我国耗时20年,斥资数千亿打造了南水北调工程。虽然有效缓解了北方水资源稀缺的难题,但也并未根除。
而李白的一句“黄河之水天上来”,却启发中国科学家们研究出了个新的调水工程——天河工程。这次所提出的调水并不是从地面,而是从天上。
2015年底开始,青海省将每年为实验室提供不少于600万元的专项经费。根据预计,总耗资将达到2500亿。
那么,天河工程究竟能为中国带来怎样的效益?难度又有多大呢?
真金白银的支持天河工程源自“黄河之水天上来”,而理论支撑,则来源于王光谦院士的一篇论文。
王光谦院士是青海大学的校长,也是我国著名的大气物理学家,长期致力于人工影响天气的研究。他带领的团队汇聚了气象、水文、环境等多个领域的顶尖专家。
王光谦所提出的天河工程,就是采用人工影响天气技术。把一部分天然落入长江流域的降水,截留在或诱导到黄河流域,从而实现空中调水。
而这样做的好处,或者说是成果,是非常诱人的。
“天河工程”有望以后实现每年跨区域调水50亿立方米,大约相当于350个西湖的蓄水量。
咱先不说是否可行,“天河工程”确实获得了真金白银的支持。
这一工程被列入了青海省的“十三五”规划,确定为重点创新项目,获得大量财政资金支持。2015年底,青海省人民政府将每年为实验室提供不少于600万元的专项经费。
实验室的主任,正是王光谦院士。
他们的科学家团队提深入研究了水循环过程和大气动力学原理,提出了“大气河”的概念。
就是在特定条件下,大气中的水汽可以形成相对稳定的"空中河流",沿着特定路径进行远距离输送。
这种“空中河流”可以跨越几百甚至上千公里,将水汽从一个地区源源不断地输送到另一个地区。
相比于传统的南水北调工程,天河工程有很大不同。
天河工程 vs 南水北调南水北调工程需要修建大量的水利设施,如运河、水库、泵站等,工程浩大,耗资巨大,而且对环境也会产生一定的影响。
但天河工程利用的,是大自然已经存在的“大气河流”这一天然的水汽运输通道。通过人工干预的方式,引导空中水汽向缺水地区输送,最终实现降水。
可以说是一种“从天而降”的水资源调配方式。
而这种创新的调水方式,有几个显著的优势。
第一点,它不需要修建大型的地面水利设施,可以大大节省工程投资和建设时间。
直接利用天然的水汽运输通道,也不会对地面生态环境造成大的影响。而且还可以实现远距离、跨流域的水资源调配,不受地形地貌的限制。
最重要的是,它还有可能实现“定时定点”的降水,为缺水地区提供更加精准的水资源供给。
科学家们通过大量的观测数据分析和理论研究,发现了一个有趣的现象。
通过在“空中河流”的上游地区采取一些人工增雨措施,使更多的水汽凝结成雨或雪,就可以增加下游地区的降水量。
反过来,如果在下游地区采取一些人工抑制降水的措施,就可以减少降水,将更多的水汽留在“空中河流”中继续输送。
这种通过人工干预“空中河流”来调控降水的设想,就是天河工程的基本思路。
当然,要真正实现这个设想,还需要攻克很多技术难题。
关键时刻的"制胜法宝"天河工程是一项复杂的系统工程,它需要气象、水文、遥感、大数据等多个学科的技术支持和协同创新。
在这其中,气象卫星技术可以说是天河工程的"眼睛",发挥着关键作用。
通过在天上部署多颗气象卫星,形成一个覆盖全面、连续观测的卫星组网,并在卫星上搭载一些先进的探测设备。
通过降水测量雷达、云水含量探测仪等,科学家就可以实时监测大气中水汽的分布状况。
并且跟踪水汽的运动轨迹,绘制出详细的水汽“地图”。
但是,卫星观测得到的数据是海量的。
如何从这些海量数据中提取有用的信息,并且将其转化为可以指导天河工程实施的科学依据,这就需要借助大数据分析技术了。
通过使用一些先进的数据挖掘、机器学习算法,科学家可以从卫星观测数据中发现一些隐藏的模式和规律。
比如水汽团的运动路径、不同地区降水的时空分布特征等,从而为天河工程的方案设计和实施决策提供科学支撑。
当然,天河工程的最终目的是通过人工干预来调控降水。因此,人工影响天气技术,特别是人工降雨技术也是不可或缺的。
随着现代科技的进步,人工降雨技术正变得越来越成熟和可控。
通过向云层中播撒一些特殊的催化剂,如碘化银、干冰等,可以诱发云滴的凝结和冰晶的形成,从而加速降水过程。
在天河工程中,这些人工降雨技术可以作为一种有力的手段,在关键时刻对"空中河流"进行干预,实现“人造降雨”。
根据规划,天河工程将选择青藏高原的三江源、柴达木盆地、祁连山等区域作为首批目标区。
预计到2035年,天河工程有望实现年均跨区域调水50亿立方米的目标。这将极大缓解西北地区的水资源压力,并带来显著的经济效益。
然而,天河工程的发展之路并非一帆风顺。
天河工程自2016年提出以来,虽然已经启动了论证和研发工作。但由于涉及的技术难度大、系统复杂,进展并不像预期的那么快。
其实,“天河工程”一直是在质疑声中不断推进的。
质疑声中前行2016年,“天河工程”团队申请了国家重点研发计划“水资源高效开发利用”重点专项。但经过17位专家投票后,并没有通过。
然而这些业内的质疑并没有影响到“天河工程”项目的顺利进展。
目前已经完成了一些关键技术的研发和试验,但离真正形成业务化的卫星系统还有一定距离。
因为除了前面说过的一些措施,还有另一个关键技术,就是运载火箭。
天河工程需要使用运载火箭将卫星送入太空,同时还需要使用火箭在关键区域播撒催化剂,实施人工降雨。
目前虽然已经完成了火箭系统的初步设计,但在推进剂配方、喷射控制等方面还需要进一步攻关。
按照原计划,“天河一号”作为首发星预计于2020年前后发射。
但由于种种技术原因,这一计划已经多次推迟。
现在看来,即使“天河一号”能够在近期发射,后续的卫星组网和业务化运行也还需要较长的时间。
总的来说,天河工程作为一项前所未有的大科学工程,在技术难度、系统复杂性方面都是空前的。
虽然已经启动了论证和研发工作,但要真正将这一宏伟构想变为现实,还需要科学家们付出长期而艰苦的努力。
纵观全球,许多国家都在探索人工影响天气的前沿技术。
结语在这场科技竞赛中,天河工程有望使中国赢得先机,引领世界探索水资源问题的革命性解决方案。
这不仅关乎中国的发展,更关乎全人类的未来。
尽管前路充满挑战,但我们有理由相信,只要坚持不懈的努力,总有一天,造福人民的“天河”将成为现实。
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参考资料[1] 【新华网】——《24小时国内要闻TOP10:我国科学家提出“天河工程”构想》
[2] 【参考消息】——《境外媒体:"天河工程"论证启动 南水北调或空中调水》
[3] 【中国经济周刊】——《天河工程引发科学界争议,南水北调相关人士:根本没听过这个项目》
[4] 【澎湃新闻】——《“天河工程”启动论证,南水北调有望实现跨区域“空中调水”》