農(nóng)林學(xué)類(lèi)論文-控制臺(tái)風(fēng)實(shí)現(xiàn)空中南水北調(diào).doc

農(nóng)林學(xué)類(lèi)論文-控制臺(tái)風(fēng)實(shí)現(xiàn)空中南水北調(diào)又是一年臺(tái)風(fēng)季節(jié)時(shí)，2005年8月份以來(lái)，臺(tái)風(fēng)“麥莎”和“珊瑚”相繼登陸中國(guó)沿海，造成巨大影響。中國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)受臺(tái)風(fēng)影響最嚴(yán)重的國(guó)家之一，進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，平均每年臺(tái)風(fēng)損失達(dá)數(shù)百億元以上。中國(guó)600多個(gè)城市中，缺水的近400個(gè)，因?yàn)槿彼?，每年給我國(guó)工業(yè)造成的損失近3000億元，給農(nóng)業(yè)造成的損失達(dá)1500億元。例如2003年北方和華南的伏旱造成2700萬(wàn)人口發(fā)生飲水困難，因旱損失糧食3080萬(wàn)噸、經(jīng)濟(jì)作物損失346億元。中國(guó)華北平原上的環(huán)渤海地區(qū)是中國(guó)的三大經(jīng)濟(jì)帶之一，也是耗資4860億元人民幣的南水北調(diào)工程主要服務(wù)地區(qū)。華北平原靠近太平洋，東部平原海拔50100米，向西越過(guò)東北西南走向的興安嶺、燕山、太行山等，登上海拔1000米以上的內(nèi)蒙古高原和黃土高原，這一地理位置和地形特點(diǎn)，具有優(yōu)良的地形降雨條件。于是可以設(shè)想，如果存在人工引導(dǎo)和控制臺(tái)風(fēng)的技術(shù)，每年能引導(dǎo)23個(gè)臺(tái)風(fēng)，讓華北年降雨量增加100毫米以上，將基本解決華北的缺水狀況。因?yàn)楸本┒嗄甑哪昃涤炅渴?26毫米，如能達(dá)到726毫米，將接近濕潤(rùn)區(qū)和干旱區(qū)的分界線800毫米年降雨量。臺(tái)風(fēng)屬于大氣系統(tǒng)，而大氣系統(tǒng)是一個(gè)典型的混沌系統(tǒng)，因此存在“蝴蝶效應(yīng)”，輸入端微小的差別經(jīng)過(guò)系統(tǒng)迅速積累放大后輸出，變成壓倒一切的差別，即混沌系統(tǒng)具有“對(duì)初始條件的敏感性”。所以大氣對(duì)細(xì)微的影響非常敏感，這種敏感性也使得人類(lèi)有希望掌握大氣運(yùn)動(dòng)的一些規(guī)律，實(shí)現(xiàn)人工影響天氣的目的?？刂婆_(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化的主要物理機(jī)制為何，乃是目前臺(tái)風(fēng)研究最重要的議題之一。主要的影響因素有透過(guò)數(shù)據(jù)分析以了解環(huán)境風(fēng)切、角動(dòng)量通量、海表面溫度、外流層及位渦等因素對(duì)于臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的影響。根據(jù)國(guó)外最新的研究結(jié)果表明，臺(tái)風(fēng)眼附近的熱平衡結(jié)構(gòu)是影響臺(tái)風(fēng)的關(guān)鍵敏感部位，人工影響臺(tái)風(fēng)的關(guān)鍵在于使臺(tái)風(fēng)眼周?chē)臒崞胶鉅顟B(tài)發(fā)生微小的改變，就可能使臺(tái)風(fēng)降低風(fēng)速，對(duì)臺(tái)風(fēng)的路徑也造成一定的變化。這就提示我們，在人工影響臺(tái)風(fēng)時(shí)，在臺(tái)風(fēng)眼附近的某些部位施加擾動(dòng)，打破熱平衡，就可能實(shí)現(xiàn)人工影響臺(tái)風(fēng)，研究其產(chǎn)生的變化，尋找并總結(jié)規(guī)律。