留積雪又很快融化消失，加之蒙古旱風的作用，地表蒸發(fā)量極大，形成天干物燥的自然現(xiàn)象。所以每年的4～6月份的林地，防火形勢極為嚴峻。為此抓住一切有利降水的天氣過程，不失時機地開展以抗旱減災和水資源開發(fā)利用等為目的的人工增雨作業(yè)，增加地面含水量，降低森林火險等級，將是大興安嶺地區(qū)現(xiàn)在及未來森林防火工作的重要手段之一。

2 空中水資源的開發(fā)與利用

2.1 人工增雨的基本原理

人工增雨主要是利用自然云的微物理不穩(wěn)定性，在適當?shù)脑朴陾l件下，選擇適當?shù)臅r機和部位，針對不同的云，采用相應的人工催化技術方法，通過人工干預、催化，給水汽或小水滴以“促進力”，使它有能力去吸引另外一些水汽或者小水滴，聚成大水滴或者冰晶和雪晶，從而改變云滴譜分布的均勻性，以利于重力碰并過程的進行，達到增加降水的目的。

人工增雨作業(yè)的主要設備有：高炮、飛機、火箭、無線電控空儀、氣象雷達、衛(wèi)星接收系統(tǒng)等，通過這些催化劑、設備的應用，顯著地提高了人工增雨效果。

2.2 空中水資源開發(fā)利用的實踐

2.2.1 國外研究狀況及利用情況

美國加利福尼亞州由于經(jīng)濟的發(fā)展，水資源明顯不足。1976～1987年間，美國墾務局等單位聯(lián)合開發(fā)云水資源，他們用飛機上裝置的碘化銀發(fā)生器催化地形云，在人工影響的云區(qū)內(nèi)可產(chǎn)生5萬m3的降水。美國還在科羅拉多的落基山脈、新墨西哥的杰朱治山、華盛頓的卡斯卡達山、猶他北部的瓦桑奇山等地進行過人工影響地形云降水試驗，取得了增加降水15%～20%的效果。1975年，以色列在其北部開始了以增加水資源為目的的人工增雨作業(yè)計劃，達到相對增雨13%～15%的效果。從經(jīng)濟分析來看，每噸降水成本約合4美分，合人民幣0.32元，取得了良好的經(jīng)濟效益。

2.3 國內(nèi)研究狀況及利用情況

2.3.1 人工增雨規(guī)模居世界之冠，效果顯著

2003年全國已有30個省、自治區(qū)、直轄市的1 862個縣在開展長年的人工影響天氣作業(yè)，形成了地面催化，高炮、火箭、飛機人工增雨立體網(wǎng)絡體系。目前擁有人工影響天氣專用飛機30架，高炮6 929門，各種類型火箭發(fā)射架3 804臺，從事作業(yè)人員達3.5萬余人，人工影響天氣作業(yè)規(guī)模居世界首位。1975～1986年福建古田水庫開展的高炮人工增雨試驗表明，可增雨24%。1990～1995年河北省的飛機人工增雨研究分析表明，可增雨18%。1998～2003年北京市一共用飛機進行了22次液氮人工增雨作業(yè)，共增加了8.98億m3降水，相當于每年增加53個昆明湖的水量，北京人工增雨的投入產(chǎn)出比高達1/90。人工增雨l m3水花費不到5分錢。可以看出，人工增雨不僅在抗旱減災中起到巨大作用，而且為緩解水資源短缺和生態(tài)建設等方面發(fā)揮了重要作用。

2.3.2 實施空中取水戰(zhàn)略，建設人工增雨基地

我國西部內(nèi)陸嚴重缺水，開發(fā)利用大氣云水資源成為一項戰(zhàn)略措施。針對青海省黃河上游云水資源條件好、有利于開發(fā)利用和解決黃河下游斷流問題，加之該省多年的人工降雨經(jīng)驗，國家氣象部門在開展云水資源調(diào)查和研究后，決定在青海省建設全國第一個云水資源開發(fā)基地。首期作業(yè)區(qū)約1萬km2，目標是每年增加雨水30%。1997～2000年間，青海省在黃河上游約3.5萬km2的區(qū)域內(nèi)實施人工增雨作業(yè)，共增加降水60億m3，其中為黃河增加徑流13億m3，不僅緩解了黃河下游的斷流狀況，而且增加了梯級水庫的蓄水量，減低了水力發(fā)電的單位成本，對當?shù)丶包S河下游地區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設起到了重要作用。這一項目的建成將成為中國最先進的國家級人工增雨基地，并成為今后建設國內(nèi)其他基地的示范。

