空中水资源的开发利用对大兴安岭林区生态建设的启示与建议

赵明文

（大兴安岭地区气象局，黑龙江加格达奇 165000）

空中水资源的开发利用对大兴安岭林区生态建设的启示与建议

赵明文

（大兴安岭地区气象局，黑龙江加格达奇 165000）

通过国内外空中水资源的开发利用的实例，结合大兴安岭林区生态建设的发展战略及气候特征，针对大兴安岭林区作为我国国有重点林区，国家生态安全的重要保障，黑龙江、嫩江等水系及其主要支流的重要源头和水源涵养区，以及国家重要的寒温带生物基因库，在维护生态安全和应对全球气候变化中发挥重要作用，提出了空中开发水资源的一些建议和启示。

空中水资源;开发;生态建设;建议

1 引言

大兴安岭地区是国家重点国有林区和天然林主要分布区之一，也是我国唯一的寒温带明亮针叶林区和国内仅存的寒温带生物基因库，森林覆盖率78.7%。截止2009年末，全区有林地面积665.1万hm2，活立木总蓄积5.14亿m3。

大兴安岭地区为我国最寒冷地区，冬寒夏暖，昼夜温差较大，年平均气温-2.5℃，最低温度-52.3℃。气候属寒温带大陆性季风气候，冬季异常寒冷，晴燥，降水量很少。全区30 a平均降水量486.6 mm，降水时空分布不均，80%集中于温暖季节,尤其是7、8月份为多。地下永冻层在全区普遍而广泛，水分除滞留地表形成大面积沼泽外，大多泻入江河而排掉，地面涵养水的能力较差。4～6月集中降水还未出现，冬季所留积雪又很快融化消失，加之蒙古旱风的作用，地表蒸发量极大，形成天干物燥的自然现象。所以每年的4～6月份的林地，防火形势极为严峻。为此抓住一切有利降水的天气过程，不失时机地开展以抗旱减灾和水资源开发利用等为目的的人工增雨作业，增加地面含水量，降低森林火险等级，将是大兴安岭地区现在及未来森林防火工作的重要手段之一。

2 空中水资源的开发与利用

2.1 人工增雨的基本原理

人工增雨主要是利用自然云的微物理不稳定性，在适当的云雨条件下，选择适当的时机和部位，针对不同的云，采用相应的人工催化技术方法，通过人工干预、催化，给水汽或小水滴以“促进力”，使它有能力去吸引另外一些水汽或者小水滴，聚成大水滴或者冰晶和雪晶，从而改变云滴谱分布的均匀性，以利于重力碰并过程的进行，达到增加降水的目的。

人工增雨作业的主要设备有：高炮、飞机、火箭、无线电控空仪、气象雷达、卫星接收系统等，通过这些催化剂、设备的应用，显著地提高了人工增雨效果。

2.2 空中水资源开发利用的实践

2.2.1 国外研究状况及利用情况

美国加利福尼亚州由于经济的发展，水资源明显不足。1976～1987年间，美国垦务局等单位联合开发云水资源，他们用飞机上装置的碘化银发生器催化地形云，在人工影响的云区内可产生5万m3的降水。美国还在科罗拉多的落基山脉、新墨西哥的杰朱治山、华盛顿的卡斯卡达山、犹他北部的瓦桑奇山等地进行过人工影响地形云降水试验，取得了增加降水15%～20%的效果。1975年，以色列在其北部开始了以增加水资源为目的的人工增雨作业计划，达到相对增雨13%～15%的效果。从经济分析来看，每吨降水成本约合4美分，合人民币0.32元，取得了良好的经济效益。

2.3 国内研究状况及利用情况

2.3.1 人工增雨规模居世界之冠，效果显著

2003年全国已有30个省、自治区、直辖市的1 862个县在开展长年的人工影响天气作业，形成了地面催化，高炮、火箭、飞机人工增雨立体网络体系。目前拥有人工影响天气专用飞机30架，高炮6 929门，各种类型火箭发射架3 804台，从事作业人员达3.5万余人，人工影响天气作业规模居世界首位。1975～1986年福建古田水库开展的高炮人工增雨试验表明，可增雨24%。1990～1995年河北省的飞机人工增雨研究分析表明，可增雨18%。1998～2003年北京市一共用飞机进行了22次液氮人工增雨作业，共增加了8.98亿m3降水，相当于每年增加53个昆明湖的水量，北京人工增雨的投入产出比高达1/90。人工增雨l m3水花费不到5分钱。可以看出，人工增雨不仅在抗旱减灾中起到巨大作用，而且为缓解水资源短缺和生态建设等方面发挥了重要作用。

