吉木乃縣薩吾爾山區設置地面煙爐的可行性及布設位置研究

胥執強 荊海亮 阿麗旦 鄒琳

摘 要：根據吉木乃縣薩吾爾山區烏拉斯特河流域上、下游降水資料分析，薩吾爾山海拔1400～3000m，降水量在360～430mm之間，薩吾爾山是吉木乃縣所有水系的發源地，降水天氣過程多，同時地形云資源豐富。在烏拉斯特河流域1400～2600m處西側和東側支流河谷帶放置煙爐，沿河谷上升氣流可把碘化銀煙粒送至云中，進行催化增雨（雪）。利用地面煙爐在薩吾爾山實施人工增雨（ 雪）作業，在源頭增加降水，形成徑流，緩解水資源短缺。

關鍵詞：吉木乃縣；煙爐增水；必要性；可行性

中圖分類號：P481 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180233206

吉木乃縣位于新疆維吾爾自治區西北部，西與哈薩克斯坦接壤，為“絲綢之路經濟帶”北通道，同時也是新疆地表水資源最少的干旱貧水縣，水資源的匱乏成制約縣域經濟和社會的可持續發展的。縣域南部薩吾爾山吉木乃全縣所有水系的發源地，降水天氣過程多，是開展人工影響天氣作業條件最佳區域。而地面燃燒爐作為一種新型的人工增雨（雪）作業工具，具有作業成本低、 不受空域限制、遠程自主作業等優點，備受社會各界的關注。地面煙爐燃燒產生的碘化銀煙粒，需要依賴上升氣流的攜帶才能進入的云層，起到增雨（雪）的作用 。

本文從吉木乃縣缺水的現狀、邊境地區人工增水作業的要求、增水作業工具的優缺點、吉木乃縣的氣候資料，分析布設地面增水煙爐的必要性；根據薩吾爾山區降水特點、地理位置和空中水汽、抬升動力條件，分析在薩吾爾山區烏拉斯特河上游河谷放置地面煙爐的可行性。

1 設置地面增水煙爐的必要性

1.1 水資源極度缺乏

吉木乃縣是新疆突出的干旱貧水縣，吉木乃諸小河是基本的水源，均為季節性河流，年徑流甚微，地表水資源極為匱乏。地下水做為戰略性的資源儲備，其資源量十分有限，縣內地下水位呈現下降趨勢，地下水資源量嚴重不足。薩吾爾山區自然降水是河水徑流的主要來源，山區來水不穩定使水庫水量季節性變化大，導致干旱災害時有發生。只有在河流源頭進行人工增水作業，形成徑流，才能緩解水資源的短缺。

1.2 生態環境保護迫切需求

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，由于氣候變暖，加之長期缺水，濕地日益縮減，縣域北部庫木托拜沙漠沙化面積逐步擴大，干旱、大風災害頻繁發生。而薩吾爾山西端的木斯島冰川，通過中國科學院寒旱所2014年科考發現，1959—2013年薩吾爾山冰川面積由17.69km2退縮為10.13km2，共退縮7.56km2，退縮率42.74%，持續退縮趨勢嚴重。因此，在薩吾爾山區進行人工增水，對保護和改善冰緣區濕地及木斯島冰川，維系下游拉斯特河谷次生林生態平衡具有重要意義。

1.3 作業工具對比分析

當前人工影響業天氣作業工具從作業催化劑運載工具分機載空中播撒和地對空（箭載、彈載和煙爐）播撒2類。現主要使用飛機、火箭、高炮，飛機是人工增雨作業的首選工具，具有催化劑利用效率高、播撒面積大等優勢。高炮、火箭適合于對流云增雨作業，具有機動靈活、發射高度高等特點。由于薩吾爾山是東西走向的斷塊跨國山脈，西與天氣上游的哈薩克斯坦接壤，中哈邊境區域是吉木乃縣諸小河發源地，但受國家邊境管理要求，邊境區域不能使用飛機、火箭、高炮進行人工增雨作業。

鑒于以上原因，使用一種不受空域限制，可自主科學布點和指揮的增水作業工具是十分必要和可行。而地面碘化銀增水煙爐不受空域限制，可以全天候、長時間、連續、大劑量的作業，還具有節省人力、維護方便、安全可靠等優點，通過遠程遙控點燃煙爐里安裝的碘化銀煙條，利用上升氣流作載體入云催化增雨； 因此，煙爐非常適合邊境山區人工增雨作業，且對山區地形云作業效果更好。

