人類能否做到跨流域空中調水？

■人工增雨技術著眼于靜力催化和增雨，不改變大氣環流；跨流域“空中調水”則涉及改變大氣環流和氣團。

■世界尚未有一種能改變或控制大氣環流的理論和技術方法。

■即使“空中調水”理論成立，所需成本和技術水平等在可見的未來也難以達到。

人類一直夢想用人工的辦法控制天氣。在眾多美好設想中，“空中調水”的想法引起了人們的關注。那么，能不能做到“空中調水”？國際上是否有類似技術？科學理論上是否有依據？本文將對上述問題作初步解讀。

在說清楚跨流域“空中調水”之前，先就與“空中調水”理論相近的人工增雨技術作簡要介紹。所謂人工增雨，是一項以對云系進行人工靜力催化的理論為基礎的技術方法。當云系隨氣流自然移入到所需降水區域時，人工向尚未形成雨滴的過冷水中注入凝結核，促使過冷水經凝結后轉化為雨滴，并隨因自然降雨而形成的下沉氣流降落到地面。

人工增雨技術的著眼點在于靜力催化和增雨。靜力催化指盡可能地避免云系平移、水汽輻合輻散、云系上升下沉等造成的復雜而強大的動力、熱力學過程受到人工干預或影響。大氣中云雨過程所需要的能量十分巨大，無論從技術還是從成本角度考慮，目前人類難以做到。增雨，從字面上理解，是對自然降水的增加。可見，該技術對自然水有著某種程度的依賴，不能獨立完成降雨所需的所有環節。云中的雨滴要降落到地面，必須克服云中托升水滴的上升氣流。克服上升氣流需要能量，而改變云系能量的技術難度非常大。要使人工催化形成的雨滴降落下來，則必須借助自然下沉氣流。而下沉氣流會在降水時產生。所以，人工增雨作業的最佳時機一般在自然降水即將出現或出現之后。目前人類所進行的是人工增雨，而不是“人工降雨”。

實踐證明，受大氣和氣象過程的復雜性制約，即使是人工增雨，實現起來難度仍然相當大，效果也無法達到理想狀態。

不同于人工增雨，跨流域“空中調水”必須改變大氣環流和氣團。“空中調水”試圖把A流域大氣中的水汽或云系用人工的手段引入到B流域，是一種改變水汽或云系空間位置的概念，涉及到大氣環流的問題。而大氣是一個全球范圍的開放系統，由分布在大氣中的無數個幾百甚至幾萬公里不等尺度的氣團或環流組成并圍繞地球不停運動。一個控制某流域的穩定氣團、氣流或水汽通道涉及上千，乃至上萬公里尺度范圍內的大氣。大氣中的水汽或云依附于這些氣團或氣流流動、漂移。也就是說，大氣氣流或氣團是水汽或云系的運輸工具。水汽在何時、何處聚集、凝結，云在何處形成、移向何方，均由大氣環流決定。要想改變氣流和氣團所處空間位置，必須有能對大氣氣團或大氣環流產生影響的技術手段。打個比方，跨流域“空中調水”需要在大氣中修建人工管道或渠道，從而把水汽從A處輸送到預定的B空間里，同時還需建造儲水的水庫。

“管道或渠道”和“水庫”在大氣中如何立足？適合修建水庫的空間是否存在？而且，大氣中布滿了不同能量的氣團，如何能夠“擠”走原有的氣團，并將其能量轉嫁到第三者？以上問題十分復雜。

目前，世界上還沒有一種能改變或控制大氣環流的理論和技術方法。人工增雨所使用的催化劑不是能量，它沒有能力搬運氣團，轉移水汽。大氣氣團或環流是由大范圍強大的風場、溫度場來控制，而改變大氣風場、溫度場，需有巨大的能量。即使該理論成立，所需成本和技術水平等在可見的未來也難以達到。經典的高空氣候學理論認為，一個地區穩定的環流或氣團的形成，由該地區海陸分布、主體山脈、季節轉換等決定。而改變海陸分布和山脈走勢，不是人類能力所能企及的。

此前，國際上有人提出用發射激光束的辦法改變大氣的運動方向或通過噴灑某些化學物質冷卻大氣溫度場等。某些正規的國際科學論壇也會開辟一些單元，讓有各種想法的人發表意見。這是為了體現人們尊重學術民主、尊重科學言論的態度，但這些命題少有進行過科學論證的，一直處于“科幻”狀態。

如果創新思路，開辟一種全新的理論和技術體系，前期必須進行大量的基礎研究和論證、試驗。這個過程十分漫長而艱難。

大氣過程十分復雜，要想對改變大氣過程有所設想，事先必須科學思考、認真論證、理性地分析研究，否則將付出代價。（本文作者系中國大氣本底基準觀象臺原臺長、2015年周光召基金獎氣象科技獎（團隊）獲得者）

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