2.3.2 实施空中取水战略，建设人工增雨基地

我国西部内陆严重缺水，开发利用大气云水资源成为一项战略措施。针对青海省黄河上游云水资源条件好、有利于开发利用和解决黄河下游断流问题，加之该省多年的人工降雨经验，国家气象部门在开展云水资源调查和研究后，决定在青海省建设全国第一个云水资源开发基地。首期作业区约1万km2，目标是每年增加雨水30%。1997～2000年间，青海省在黄河上游约3.5万km2的区域内实施人工增雨作业，共增加降水60亿m3，其中为黄河增加径流13亿m3，不仅缓解了黄河下游的断流状况，而且增加了梯级水库的蓄水量，减低了水力发电的单位成本，对当地及黄河下游地区的社会经济发展和生态环境建设起到了重要作用。这一项目的建成将成为中国最先进的国家级人工增雨基地，并成为今后建设国内其他基地的示范。

3 启示与建议

人工增雨工程除可增加降水资源外，还具有改善生态环境作用。在实施退耕还林、退耕还草工程时，如果结合适当的人工增雨，会有利于植被的快速恢复。如果增雨能和地面的植树造林活动相配合，则能取得相当显著的效果。

大兴安岭地区从2002年起截至目前，共引进了19台人工影响天气车载防雹增雨火箭发射系统，开始大力开发空中水资源。并于2005年底建成了加格达奇多普勒雷达基地，大大提高了空中水资源的开发利用能力。但因财力、物力的制约，以增加水资源为目的的空中水资源开发利用工作开展较少，规模化程度和科技水平不高，还没有从战略的高度来认识开发利用空中水资源的重要性和必要性。为此提出以下建议：

（1）建立一支高素质的人工影响天气科技人才队伍。科学技术是第一生产力，而人才是科学技术的第一要素。因此随着科技进步以及先进设备的不断更新，通过培训和引进人才建立一支高素质的人工影响天气科技人才队伍是科学地开发利用空中水资源的根本保证。

（2）结合林区生态建设，建设现代化的人工增雨基地。围绕生态功能区建设和推进经济又好又快发展这两大主要任务，不断加强生态环境保护，努力发展低碳经济，构建生态文明体系，使大兴安岭的生态更优良、产业更优化、环境更优美、生活更富裕。这是大兴安岭林区的经济发展战略，也是开发空中水资源工作面临的新任务。因此要加大人工影响天气资金投入力度，建立人工增雨防雹指挥中心、云水资源监测探测系统、信息网络和通信系统、空中水资源预测和预报系统、人工增雨防雹作业指挥系统、林火遥感信息中心等由多个子系统组成的现代化的人工影响天系统。为林区生态建设提供有力的空中水资源开发利用的技术保证。

（3）适应新形势，加大开展人工增雨作业规模。随着大兴安岭地区经济的发展和人口的增加以及气候变化的影响，水资源短缺日趋严重，生态环境日趋恶化，严重影响着广大人民群众的生活。因此在空中水资源开发和利用上要加大人工增雨作业的规模，抓住一切有利降水的天气过程，采取多种手段，精心组织，科学设计，不失时机地开展以抗旱减灾和水资源开发利用等为目的的人工增雨作业。

（4）建立水资源利用立体保障体系，丰富空中水资源开发内容。综合考虑空中水资源的开发与地表水资源的调配、利用，逐步形成空中水与地表水、地下水相结合的三层立体水资源保障体系。人工影响天气服务由为农业抗旱、防灾减灾服务向合理开发利用空中水资源、防灾减灾、生态环境建设和提高人民生活质量服务拓展，由旱季作业向有利于调蓄水资源的其他季节作业拓展，由旱区作业向江河、库区水域源头作业拓展。随着投入的加大和技术手段的进一步完善，科学化、规模化的人工增雨技术将是新世纪缓解水资源短缺的一项重要的开源措施。科学地开发利用空中水资源，加强生态环境建设，促进人与自然的和谐发展和经济社会的可持续发展，都具有十分重要和深远的战略意义。

1002－252X（2010）04－0033－01

2010－8－6

赵明文（1971-），男，安徽省濉溪县人，黑龙江省教育学院，本科生，工程师.