人工擾動(dòng)臺(tái)風(fēng)眼，盡量使圍繞臺(tái)風(fēng)眼的風(fēng)速降低，這樣臺(tái)風(fēng)眼會(huì)逐漸擴(kuò)大，進(jìn)一步引起臺(tái)風(fēng)風(fēng)速的降低。這就像一個(gè)在冰上迅速旋轉(zhuǎn)的溜冰運(yùn)動(dòng)員，在張開(kāi)雙臂后，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大使旋轉(zhuǎn)速度降低一樣道理。人工影響臺(tái)風(fēng)，首先是降低其破壞力，進(jìn)而盡可能改變路徑，引導(dǎo)臺(tái)風(fēng)到需要水的地方產(chǎn)生降雨?；诖耍覀兲岢隽巳斯び绊懪_(tái)風(fēng)進(jìn)行南水北調(diào)的設(shè)想。目前國(guó)外開(kāi)展的人工影響臺(tái)風(fēng)的技術(shù)主要是出動(dòng)飛機(jī)在臺(tái)風(fēng)眼周?chē)霾サ饣y，使臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生降雨而強(qiáng)度降低。但這種技術(shù)具有很大的局限性，只是在地面上小規(guī)模的影響臺(tái)風(fēng)。一個(gè)臺(tái)風(fēng)的總能量極為驚人，目前人類(lèi)除了核武器外，似乎再?zèng)]有辦法去獲得影響臺(tái)風(fēng)所需的巨大能量。但是，如果在太空中放置若干個(gè)巨大的反射鏡，持續(xù)不斷地反射太陽(yáng)輻射到臺(tái)風(fēng)氣團(tuán)上很小的區(qū)域，或許可以提供影響臺(tái)風(fēng)所需的能量。經(jīng)過(guò)計(jì)算，一個(gè)面積為100平方公里的太空反射鏡，功率可接近一億千瓦左右，24小時(shí)提供的能量約相當(dāng)于一個(gè)臺(tái)風(fēng)一天釋放能量的510，足以提供擾動(dòng)一個(gè)臺(tái)風(fēng)所需的能量。放置在太空的若干巨型反射鏡和附屬的部件，可以組成一個(gè)人工影響天氣的太空實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，此平臺(tái)可以采用地球同步靜止軌道，因?yàn)槲挥诘厍蜢o止軌道的航天器，每年有99的時(shí)間都能接受到太陽(yáng)光的照射，要比地面日照時(shí)間長(zhǎng)一倍。并且，采用地球靜止軌道可以保證太空實(shí)驗(yàn)平臺(tái)隨時(shí)都在我們的頭頂，把陽(yáng)光反射到臺(tái)風(fēng)上去。每當(dāng)臺(tái)風(fēng)借助東南季風(fēng)向中國(guó)大陸靠近時(shí)，太空中的平面反射鏡或拋物面反射鏡把太陽(yáng)光反射到這些臺(tái)風(fēng)氣團(tuán)上，擾動(dòng)臺(tái)風(fēng)內(nèi)部的熱平衡，以此來(lái)影響臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)路徑，降低其破壞力，并盡可能使臺(tái)風(fēng)向北移動(dòng)，引導(dǎo)其在陸地人口相對(duì)稀少的地方登陸，將大量的水汽帶入北方內(nèi)陸，遇到太行山脈、燕山山脈等高山和蒙古高原等時(shí)，產(chǎn)生地形降雨，增加年降雨量，緩解北方的缺水問(wèn)題。相對(duì)于地面的常規(guī)“南水北調(diào)”工程，本文提出的可稱(chēng)為“空中南水北調(diào)”。在中國(guó)登陸的臺(tái)風(fēng)每年有三條路徑，西移路徑、西北路徑、轉(zhuǎn)向路徑。但對(duì)于南水北調(diào)而言，最有意義的當(dāng)數(shù)轉(zhuǎn)向路徑上的臺(tái)風(fēng)。轉(zhuǎn)向路徑的臺(tái)風(fēng)往往在中國(guó)黃海、東海虛晃一槍?zhuān)缓筠D(zhuǎn)向日本和韓國(guó)方向，無(wú)法給中國(guó)內(nèi)陸帶來(lái)豐富的降水。因此如能人工引導(dǎo)臺(tái)風(fēng)盡量向西北方向移動(dòng)，則可以給中國(guó)的華北、東北甚至西北帶來(lái)豐富的降水。