吉木乃縣薩吾爾山區空中云水資源開發的可行性研究分析

阿麗旦，胥執強，荊海亮 ，王 通

（1.新疆吉木乃縣氣象局，新疆 吉木乃縣 836800；2.新疆維吾爾自治區人工影響天氣辦公室）

1 薩吾爾山區概況

吉木乃縣薩吾爾山位于縣城南部，是一條東西走向的斷塊跨國山脈，縣境內約100 km，其西北端在哈薩克斯坦境內。山體西高東低，北緩南陡，大部分山區海拔在1 500～3 000 m，最高峰是海拔3 835 m的木斯島冰川，是吉木乃縣唯一的賴以生存的水源地，也是重要水源涵養地和綠色儲備地。山區形成了烏勒昆烏拉斯圖河、烏拉斯特河等融冰雪與降水補給的季節性小河，是吉木乃縣農牧業用水的主要來源，因此，薩吾爾山被當地群眾稱為“母親山”[1-2]。薩吾爾山區位于全國天氣的上游，天氣過程頻繁，同時地形云資源豐富。是最適合開展人工增水作業的區域，在山區開展科學的大規模人工增水作業，對吉木乃縣脫貧攻堅和生態建設具有重要的意義。

2 人工增水工作現狀

吉木乃縣人工增水工作始于1980年，積累了豐富的理論研究資料和實踐經驗。但作業水平和裝備與發達地區相比仍有較大差距。吉木乃縣現有數字化天氣雷達1部，人影作業車2輛，地面碘化銀煙爐14個，流動作業點14個，相對100 km2的薩吾爾山區及嚴重短缺的水資源而言，作業影響區域面積較小，作業效果相對較差。并且沒有發展人工影響天氣事業的長遠規劃，影響空中云水資源開發。并且氣象觀測站網較為稀疏，僅有1個國家氣象站，17個區域站，且分布在低山與平原區域，不能滿足人工增水作業指揮的要求。

3 開發空中云水資源的必要性

3.1 水資源安全需要

吉木乃縣是全疆地表水資源最少的干旱貧水縣，地表年徑流量僅0.74億m3，人均水資源量為阿勒泰地區平均的1/10、全疆平均的1/3。地表水資源利用率達80%以上，大大超出了60%的生態警戒線。隨著氣候變暖的影響，薩吾爾山區冰川的雪線不斷升高，將嚴重影響山區的來水量。吉木乃縣位于中亞經濟圈的中心地帶，已被確立為“絲綢之路經濟帶北通道”之一，吉木乃縣正處在新型工業化、產業轉型發展關鍵時期，水資源成為經濟發展的生命之源，而水資源短缺已成為影響吉木乃縣經濟社會發展的瓶頸。

3.2 生態保護和建設需要

吉木乃縣是典型的干旱半干旱灌溉農業生態區域。其支撐農業和農村經濟可持續發展的生態環境極為脆弱，頻繁發生的干旱、大風災害，日趨嚴重的土地荒漠化等一系列問題，其根本的原因是水資源短缺嚴重。吉木乃縣賴以生存的水源地——薩吾爾山西端的木斯島冰川，通過中國科學院2014年科考發現，1959—2013年薩吾爾山冰川面積由17.69 km2退縮為 10.13 km2，共退縮 7.56 km2，退縮率42.74%，持續退縮明顯。而薩吾爾山區的沼澤濕地和高山草甸是吉木乃縣水源的涵養地和綠色天然水庫，由于全球氣候變暖，加之長期缺水，薩吾爾山濕地日益縮減，縣域北部庫木托拜沙漠沙化面積逐步擴大。

3.3 氣象防災減災需要

吉木乃縣地方經濟以農牧業生產為主，自然氣候條件嚴酷，是自治區重點易災縣，農牧業生產可謂“十年九災”“數災并發”。主要農作區屬干旱、半干旱氣候區，薩吾爾山區來水不穩定使水庫水量季節性變化大，干旱災害時有發生。據資料分析，吉木乃縣發生干旱的年景為25%，但發生春旱的年份占75%，其中嚴重干旱占33.3%，而發生夏旱的年份占85%，其中發生嚴重干旱的占10%，干旱已成常態化災害，故有“十年九旱”之說[3]。隨著經濟社會發展，氣象災害造成的農業災害損失也越來越大，嚴重影響和制約著農業的發展。

