空中調水 到底是創新還是神話

李鵬

用人工干預方式改變大氣水汽分布，把長江流域的水資源調往黃河流域，這就是科學家提出的“天河工程”，這究竟是創新構想還是當代神話？

每年一到夏天，中國南方很多地方就會飽受洪澇災害的困擾，而在中國的西北，缺水干旱依舊是一種常態。有沒有可能把中國南方過多的雨水資源調一些到北方？這樣的想法聽起來有一些瘋狂，可中國的一支科學家團隊卻下定決心來試一把了。

這個科研團隊的領銜者是中國科學院院士、青海大學校長王光謙，從2014年底開始，他帶領的主要由清華大學、青海大學兩所大學研究人員構成的一個研究團隊就啟動了這個構想。他們給這個項目取了一個名字——“天河工程”，實際上就是一種跨流域調水新模式。

王光謙說，在大氣邊界層至對流層范圍內，也就是大氣層中10公里以下的中低層，存在穩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”也是一個比喻說法，通俗地說，就是通過空中搬運水汽到干旱地區降雨，供給缺水地區以水，滿足人們的生活和生產需求。

在空中實施調水

2016年9月9日至11日，“天河工程”論證啟動會暨第一次專家組會議在青海省西寧市舉行，項目旨在科學分析大氣中存在的水汽分布與輸送格局，進而采取人工干預手法，實現不同地域間大氣、地表水資源再分配。

在該工程的構想中，課題組認為可在中國三江源的黃河流域和長江流域的分水嶺實行空中調水，改變云水資源在兩個流域間的轉化，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域。科學研究發現，本來大多涌向東南的水汽在這里要經過黃河流域和一部分內流區。王光謙等研究人員構想，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到“南水北調”的效果。

在氣象學中，衡量水汽輸送大小的物理量是“水汽通量”，表示在單位時間內流經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高級工程師李生辰等人，利用由美國氣象環境預報中心（NCEP）和美國國家大氣研究中心（NCAR）聯合制作的NCEP/NCAR再分析資料和青藏高原三江源地區的降水資料，分析了三江源地區的水汽輸送特征。研究表明：在東亞和印度季風驅動下的西南暖濕氣流是三江源地區空中主要水汽來源，其次是來自西邊界中東高壓中的偏西氣流和西風帶中的偏北氣流，這3種大尺度環流背景的氣流匯集到三江源區，使該地區6—9月處在水汽輻合區內，同時在高原大地形的動力作用下，三江源地區近地面層天氣系統帶來源源不斷的降水，為這一區域形成江河源頭創造了條件。

王光謙研究團隊認為，如果“天河工程”能夠在人工干預天氣的技術上，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增加降水25億立方米”。簡單地說，就是利用黃河上源偏西南的這一地理特性，選擇恰當的位置搞人工降雨，把東南用不完的水汽提前轉移到黃河流域。這相對于黃河每年600多億立方米的徑流量，相對南水北調（中線）每年95億立方米的規劃流量，已經相當不可忽視了。

另外在三江源北面的祁連山和柴達木地區，由于高空的水汽輸送相對較少，“天河工程”預期可以實現的年增水分別在“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”規劃的調水目標，而根據他們的設想，“天河工程”中遠期有望實現每年跨區域調水50億立方米，這大約相當于300個西湖的蓄水量。這樣宏偉的目標能夠實現么嗎？

三種可參考的模板

科研人員現在提出的“天河工程”設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，即通過科學手段實施人工降雨、人工增雨作業；三是改造當地自然環境形成新的天地水循環系統。

神話的模板以《西游記》的描寫為典型。在車遲國里，孫悟空幫師父求雨，請來雨神，后者挾持幾朵云彩到車遲國就降下雨來。這種神話的調水非常完美，不僅可以確定降雨地點、降雨量，還能確定降雨的時辰。