由于臺(tái)風(fēng)從生成到消失，其狀態(tài)是瞬息萬(wàn)變的，如何實(shí)時(shí)跟蹤并預(yù)測(cè)出臺(tái)風(fēng)下一階段的發(fā)展趨勢(shì)，是人工影響臺(tái)風(fēng)的又一關(guān)鍵技術(shù)所在。采用運(yùn)算能力強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，對(duì)于臺(tái)風(fēng)模型這個(gè)典型的混沌動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)，是目前研究臺(tái)風(fēng)的最有效的手段?？梢圆捎脟?guó)際先進(jìn)的MM5熱帶氣旋仿真軟件，實(shí)時(shí)跟蹤并預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)的狀態(tài)和路徑變化，再向太空中發(fā)出指令，控制太空反射鏡不斷調(diào)整角度，反射太陽(yáng)輻射至臺(tái)風(fēng)的關(guān)鍵部位，達(dá)到實(shí)時(shí)擾動(dòng)并影響臺(tái)風(fēng)的目的。人工影響天氣太空試驗(yàn)平臺(tái)可人工降低臺(tái)風(fēng)破壞力，并引導(dǎo)臺(tái)風(fēng)在人煙稀少的地方登陸，能極大地減少損失，而避免的間接經(jīng)濟(jì)損失更為可觀。并且巨型太空反射鏡可以用反射匯聚太陽(yáng)輻射的方式，定點(diǎn)消除冬天地面上的雪災(zāi)、河流凌汛等其他多種氣象災(zāi)害。中國(guó)是世界上遭受氣象災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家，每年的氣象災(zāi)害造成約80200億美元的損失。如用太空反射鏡來(lái)消除災(zāi)害天氣，則產(chǎn)生的直接和間接效益不可估量。粗略估計(jì)，如果每年能減少氣象災(zāi)害（1500億人民幣）和工農(nóng)業(yè)缺水帶來(lái)的損失（3500億人民幣）的20，就是5000億201000億元。非常驚人的一個(gè)數(shù)字。太空試驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)主要集中在巨型反射鏡的制造和控制機(jī)構(gòu)上，可以參考美俄聯(lián)合研制的“宇宙一號(hào)”太陽(yáng)帆飛船和俄國(guó)的“Znamya2.5”人造月亮計(jì)劃。由于這是一個(gè)巨大的系統(tǒng)工程，所需的人力、物力、資金等無(wú)法非常精確的計(jì)算，可以參考未來(lái)的太空城建設(shè)，粗略估計(jì)出太空試驗(yàn)平臺(tái)所需要的費(fèi)用和資源。方案初步預(yù)算總資金100億元人民幣左右。資金主要用于研發(fā)費(fèi)用，原材料和設(shè)備費(fèi)用、太空建設(shè)費(fèi)用等。初步設(shè)想，實(shí)現(xiàn)空中南水北調(diào)與人工影響天氣太空實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)來(lái)源有四塊：太空太陽(yáng)能發(fā)電向地球出口、太空工廠提供工業(yè)生產(chǎn)和科研服務(wù)、氣象災(zāi)害保險(xiǎn)公司的入股、政府支持。采用太空實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行空中南水北調(diào)和人工影響天氣，所花資金不及陸地南水北調(diào)的幾十分之一，又能取得人工減災(zāi)、太陽(yáng)能發(fā)電、太空工業(yè)生產(chǎn)和科研等綜合效益，非常有利于促進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還有利于大大提升中國(guó)航天技術(shù)水平，趕超世界領(lǐng)先水平，因此可以比作中國(guó)的“太空發(fā)動(dòng)機(jī)”。不論何時(shí)實(shí)現(xiàn)，有一點(diǎn)是可以肯