方哲卿：“天河工程”、“空中南水北调”，没有听起来那么玄

上周，青海省西宁市举办了“天河工程”论证启动会暨第一次专家组会议，会上讨论了一个略带科幻色彩的话题：“跨区域空中调水”。原话是“科学分析大气中存在的水汽分布与输送格局，进而采取人工干预手法，实现不同地域间大气、地表水资源再分配。”

据报导，“天河工程”团队现在已经开展了云监测卫星及卫星星座初步论证、地面实施系统初步构想，针对云水资源监测需求完成了有效载荷需求分析及卫星初步方案，开展了采用火箭、导弹实现中远程人工降雨实施方案的研究。

又是卫星、又是星座、还有火箭和导弹，满屏魔幻现实主义色彩。然而，在气象学老司机眼里，只看到“人工降雨”四个字。

对，这就是一个高端的“人工降雨”，只是选了一个合适的地点，把降雨客观上变成了跨流域调水。等我解释完这个过程，大家就能理解取一个好名字是多么重要。

“天河”在哪里？

在大气中低层（10公里以下）范围内存在稳定有序的水汽输送通道，可将其称为“天河”。通道的位置在哪里、通道内的水汽是否充沛，都是影响“天河工程”的关键。

青海大学校长王光谦在“天河工程”论证启动会上说道：“可在中国三江源的黄河流域和长江流域的分水岭实行空中调水，改变云水资源在两个流域间的转化，以增加黄河流域的降水量”。

三江源是长江、黄河和澜沧江的源头汇水区域。本来大多涌向东南的水汽在这里要经过黄河流域和一部分内流区，如果能在水汽涌向东南长江流域之前就“拦截”下一部分，沿着黄河干支流送往北方，的确可以在不修建地面渠道的情况下达到“南水北调”的效果。

那么三江源高空的水汽输送情况如何呢？我们来看图说话。

衡量水汽输送大小的物理量是“水汽通量”，表示在单位时间内流经某一单位面积的水汽量。为了寻找天河，我们需要将空中各层的水汽通量计算出来再累加在一起。根据李生辰等人的研究， 1965-2004年的40年内，我国6-9月气候平均的 “天河”（整层水汽通量）如下图所示：

这是一张整层水汽通量的水平分布图，红色圈内是我国东南地区，黑色框内即是三江源区。图上的每一个格点都有一个小箭头，箭头的方向代表水汽输送的方向，长度代表水汽输送的大小。我们可以想象较粗的绿色箭头就是图中最大的“天河”，它将孟加拉湾的水汽输送到红色圈内，为我国东南地区，也就是长江、珠江流域带来了丰沛降雨。而三江源地区，其南边界恰好是大“天河”支流的末端（较细的绿色箭头），西部和北部边界虽然尽管量级很小，但也有水汽输入。

如果“天河工程”能够在人工干预天气的技术上，有效利用南边界甚至西、北边界的水汽输送，那么就“有望每年在青藏高原的三江源地区增加降水25亿”。而在三江源北面的祁连山和柴达木地区，由于高空的水汽输送相对较少，“天河工程”预期可以实现的年增水分别在“2亿和1.2亿立方米”。这相对于黄河每年600多亿立方米的径流量，相对南水北调每年95亿的规划流量，已经相当不可忽视了。

我们已经了解了“天河”的位置和水量的大小，下一步就是分析如何取水降雨。

如何取“天河”水

向天取水的技术其实已经较为成熟。降雨需要两个条件，一个是充足的水汽，另一个就是水汽凝聚成雨滴所必须的“凝结核”，目前人工增雨的方式就是增加凝结核。通常是以飞机或导弹为载体，向云中撒播催化剂（盐粉、干冰或碘化银等），成为云中水滴的凝聚核，使水滴在其周围迅速凝聚，增大到一定程度后降落到地面，形成降水。

据报道，2013年青海省人工影响天气办公室，在总面积达到30余万平方公里的三江源地区，通过人工增雨作业增加降水42.91亿立方米，相当于300个西湖水体容量。所以“天河工程”要达到的增水目标还是有可能实现的。

尽管总量可以实现，但是在运作成本上仍然有改善空间。并不是每次增雨作业都能够成功，事实上，根据物质守恒，如果天上没有云和水汽，撒播再多的碘化银也变不出雨水。这也正是目前人工降雨的技术难点，需要在作业前对本地区上空云的发生发展、上游云的移速移向做出准确的预测，抓住有效作业时间，减少不必要的物资浪费。

可持续性和风险

尽管目前看来“天河工程”向天取水是可行的，但该工程是否就能一劳永逸了呢？

据研究统计，通过南边界进入三江源地区的水汽量近40年呈波动减少趋势，减少幅度为每10年7.7×106kg/s，西边界水汽输入呈缓慢下降趋势，每10年减少4.7×106kg/s，北边界也呈减少趋势，幅度为每10年3.5×106kg/s。这样的趋势下，流入三江源地区的“天河水”是越来越少的。

然而，奇怪的是，三江源地区的水汽盈余不减反增：前10年（1965-1974年）净盈余46.4×106kg，后10年（1996-2005年）净盈余增加到56.1×106kg。实际上，总水汽量的增加是通过东边界的“节流”所得，每年自东边界水汽输出的减少幅度较大，达18.6×106kg/s。

这样看来，只“节流”不“开源”，利用三江源上空的“天河”水就存在两大隐患：第一种是“天河”水越用越少不可持续，第二种是输出到下游的水汽总量已经呈减少趋势，再“人工截流”之后，对下游水资源和气候生态造成的影响如何量化呢？

目前刚刚结束的只是 “天河工程”第一次专家组会议，相信随着后续论证的开展和信息的披露，关于工程的可持续性和潜在的风险，会有更明确的说法。

多1237解读： 一方受益，一方就有可能受损，要知道这点。象这种大工程，必是扭动乾坤的大挪移，改变我们现在生存的大环境，必要细节天象控制，不能擅自主张、妄动。只能顺其自然，再后才利用自然。 我爱摄影解读： 多么荒唐的论调！亏得你还知道以色列。 以色列明显没有顺其自然啊，而是与天搏斗，向天要水啊。 以色列怎么不怕破坏环境、人文、地理，怎么不怕毁灭固定生态链？ 大自然给以色列够多了，为什么还要贪婪用水？ 以自然的玄妙以及所谓规律，来反对人类发挥主观能动性的观点，都是荒唐的。人的主观能动性会犯错，但人的主观能动性也会更正错误。犯了错就改正错误，不要拿人类犯错作为限制人的主观能动性的理由。 自然的玄妙在哪里？在于未知，人类还没弄清楚它的机制，才有了玄妙的感觉。但人的智慧是发展的，早晚会克服这些玄妙。 一百年前，预测天气是不可能的。现在，预测天气已经是再正常不过的事情了。天气正在由玄妙变成清晰的科学。人们预测天气正是为了趋利避害。如果你认为人类应该完全顺应自然，像原始人那样祈求天神眷顾，任由风吹雨淋，那么请你不要看天气预报，不要为预报的天气而做任何准备。

参考文献

李生辰, 李栋梁, 赵平,等. 青藏高原“三江源地区”雨季水汽输送特征[J]. 气象学报, 2009, 67(4):591-598.

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