農(nóng)林學類論文-控制臺風實現(xiàn)空中南水北調(diào).doc

農(nóng)林學類論文-控制臺風實現(xiàn)空中南水北調(diào)又是一年臺風季節(jié)時，2005年8月份以來，臺風“麥莎”和“珊瑚”相繼登陸中國沿海，造成巨大影響。中國是世界上少數(shù)幾個受臺風影響最嚴重的國家之一，進入20世紀90年代以來，平均每年臺風損失達數(shù)百億元以上。中國600多個城市中，缺水的近400個，因為缺水，每年給我國工業(yè)造成的損失近3000億元，給農(nóng)業(yè)造成的損失達1500億元。例如2003年北方和華南的伏旱造成2700萬人口發(fā)生飲水困難，因旱損失糧食3080萬噸、經(jīng)濟作物損失346億元。中國華北平原上的環(huán)渤海地區(qū)是中國的三大經(jīng)濟帶之一，也是耗資4860億元人民幣的南水北調(diào)工程主要服務地區(qū)。華北平原靠近太平洋，東部平原海拔50100米，向西越過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，具有優(yōu)良的地形降雨條件。于是可以設(shè)想，如果存在人工引導和控制臺風的技術(shù)，每年能引導23個臺風，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。因為北京多年的年均降雨量是626毫米，如能達到726毫米，將接近濕潤區(qū)和干旱區(qū)的分界線800毫米年降雨量。臺風屬于大氣系統(tǒng)，而大氣系統(tǒng)是一個典型的混沌系統(tǒng)，因此存在“蝴蝶效應”，輸入端微小的差別經(jīng)過系統(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“對初始條件的敏感性”。所以大氣對細微的影響非常敏感，這種敏感性也使得人類有希望掌握大氣運動的一些規(guī)律，實現(xiàn)人工影響天氣的目的?？刂婆_風強度變化的主要物理機制為何，乃是目前臺風研究最重要的議題之一。主要的影響因素有透過數(shù)據(jù)分析以了解環(huán)境風切、角動量通量、海表面溫度、外流層及位渦等因素對于臺風強度的影響。根據(jù)國外最新的研究結(jié)果表明，臺風眼附近的熱平衡結(jié)構(gòu)是影響臺風的關(guān)鍵敏感部位，人工影響臺風的關(guān)鍵在于使臺風眼周圍的熱平衡狀態(tài)發(fā)生微小的改變，就可能使臺風降低風速，對臺風的路徑也造成一定的變化。這就提示我們，在人工影響臺風時，在臺風眼附近的某些部位施加擾動，打破熱平衡，就可能實現(xiàn)人工影響臺風，研究其產(chǎn)生的變化，尋找并總結(jié)規(guī)律。人工擾動臺風眼，盡量使圍繞臺風眼的風速降低，這樣臺風眼會逐漸擴大，進一步引起臺風風速的降低。這就像一個在冰上迅速旋轉(zhuǎn)的溜冰運動員，在張開雙臂后，轉(zhuǎn)動慣量的增大使旋轉(zhuǎn)速度降低一樣道理。人工影響臺風，首先是降低其破壞力，進而盡可能改變路徑，引導臺風到需要水的地方產(chǎn)生降雨?；诖?，我們提出了人工影響臺風進行南水北調(diào)的設(shè)想。目前國外開展的人工影響臺風的技術(shù)主要是出動飛機在臺風眼周圍撒播碘化銀，使臺風產(chǎn)生降雨而強度降低。但這種技術(shù)具有很大的局限性，只是在地面上小規(guī)模的影響臺風。一個臺風的總能量極為驚人，目前人類除了核武器外，似乎再沒有辦法去獲得影響臺風所需的巨大能量。但是，如果在太空中放置若干個巨大的反射鏡，持續(xù)不斷地反射太陽輻射到臺風氣團上很小的區(qū)域，或許可以提供影響臺風所需的能量。經(jīng)過計算，一個面積為100平方公里的太空反射鏡，功率可接近一億千瓦左右，24小時提供的能量約相當于一個臺風一天釋放能量的510，足以提供擾動一個臺風所需的能量。