4 開發空中云水資源的可行性

大氣降水必須具備3個條件，分別是空中水汽條件、抬升動力條件和降水微物理條件。以下從這3個條件對在吉木乃縣實施人工增雨（雪）的可行性做一分析。

4.1 空中水汽條件

通過多年云量分布和空中水汽研究表明，西風環流攜帶的大西洋及歐亞大陸蒸散的水汽，是新疆最主要水汽來源；同時青藏高原夏季豐富的水汽在有利的天氣形勢下繼續進入新疆，因此，新疆空中水汽特別是中高層的水汽資源也很豐富[4]。作為天山和阿爾泰山中間的薩吾爾山區也具備形成降水的空中水汽條件。西北方的北冰洋較冷空氣和歐洲大陸里咸海地區冷空氣也會滯留在阿爾泰山和薩吾爾山之間，加之薩吾爾山本身良好的植被也蘊含有豐富的水源，從空中水資源和近地面含水量分析，都十分有利于開展人工增水。

從近年氣候變化趨勢看，薩吾爾山區云的厚度和含水量總的變化趨勢均是上升的，空中水汽形成自然降水的轉化率也是增加的，說明在氣候變化背景下，及時開展大規模山區人工增水作業，可以取得更好的作業效果。

4.2 抬升動力條件

吉木乃縣地處中高緯度地區，大氣波動多，長波中常伴隨中小尺度系統，天氣過程頻繁。從統計學角度對近10年的降水資料進行分析，該地區年有效降水過程可達56次，有的天氣過程長達4～5 d，連續降水天氣過程最長可達10 d以上。而在冬季平均一周有一次降水天氣過程，遇到長波槽不斷有冷空氣補充影響時，降水可持續5～10 d不等，且以極其穩定的層狀云為主，即使受弱波動影響時，仍然有一旬一過程出現。在夏季薩吾爾山區常出現局地對流天氣，薩吾爾山也處于上升氣流控制下，具備一定的抬升動力條件，豐富的降水量及大量冰川的存在就是抬升運動的結果，因此，該區域具有一定的產生降水的環流和動力條件。

4.3 降水微物理條件

薩吾爾山區的大部分地區海拔高度在1 500～3 000 m以上，地形抬升作用明顯，是水汽含量較為豐富的高度，云中自然凝結核含量較多，也是適合人工增水的高度，云體自然降水轉化率高。該區域降水天氣過程陰天日數較多。據山區冰川區域站資料顯示，山區月最多降水日數20 d，大于8成量的降水云層（層狀云、積狀云）月最多日數24 d，年平均降水量為434 mm，這說明在該地區實施人工增水的潛力巨大，空中水汽資源豐富，開發潛力巨大

5 結論

（1）從近年氣候變化趨勢分析，薩吾爾山區云的厚度和含水量呈上升趨勢，空中水汽條件較好。從空中水資源和近地面含水量來看，都十分有利于開展人工增水。（2）薩吾爾山區降水天氣過程多，年有效降水過程可達56次，有的天氣過程長達4～5 d，連續降水天氣過程最長可達10 d以上。在夏季經常出現局地對流天氣，具有較好的產生降水的環流和動力條件。（3）薩吾爾山區降水日數多。山區月最多降水日數20 d，大于8成量的降水云層（層狀云、積狀云）月最多日數為24 d，年平均降水量為434 mm，空中云水資源開發潛力大。（4）在阿勒泰地區，薩吾爾山是僅次于阿爾泰山出現大降水頻率最高的地區，得天獨厚的地形、地貌特征和豐富的空中云水資源，為開展大范圍人影作業提供了優勢條件。（5）利用薩吾爾山區的自然地理和氣候特點，進行空中水資源開發利用，實現由應急型抗旱增水作業向常態化科學增水作業轉變，并能建立完善的人工影響天氣業務體系，提高防災減災能力。（6）通過對薩吾爾山空中云水資源的開發利用，既是緩解水資源供需矛盾的長遠之計，也是改善保護脆弱生態環境的有效措施，有利于吉木乃縣經濟可持續發展和社會穩定，對于脫貧攻堅及后續鞏固具有重要的現實意義。

[1]吉木乃縣農業區劃[M].吉木乃縣農業區劃辦公室，2000.

[2]史玉光，孫照渤.新疆水汽輸送的氣候特征及其變化[J].高原氣象，2008，27（2）：310-319.

[3]胥執強.吉木乃縣農業氣象災害特征與防御對策[J].沙漠與綠洲氣象，2012，6（增刊）：59-60.

[4]劉世祥.甘肅省空中水資源潛力氣候研究[J].甘肅科學學報，2005（1）：44-47.