3 啟示與建議

人工增雨工程除可增加降水資源外，還具有改善生態(tài)環(huán)境作用。在實施退耕還林、退耕還草工程時，如果結合適當?shù)娜斯ぴ鲇?，會有利于植被的快速恢復。如果增雨能和地面的植樹造林活動相配合，則能取得相當顯著的效果。

大興安嶺地區(qū)從2002年起截至目前，共引進了19臺人工影響天氣車載防雹增雨火箭發(fā)射系統(tǒng)，開始大力開發(fā)空中水資源。并于2005年底建成了加格達奇多普勒雷達基地，大大提高了空中水資源的開發(fā)利用能力。但因財力、物力的制約，以增加水資源為目的的空中水資源開發(fā)利用工作開展較少，規(guī)?；潭群涂萍妓讲桓?，還沒有從戰(zhàn)略的高度來認識開發(fā)利用空中水資源的重要性和必要性。為此提出以下建議：

（1）建立一支高素質(zhì)的人工影響天氣科技人才隊伍?？茖W技術是第一生產(chǎn)力，而人才是科學技術的第一要素。因此隨著科技進步以及先進設備的不斷更新，通過培訓和引進人才建立一支高素質(zhì)的人工影響天氣科技人才隊伍是科學地開發(fā)利用空中水資源的根本保證。

（2）結合林區(qū)生態(tài)建設，建設現(xiàn)代化的人工增雨基地。圍繞生態(tài)功能區(qū)建設和推進經(jīng)濟又好又快發(fā)展這兩大主要任務，不斷加強生態(tài)環(huán)境保護，努力發(fā)展低碳經(jīng)濟，構建生態(tài)文明體系，使大興安嶺的生態(tài)更優(yōu)良、產(chǎn)業(yè)更優(yōu)化、環(huán)境更優(yōu)美、生活更富裕。這是大興安嶺林區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，也是開發(fā)空中水資源工作面臨的新任務。因此要加大人工影響天氣資金投入力度，建立人工增雨防雹指揮中心、云水資源監(jiān)測探測系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡和通信系統(tǒng)、空中水資源預測和預報系統(tǒng)、人工增雨防雹作業(yè)指揮系統(tǒng)、林火遙感信息中心等由多個子系統(tǒng)組成的現(xiàn)代化的人工影響天系統(tǒng)。為林區(qū)生態(tài)建設提供有力的空中水資源開發(fā)利用的技術保證。

（3）適應新形勢，加大開展人工增雨作業(yè)規(guī)模。隨著大興安嶺地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增加以及氣候變化的影響，水資源短缺日趨嚴重，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，嚴重影響著廣大人民群眾的生活。因此在空中水資源開發(fā)和利用上要加大人工增雨作業(yè)的規(guī)模，抓住一切有利降水的天氣過程，采取多種手段，精心組織，科學設計，不失時機地開展以抗旱減災和水資源開發(fā)利用等為目的的人工增雨作業(yè)。

（4）建立水資源利用立體保障體系，豐富空中水資源開發(fā)內(nèi)容。綜合考慮空中水資源的開發(fā)與地表水資源的調(diào)配、利用，逐步形成空中水與地表水、地下水相結合的三層立體水資源保障體系。人工影響天氣服務由為農(nóng)業(yè)抗旱、防災減災服務向合理開發(fā)利用空中水資源、防災減災、生態(tài)環(huán)境建設和提高人民生活質(zhì)量服務拓展，由旱季作業(yè)向有利于調(diào)蓄水資源的其他季節(jié)作業(yè)拓展，由旱區(qū)作業(yè)向江河、庫區(qū)水域源頭作業(yè)拓展。隨著投入的加大和技術手段的進一步完善，科學化、規(guī)?；娜斯ぴ鲇昙夹g將是新世紀緩解水資源短缺的一項重要的開源措施?？茖W地開發(fā)利用空中水資源，加強生態(tài)環(huán)境建設，促進人與自然的和諧發(fā)展和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，都具有十分重要和深遠的戰(zhàn)略意義。

1002－252X（2010）04－0033－01

2010－8－6

趙明文（1971-），男，安徽省濉溪縣人，黑龍江省教育學院，本科生，工程師.