放置在太空的若干巨型反射鏡和附屬的部件，可以組成一個人工影響天氣的太空實驗平臺，此平臺可以采用地球同步靜止軌道，因為位于地球靜止軌道的航天器，每年有99的時間都能接受到太陽光的照射，要比地面日照時間長一倍。并且，采用地球靜止軌道可以保證太空實驗平臺隨時都在我們的頭頂，把陽光反射到臺風上去。每當臺風借助東南季風向中國大陸靠近時，太空中的平面反射鏡或拋物面反射鏡把太陽光反射到這些臺風氣團上，擾動臺風內(nèi)部的熱平衡，以此來影響臺風的強度和運動路徑，降低其破壞力，并盡可能使臺風向北移動，引導其在陸地人口相對稀少的地方登陸，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，產(chǎn)生地形降雨，增加年降雨量，緩解北方的缺水問題。相對于地面的常規(guī)“南水北調(diào)”工程，本文提出的可稱為“空中南水北調(diào)”。在中國登陸的臺風每年有三條路徑，西移路徑、西北路徑、轉(zhuǎn)向路徑。但對于南水北調(diào)而言，最有意義的當數(shù)轉(zhuǎn)向路徑上的臺風。轉(zhuǎn)向路徑的臺風往往在中國黃海、東海虛晃一槍，然后轉(zhuǎn)向日本和韓國方向，無法給中國內(nèi)陸帶來豐富的降水。因此如能人工引導臺風盡量向西北方向移動，則可以給中國的華北、東北甚至西北帶來豐富的降水。由于臺風從生成到消失，其狀態(tài)是瞬息萬變的，如何實時跟蹤并預測出臺風下一階段的發(fā)展趨勢，是人工影響臺風的又一關(guān)鍵技術(shù)所在。采用運算能力強大的計算機，對于臺風模型這個典型的混沌動力學系統(tǒng)進行模擬和預測，是目前研究臺風的最有效的手段?？梢圆捎脟H先進的MM5熱帶氣旋仿真軟件，實時跟蹤并預測臺風的狀態(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，反射太陽輻射至臺風的關(guān)鍵部位，達到實時擾動并影響臺風的目的。人工影響天氣太空試驗平臺可人工降低臺風破壞力，并引導臺風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)濟損失更為可觀。并且巨型太空反射鏡可以用反射匯聚太陽輻射的方式，定點消除冬天地面上的雪災、河流凌汛等其他多種氣象災害。中國是世界上遭受氣象災害最嚴重的國家，每年的氣象災害造成約80200億美元的損失。如用太空反射鏡來消除災害天氣，則產(chǎn)生的直接和間接效益不可估量。粗略估計，如果每年能減少氣象災害（1500億人民幣）和工農(nóng)業(yè)缺水帶來的損失（3500億人民幣）的20，就是5000億201000億元。非常驚人的一個數(shù)字。太空試驗平臺的建設(shè)主要集中在巨型反射鏡的制造和控制機構(gòu)上，可以參考美俄聯(lián)合研制的“宇宙一號”太陽帆飛船和俄國的“Znamya2.5”人造月亮計劃。由于這是一個巨大的系統(tǒng)工程，所需的人力、物力、資金等無法非常精確的計算，可以參考未來的太空城建設(shè)，粗略估計出太空試驗平臺所需要的費用和資源。方案初步預算總資金100億元人民幣左右。資金主要用于研發(fā)費用，原材料和設(shè)備費用、太空建設(shè)費用等。初步設(shè)想，實現(xiàn)空中南水北調(diào)與人工影響天氣太空實驗平臺的經(jīng)濟來源有四塊：太空太陽能發(fā)電向地球出口、太空工廠提供工業(yè)生產(chǎn)和科研服務、氣象災害保險公司的入股、政府支持。采用太空實驗平臺進行空中南水北調(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、太陽能發(fā)電、太空工業(yè)生產(chǎn)和科研等綜合效益，非常有利于促進中國經(jīng)濟的發(fā)展，還有利于大大提升中國航天技術(shù)水平，趕超世界領(lǐng)先水平，因此可以比作中國的“太空發(fā)動機”。不論何時實現(xiàn)，有一點是可以肯