吉木乃县萨吾尔山区空中云水资源开发的可行性研究分析

阿丽旦，胥执强，荆海亮 ，王 通

（1.新疆吉木乃县气象局，新疆 吉木乃县 836800；2.新疆维吾尔自治区人工影响天气办公室）

1 萨吾尔山区概况

吉木乃县萨吾尔山位于县城南部，是一条东西走向的断块跨国山脉，县境内约100 km，其西北端在哈萨克斯坦境内。山体西高东低，北缓南陡，大部分山区海拔在1 500～3 000 m，最高峰是海拔3 835 m的木斯岛冰川，是吉木乃县唯一的赖以生存的水源地，也是重要水源涵养地和绿色储备地。山区形成了乌勒昆乌拉斯图河、乌拉斯特河等融冰雪与降水补给的季节性小河，是吉木乃县农牧业用水的主要来源，因此，萨吾尔山被当地群众称为“母亲山”[1-2]。萨吾尔山区位于全国天气的上游，天气过程频繁，同时地形云资源丰富。是最适合开展人工增水作业的区域，在山区开展科学的大规模人工增水作业，对吉木乃县脱贫攻坚和生态建设具有重要的意义。

2 人工增水工作现状

吉木乃县人工增水工作始于1980年，积累了丰富的理论研究资料和实践经验。但作业水平和装备与发达地区相比仍有较大差距。吉木乃县现有数字化天气雷达1部，人影作业车2辆，地面碘化银烟炉14个，流动作业点14个，相对100 km2的萨吾尔山区及严重短缺的水资源而言，作业影响区域面积较小，作业效果相对较差。并且没有发展人工影响天气事业的长远规划，影响空中云水资源开发。并且气象观测站网较为稀疏，仅有1个国家气象站，17个区域站，且分布在低山与平原区域，不能满足人工增水作业指挥的要求。

3 开发空中云水资源的必要性

3.1 水资源安全需要

吉木乃县是全疆地表水资源最少的干旱贫水县，地表年径流量仅0.74亿m3，人均水资源量为阿勒泰地区平均的1/10、全疆平均的1/3。地表水资源利用率达80%以上，大大超出了60%的生态警戒线。随着气候变暖的影响，萨吾尔山区冰川的雪线不断升高，将严重影响山区的来水量。吉木乃县位于中亚经济圈的中心地带，已被确立为“丝绸之路经济带北通道”之一，吉木乃县正处在新型工业化、产业转型发展关键时期，水资源成为经济发展的生命之源，而水资源短缺已成为影响吉木乃县经济社会发展的瓶颈。

3.2 生态保护和建设需要

吉木乃县是典型的干旱半干旱灌溉农业生态区域。其支撑农业和农村经济可持续发展的生态环境极为脆弱，频繁发生的干旱、大风灾害，日趋严重的土地荒漠化等一系列问题，其根本的原因是水资源短缺严重。吉木乃县赖以生存的水源地——萨吾尔山西端的木斯岛冰川，通过中国科学院2014年科考发现，1959—2013年萨吾尔山冰川面积由17.69 km2退缩为 10.13 km2，共退缩 7.56 km2，退缩率42.74%，持续退缩明显。而萨吾尔山区的沼泽湿地和高山草甸是吉木乃县水源的涵养地和绿色天然水库，由于全球气候变暖，加之长期缺水，萨吾尔山湿地日益缩减，县域北部库木托拜沙漠沙化面积逐步扩大。

3.3 气象防灾减灾需要

吉木乃县地方经济以农牧业生产为主，自然气候条件严酷，是自治区重点易灾县，农牧业生产可谓“十年九灾”“数灾并发”。主要农作区属干旱、半干旱气候区，萨吾尔山区来水不稳定使水库水量季节性变化大，干旱灾害时有发生。据资料分析，吉木乃县发生干旱的年景为25%，但发生春旱的年份占75%，其中严重干旱占33.3%，而发生夏旱的年份占85%，其中发生严重干旱的占10%，干旱已成常态化灾害，故有“十年九旱”之说[3]。随着经济社会发展，气象灾害造成的农业灾害损失也越来越大，严重影响和制约着农业的发展。