人工增雨通常是以飛機或導彈為載體，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系統。云南的哈尼梯田倒是一個典型的例子。這里森林、村寨、梯田、水系“四素同構”，形成了一套生態循環系統，這些其實不是天然形成的，而是哈尼族人民世世代代開山鑿石創造出來的。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系統：在亞熱帶季風氣候下，紅河及山腳水渠蒸發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，形成涓涓細泉下泄江河。哈尼人在靠近森林的地方挖筑大溝，把下泄之水悉數截流，引大溝之水灌溉梯田，水又沿層層梯田注入江河，在這個過程中，稻田、溝渠和河道中的水再度蒸發升空，形成了一個完整的水系循環。

在三種模板中，第一種當然只是人類美好的愿望而已。第三種方式的實現具有一定的偶然性，其發生完全是個小概率事件，并且跨越的地區和空間不大。王光謙等科研人員能夠使用的也只有人工影響天氣技術了，這是現在我們國家可以在一定范圍內實施的技術。

而現在，王光謙院士等科研人員要通過天河實現不同地域之間的水的搬運，科研人員要通過對大氣中水汽含量及遷徙路線的監測，掌握水汽遷徙規律，并在有條件的地區進行人工干預，把能夠形成降雨的水汽搬遷到缺水的北方地區。這在現有的科技水平下能夠做到嗎？

人工增雨對氣團運動有多大影響？

專家們認為，如果跨區域的水汽搬運沒有辦法解決，“天河工程”就無法實施。現在關鍵的問題是，中國氣象學界有專家認為這樣的工程在現有科技水平上根本就做不到。

“現在的確有人工增雨、人工降雨式的人工影響天氣作業，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記者采訪時表示。

吳正華同時強調，這種作業目前人類還只能小范圍內予以實施，比如在5平方公里、10平方公里的范圍進行操作，但是大范圍內，比如要想將海淀中心區下的雨趕到昌平中心區去下，現在我們的技術還做不到。

“因為朝富含水汽的云中撒催化劑，是將氣態的水汽變成液態的水滴，其要么就是其凝聚成的水滴降下來了，要么就是作業無效，人工降雨、人工增雨作業效果一般不可能影響到太遠的地方去。而三江源地區這樣跨度達到上萬平方公里以上的區域的空中調水構想，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，云和水汽怎么調往黃河流域？用什么方式來調呢？云和水汽不是你想往什么地方調它們就會朝那里跑的。

其實這些年，已經有不少人提出過通過轉移水汽的空中調水方案，但是因為缺乏可操作性，最后都不了了之。據報道，為了開發空中的大氣水資源，安徽、吉林、遼寧、四川、河南等地紛紛投入巨資拋出“空中水庫”計劃，為大規模地開發大氣水資源做準備，但并沒有取得多大的效果。

中國氣象科學研究院人工影響天氣研究所高級工程師張紀淮也對記者表示，2008年北京奧運會，為了保證8月8日晚上鳥巢的開幕式不下雨，北京市當天動用了10架飛機、1100多發火箭彈在北京市及北京市周邊實施大規模的人工消雨作業，也才消掉了鳥巢周邊及北京市部分城區當晚的降雨，盡管讓下雨的位置發生了一些移動，但并沒有能夠做到大范圍的消雨，同樣，如此規模的人工增雨作業也不會產生太大的影響。

中國氣象科學研究院的一位專家表示，目前針對空中云水資源的開發還有很多問題不能解決。“雖然目前我國人工增雨作業已經進行了幾十年，但是依舊處在一種實驗階段，對人工增雨的具體運行機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，不僅一個國家做不到，從目前來講，就是全世界聯合起來也做不到。” 該專家表示，要是這個問題能夠解決，我們的沙漠就要變綠洲了。

“云的運動是大自然中氣流運動的結果，就現在而言，我們人類的人工增雨作業對氣團運動的影響是非常小的。”張紀淮說，人工增雨是一項科學，我們應該認識到它的作用，但是也不能過于夸大，并產生一些異想天開的幻想，目前一些地方過于夸大人工增雨作用的苗頭需要予以注意。“大自然有它自己的運行規律，很多人夢想著如同神話中說的一樣能夠呼風喚雨，這是很不現實的，這是應該予以破除的科學迷信。”