空中水資源的開發利用對大興安嶺林區生態建設的啟示與建議

趙明文

（大興安嶺地區氣象局，黑龍江加格達奇 165000）

空中水資源的開發利用對大興安嶺林區生態建設的啟示與建議

趙明文

（大興安嶺地區氣象局，黑龍江加格達奇 165000）

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

空中水資源;開發;生態建設;建議

1 引言

大興安嶺地區是國家重點國有林區和天然林主要分布區之一，也是我國唯一的寒溫帶明亮針葉林區和國內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。

大興安嶺地區為我國最寒冷地區，冬寒夏暖，晝夜溫差較大，年平均氣溫-2.5℃，最低溫度-52.3℃。氣候屬寒溫帶大陸性季風氣候，冬季異常寒冷，晴燥，降水量很少。全區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,尤其是7、8月份為多。地下永凍層在全區普遍而廣泛，水分除滯留地表形成大面積沼澤外，大多瀉入江河而排掉，地面涵養水的能力較差。4～6月集中降水還未出現，冬季所留積雪又很快融化消失，加之蒙古旱風的作用，地表蒸發量極大，形成天干物燥的自然現象。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利用等為目的的人工增雨作業，增加地面含水量，降低森林火險等級，將是大興安嶺地區現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定性，在適當的云雨條件下，選擇適當的時機和部位，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。

人工增雨作業的主要設備有：高炮、飛機、火箭、無線電控空儀、氣象雷達、衛星接收系統等，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濟的發展，水資源明顯不足。1976～1987年間，美國墾務局等單位聯合開發云水資源，他們用飛機上裝置的碘化銀發生器催化地形云，在人工影響的云區內可產生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計劃，達到相對增雨13%～15%的效果。從經濟分析來看，每噸降水成本約合4美分，合人民幣0.32元，取得了良好的經濟效益。

2.3 國內研究狀況及利用情況

2.3.1 人工增雨規模居世界之冠，效果顯著

2003年全國已有30個省、自治區、直轄市的1 862個縣在開展長年的人工影響天氣作業，形成了地面催化，高炮、火箭、飛機人工增雨立體網絡體系。目前擁有人工影響天氣專用飛機30架，高炮6 929門，各種類型火箭發射架3 804臺，從事作業人員達3.5萬余人，人工影響天氣作業規模居世界首位。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，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建設等方面發揮了重要作用。

2.3.2 實施空中取水戰略，建設人工增雨基地

我國西部內陸嚴重缺水，開發利用大氣云水資源成為一項戰略措施。針對青海省黃河上游云水資源條件好、有利于開發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驗，國家氣象部門在開展云水資源調查和研究后，決定在青海省建設全國第一個云水資源開發基地。首期作業區約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的區域內實施人工增雨作業，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，減低了水力發電的單位成本，對當地及黃河下游地區的社會經濟發展和生態環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，還具有改善生態環境作用。在實施退耕還林、退耕還草工程時，如果結合適當的人工增雨，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射系統，開始大力開發空中水資源。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利用工作開展較少，規模化程度和科技水平不高，還沒有從戰略的高度來認識開發利用空中水資源的重要性和必要性。為此提出以下建議：

（1）建立一支高素質的人工影響天氣科技人才隊伍。科學技術是第一生產力，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的人工影響天氣科技人才隊伍是科學地開發利用空中水資源的根本保證。

（2）結合林區生態建設，建設現代化的人工增雨基地。圍繞生態功能區建設和推進經濟又好又快發展這兩大主要任務，不斷加強生態環境保護，努力發展低碳經濟，構建生態文明體系，使大興安嶺的生態更優良、產業更優化、環境更優美、生活更富裕。這是大興安嶺林區的經濟發展戰略，也是開發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、云水資源監測探測系統、信息網絡和通信系統、空中水資源預測和預報系統、人工增雨防雹作業指揮系統、林火遙感信息中心等由多個子系統組成的現代化的人工影響天系統。為林區生態建設提供有力的空中水資源開發利用的技術保證。

（3）適應新形勢，加大開展人工增雨作業規模。隨著大興安嶺地區經濟的發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，生態環境日趨惡化，嚴重影響著廣大人民群眾的生活。因此在空中水資源開發和利用上要加大人工增雨作業的規模，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利用等為目的的人工增雨作業。

（4）建立水資源利用立體保障體系，豐富空中水資源開發內容。綜合考慮空中水資源的開發與地表水資源的調配、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業抗旱、防災減災服務向合理開發利用空中水資源、防災減災、生態環境建設和提高人民生活質量服務拓展，由旱季作業向有利于調蓄水資源的其他季節作業拓展，由旱區作業向江河、庫區水域源頭作業拓展。隨著投入的加大和技術手段的進一步完善，科學化、規模化的人工增雨技術將是新世紀緩解水資源短缺的一項重要的開源措施。科學地開發利用空中水資源，加強生態環境建設，促進人與自然的和諧發展和經濟社會的可持續發展，都具有十分重要和深遠的戰略意義。

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.