人类能否做到跨流域空中调水？

■人工增雨技术着眼于静力催化和增雨，不改变大气环流；跨流域“空中调水”则涉及改变大气环流和气团。

■世界尚未有一种能改变或控制大气环流的理论和技术方法。

■即使“空中调水”理论成立，所需成本和技术水平等在可见的未来也难以达到。

人类一直梦想用人工的办法控制天气。在众多美好设想中，“空中调水”的想法引起了人们的关注。那么，能不能做到“空中调水”？国际上是否有类似技术？科学理论上是否有依据？本文将对上述问题作初步解读。

在说清楚跨流域“空中调水”之前，先就与“空中调水”理论相近的人工增雨技术作简要介绍。所谓人工增雨，是一项以对云系进行人工静力催化的理论为基础的技术方法。当云系随气流自然移入到所需降水区域时，人工向尚未形成雨滴的过冷水中注入凝结核，促使过冷水经凝结后转化为雨滴，并随因自然降雨而形成的下沉气流降落到地面。

人工增雨技术的着眼点在于静力催化和增雨。静力催化指尽可能地避免云系平移、水汽辐合辐散、云系上升下沉等造成的复杂而强大的动力、热力学过程受到人工干预或影响。大气中云雨过程所需要的能量十分巨大，无论从技术还是从成本角度考虑，目前人类难以做到。增雨，从字面上理解，是对自然降水的增加。可见，该技术对自然水有着某种程度的依赖，不能独立完成降雨所需的所有环节。云中的雨滴要降落到地面，必须克服云中托升水滴的上升气流。克服上升气流需要能量，而改变云系能量的技术难度非常大。要使人工催化形成的雨滴降落下来，则必须借助自然下沉气流。而下沉气流会在降水时产生。所以，人工增雨作业的最佳时机一般在自然降水即将出现或出现之后。目前人类所进行的是人工增雨，而不是“人工降雨”。

实践证明，受大气和气象过程的复杂性制约，即使是人工增雨，实现起来难度仍然相当大，效果也无法达到理想状态。

不同于人工增雨，跨流域“空中调水”必须改变大气环流和气团。“空中调水”试图把A流域大气中的水汽或云系用人工的手段引入到B流域，是一种改变水汽或云系空间位置的概念，涉及到大气环流的问题。而大气是一个全球范围的开放系统，由分布在大气中的无数个几百甚至几万公里不等尺度的气团或环流组成并围绕地球不停运动。一个控制某流域的稳定气团、气流或水汽通道涉及上千，乃至上万公里尺度范围内的大气。大气中的水汽或云依附于这些气团或气流流动、漂移。也就是说，大气气流或气团是水汽或云系的运输工具。水汽在何时、何处聚集、凝结，云在何处形成、移向何方，均由大气环流决定。要想改变气流和气团所处空间位置，必须有能对大气气团或大气环流产生影响的技术手段。打个比方，跨流域“空中调水”需要在大气中修建人工管道或渠道，从而把水汽从A处输送到预定的B空间里，同时还需建造储水的水库。

“管道或渠道”和“水库”在大气中如何立足？适合修建水库的空间是否存在？而且，大气中布满了不同能量的气团，如何能够“挤”走原有的气团，并将其能量转嫁到第三者？以上问题十分复杂。

目前，世界上还没有一种能改变或控制大气环流的理论和技术方法。人工增雨所使用的催化剂不是能量，它没有能力搬运气团，转移水汽。大气气团或环流是由大范围强大的风场、温度场来控制，而改变大气风场、温度场，需有巨大的能量。即使该理论成立，所需成本和技术水平等在可见的未来也难以达到。经典的高空气候学理论认为，一个地区稳定的环流或气团的形成，由该地区海陆分布、主体山脉、季节转换等决定。而改变海陆分布和山脉走势，不是人类能力所能企及的。

此前，国际上有人提出用发射激光束的办法改变大气的运动方向或通过喷洒某些化学物质冷却大气温度场等。某些正规的国际科学论坛也会开辟一些单元，让有各种想法的人发表意见。这是为了体现人们尊重学术民主、尊重科学言论的态度，但这些命题少有进行过科学论证的，一直处于“科幻”状态。

如果创新思路，开辟一种全新的理论和技术体系，前期必须进行大量的基础研究和论证、试验。这个过程十分漫长而艰难。

大气过程十分复杂，要想对改变大气过程有所设想，事先必须科学思考、认真论证、理性地分析研究，否则将付出代价。（本文作者系中国大气本底基准观象台原台长、2015年周光召基金奖气象科技奖（团队）获得者）

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