2 薩吾爾山區地理位置的可行性

吉木乃縣薩吾爾山橫亙于縣城南部，是一條東西走向的斷塊跨國山脈，作為天山和阿爾泰山中間的薩吾爾山區，是西準噶爾西部山地中最高之山，也是縣境內地勢最高之處。我國境內部分約100km，其西端在哈薩克斯坦境內，東端余脈延伸至烏倫古湖。大部分山區海拔在1500～3000m左右，最高峰是海拔3835m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。薩吾爾山山谷密布，溝壑縱橫，諸小河水系均發源于薩吾爾山區。因此，被當地群眾稱為“母親山”。

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，是適合開展人工影響天氣作業條件最佳區域。縣域最大河流烏拉斯特河發源自該山西段邊境區域，煙爐選址位于烏拉斯特河上游西側支流和東側支流河谷，河谷南北走向，長度約為17km，海拔在1500～2600m之間，位于吉木乃縣天氣上游，西側鄰哈薩克斯坦，東側為吉木乃諸小河流上游。河谷距離縣城約50km，有牲畜轉場牧道通往河谷沿線，使用北斗衛星通信系統進行通訊，通過計算機遠程控制，實現焰條的遙控檢測、點火和煙霧的自動播撒。是薩吾爾山區最理想的放置位置。

3 使用煙爐增雨（雪）的可行性

3.1 空中水汽條件分析

新疆中高層的空中水汽資源非常豐富，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，歐洲大陸咸海地區和西北方的北冰洋較冷空氣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。從近年氣候變化趨勢看，該山區云的厚度和含水量總的變化趨勢均是上升的，有利于開展人工增水。

3.2 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。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，該區域地形抬升作用明顯，具有一定的產生降水的環流和動力條件。

3.3 降水資料分析

根據烏拉斯特流域下游低山區的烏拉斯特村站（海拔1400m）至高山區冰川站（海拔3000m）降水資料分析，海拔1400～3000m降水量在360～430mm之間，分別位于烏拉斯特流域上游及中游，這是水汽含量較為豐富的高度也是適合人工增水的高度。據冰川區域站資料顯示，山區月最多降水日數20d，大于80%量的降水云層月最多日數24d，年平均降水量為434mm；這說明在該地區空中水汽資源豐富，實施人工增水的潛力巨大。

3.4 雷達資料分析

通過2016年6—8月縣城數字化雷達55場天氣過程回波圖分析，6—8月薩吾爾山區僅中強度局地強對流天氣過程有11次；受山區地形遮擋，未探測到的山谷地形云降水云系幾乎2～3d就有1次。據宏觀觀測，地形云系會順河谷地勢抬升向上攀升發展。無論系統性云系還是局地強對流天氣過程均自西向東從哈薩克斯坦境內移入我國境內，依次途經薩吾爾山區烏拉斯特河、塔斯特河諸小河上游，到薩吾爾山余脈逐漸消亡。說明夏季山區局地對流天氣多，容易輸送煙爐碘化銀顆粒入云，有利于在諸小河上游自西向東進行催化作業。

4 結論

薩吾爾山區是吉木乃縣諸小河水系均發源地，位于全國天氣的上游，天氣過程頻繁，同時山谷密布，溝壑縱橫，地形云資源豐富，為吉木乃縣降水的高值區，是吉木乃縣開展人工影響天氣作業條件最佳區域。

地面增水煙爐是一種新型人工增水作業工具，具有不受空域限制、自主指揮作業等優點。薩吾爾山區位于邊境地區，又處于全國天氣上游，適宜實施地面增水煙爐進行人工增水作業，具有明顯的實用性、良好的經濟效益和社會效益。

烏拉斯特河上游位于薩吾爾山西段，適宜在1400～2600處烏拉斯特河西側支流和東側支流的河谷布設煙爐，沿河谷的上升氣流可將碘化銀顆粒送入云中，通過雷達指揮作業，自西向東對諸小河上游進行催化作業，能增加中高山區域降水，形成徑流，緩解水資源短缺。

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作者簡介：胥執強（1980-），男，工程師，主要從事氣象服務及應用工作。