4 开发空中云水资源的可行性

大气降水必须具备3个条件，分别是空中水汽条件、抬升动力条件和降水微物理条件。以下从这3个条件对在吉木乃县实施人工增雨（雪）的可行性做一分析。

4.1 空中水汽条件

通过多年云量分布和空中水汽研究表明，西风环流携带的大西洋及欧亚大陆蒸散的水汽，是新疆最主要水汽来源；同时青藏高原夏季丰富的水汽在有利的天气形势下继续进入新疆，因此，新疆空中水汽特别是中高层的水汽资源也很丰富[4]。作为天山和阿尔泰山中间的萨吾尔山区也具备形成降水的空中水汽条件。西北方的北冰洋较冷空气和欧洲大陆里咸海地区冷空气也会滞留在阿尔泰山和萨吾尔山之间，加之萨吾尔山本身良好的植被也蕴含有丰富的水源，从空中水资源和近地面含水量分析，都十分有利于开展人工增水。

从近年气候变化趋势看，萨吾尔山区云的厚度和含水量总的变化趋势均是上升的，空中水汽形成自然降水的转化率也是增加的，说明在气候变化背景下，及时开展大规模山区人工增水作业，可以取得更好的作业效果。

4.2 抬升动力条件

吉木乃县地处中高纬度地区，大气波动多，长波中常伴随中小尺度系统，天气过程频繁。从统计学角度对近10年的降水资料进行分析，该地区年有效降水过程可达56次，有的天气过程长达4～5 d，连续降水天气过程最长可达10 d以上。而在冬季平均一周有一次降水天气过程，遇到长波槽不断有冷空气补充影响时，降水可持续5～10 d不等，且以极其稳定的层状云为主，即使受弱波动影响时，仍然有一旬一过程出现。在夏季萨吾尔山区常出现局地对流天气，萨吾尔山也处于上升气流控制下，具备一定的抬升动力条件，丰富的降水量及大量冰川的存在就是抬升运动的结果，因此，该区域具有一定的产生降水的环流和动力条件。

4.3 降水微物理条件

萨吾尔山区的大部分地区海拔高度在1 500～3 000 m以上，地形抬升作用明显，是水汽含量较为丰富的高度，云中自然凝结核含量较多，也是适合人工增水的高度，云体自然降水转化率高。该区域降水天气过程阴天日数较多。据山区冰川区域站资料显示，山区月最多降水日数20 d，大于8成量的降水云层（层状云、积状云）月最多日数24 d，年平均降水量为434 mm，这说明在该地区实施人工增水的潜力巨大，空中水汽资源丰富，开发潜力巨大

5 结论

（1）从近年气候变化趋势分析，萨吾尔山区云的厚度和含水量呈上升趋势，空中水汽条件较好。从空中水资源和近地面含水量来看，都十分有利于开展人工增水。（2）萨吾尔山区降水天气过程多，年有效降水过程可达56次，有的天气过程长达4～5 d，连续降水天气过程最长可达10 d以上。在夏季经常出现局地对流天气，具有较好的产生降水的环流和动力条件。（3）萨吾尔山区降水日数多。山区月最多降水日数20 d，大于8成量的降水云层（层状云、积状云）月最多日数为24 d，年平均降水量为434 mm，空中云水资源开发潜力大。（4）在阿勒泰地区，萨吾尔山是仅次于阿尔泰山出现大降水频率最高的地区，得天独厚的地形、地貌特征和丰富的空中云水资源，为开展大范围人影作业提供了优势条件。（5）利用萨吾尔山区的自然地理和气候特点，进行空中水资源开发利用，实现由应急型抗旱增水作业向常态化科学增水作业转变，并能建立完善的人工影响天气业务体系，提高防灾减灾能力。（6）通过对萨吾尔山空中云水资源的开发利用，既是缓解水资源供需矛盾的长远之计，也是改善保护脆弱生态环境的有效措施，有利于吉木乃县经济可持续发展和社会稳定，对于脱贫攻坚及后续巩固具有重要的现实意义。

[1]吉木乃县农业区划[M].吉木乃县农业区划办公室，2000.

[2]史玉光，孙照渤.新疆水汽输送的气候特征及其变化[J].高原气象，2008，27（2）：310-319.

[3]胥执强.吉木乃县农业气象灾害特征与防御对策[J].沙漠与绿洲气象，2012，6（增刊）：59-60.

[4]刘世祥.甘肃省空中水资源潜力气候研究[J].甘肃科学学报，2005（1）：44-47.