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李会超:天河工程真能实现“空中调水”吗?
关键字:【文/ 科工力量专栏作者 李会超】
我国是一个水资源相对匮乏的国家,且水资源在国土全境的分布极不均匀。在黄河、海河、淮河流域所在的我国北部地区,水资源量仅占全国总量的7.2%,却承载了全国人口和GDP的约35%。为了缓解这一地区的水资源短缺问题,我国实施了“南水北调”工程,从水量相对充沛的长江流域向这一地区调水。
目前,南水北调的中线和东线工程已经投入运行,源源不断的长江水滋润着包括首都北京在内的北方地区。而在刚刚闭幕的珠海航展上,由青海大学、航天八院等单位提出实施的”天河工程”试图通过空中的水汽输运实现水资源的另一种跨区调配途径,被一些媒体解读为“空中南水北调”。
这一解读给人的印象,仿佛我国已经掌握了控制天气的秘密武器,已经可以实现大范围、大规模的天气气候干预。但实际上,该工程将要准备发射的卫星,其目的是探测大气中水汽的输运情况而不是直接实施干预。而即便该工程的设想最终得以实现,”调水“的幕后推手仍然是大自然,而该工程要做的则是首先搞清水汽的输运路径,进而以某种方式将天空中的“河水”中途截留,转换为降雨。
“天空河流”新概念
降雨,是大气中冷凝的水汽以不同的方式下降到地球表面的天气现象,因此充沛的水汽补给是形成降水的必要条件。在以往的探测研究中,研究者们发现了大气对流层中存在这水汽输送量较高的条带状区域。这些区域就像天空中的河流一样,将水汽源源不断的从一个区域输送到另一个区域中。
然而,之前的研究者们所探测到的这些水汽输运带,其寿命往往较短,最长也不超过40个小时。同时,它们的行踪不定,出现的位置受到局地天气情况影响,有较强的随机性。
2016年,我国学者在《中国科学》上发表论文,提出了“天空河流”的概念。天空河流关注的仍然是大气中的水汽输运带,但与之前无法捕捉水汽输运带行踪的研究和概念所不同的是,我国学者提出使用统计系综的方法,找出水汽输运带的分布概率。
也就是说,他们试图回答的是“水汽输运带最有可能出现在哪里”,而不是“水汽输运带一定在哪里”,进而掌握天空河流出现和变化的规律。基于以往观测数据的再分析,这些学者发现水汽输运带的出现虽然具有随机性,但在长期统计后发现其也所在位置存在规律性。
因此,可以通过探测和研究,搞清最有可能出现水汽输运带的天空河流位置,以及天空河流中的水汽从哪里来、到哪里去、输运强度是多少的问题。而完成这些任务,需要天气学、气象学、水文学、河流动力学等学科的交叉与合作。
(我国学者初步给出的天空河流在全球的分布情况)
卫星能够从天空中俯视地球,获得一定区域的大气情况全貌,因此十分适合用来探测天空河流的演化规律。我国的“风云”系列气象探测卫星具备探测水汽的能力,但运行在距离地面36000公里的地球同步轨道上的风云二号、风云四号,虽然能够对我国国土进行持续监测,图像的分辨率却难以满足精细分析要求。而运行在高度较低的极轨上的风云一号和三号,虽然观测分辨率能够达标,但对某一地区进行一次观测后,再次“重访”该区域所间隔的时间较长,不能有效的解析天空河流随时间变化的情况。
标签 气象-
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- 责任编辑:孙武
- 最后更新: 2018-11-20 08:42:28
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