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探秘人工降雨的魔法
《西游記》里,東海龍王張開龍嘴,頓時烏云翻滾,大雨傾盆。這可不是人工降雨,這是神話。自然的降雨(降雪)是水蒸氣受冷凝結而形成的,而真正的人工降雨(降雪)是人們根據一定區域內大氣的溫度、濕度、云、風等的變化,向云里噴灑制冷劑,讓天空中的水蒸氣迅速凝結成水滴,使云層中的小水點增多、變大,從而形成降雨或降雪。其實,這項工作就是一項管理天氣的工作,氣象專家解釋說:“我們用一些技術去管理云層間的水,讓它發生變化,凝結或者升華。簡單地說,就是在云間播種,通過在云層間播撒不同催化劑的方式來收獲我們想要的天氣。”
看來,要人工降雨必須要在“云間播種”,而制冷催化劑就是降雨所需要的“種子”。我們現在所使用的“種子”一般是碘化銀催化劑。碘化銀只要受熱就會在空氣中形成數以億計的碘化銀粒子,它們非常小,成百上千個碘化銀粒子聚在一起才有頭發絲那么粗。因此,我們才選擇它擔當人工降雨的重任。
要把碘化銀“種子”播撒在云層間,可以使用空中作業和地面作業兩種辦法。空中作業就是用氣象飛機在云中播撒碘化銀,氣象飛機的好處在于能夠更好地掌控云層的變化,把握投放催化劑的最好時機。地面作業就是利用高炮、火箭從地面上發射碘化銀炮彈,炮彈在云層中爆炸,碘化銀也就播撒到了云層中。碘化銀微粒會隨氣流運動進入云中,在冷云中產生無數個冰晶,然后再借助一定的氣象條件,就能使降雨產生或使雨量加大。當然,在云層中播撒“種子”,必須選擇云層富含水汽的情況,如果水汽不足,“種子”發不了芽,也就不會形成降水。
原來魔法的奧秘在此啊!你也躍躍欲試?絕對不行,人工降雨必須經過一定的審批程序并由有關部門來實施。
魔法的發現之路
如果從人類影響天氣的想法算起,神話傳說中的呼風喚雨應該可以說是人工降雨的最初幻想了。把這種幻想付諸實踐要從19世紀末說起:1890年,美國國會曾撥款支持科學家利用火炮、火箭和氣球在云中進行催云造雨實驗;1918年,法國科學家把裝滿制冷物質的炮彈發射到空中,試圖造雨;1921年,美國科學家又用飛機向云層播撒帶電物質,設法促使云層碰撞降雨。不過,這些人工造雨的實驗最終都以失敗而告終。
然而,人類探尋自然奧秘的腳步并不會停止。二戰期間,一個偶然的機會促使科學家歐文?蘭米爾博士和謝弗爾決心把雨雪形成的原因弄清楚。戰后,他們利用一些奇特的裝置開始實驗。1946年7月的一天,天氣異常炎熱,由于實驗裝置出了故障,裝有人工云的類似電冰箱的裝置里的溫度一直降不下來,他們只好用固態二氧化碳(干冰)來降溫。當他們把一塊干冰放進制冷裝置里,奇跡出現了――水蒸氣立即變成了許多小冰粒,在冰箱里盤旋飛舞,人工云化為了片片雪花。這一奇特現象令他們興奮不已,他們商定要在空中試試。于是,1948年11月的一天,天氣很冷,謝弗爾駕駛著一架飛機,在云層上方撒下大量干冰。留在地面觀察的歐文博士看見雪花紛紛揚揚從天而降,這些雪花落在他臉上,化成了水滴。他們成功實現了用干冰進行人工造雪,將“呼風喚雨”的古老神話變成了現實。人們興奮地把這一實驗稱為“給云層播種”。
從此以后,世界很多國家尤其是一些農業大國和缺水的國家紛紛對以增雨、增雪和消除冰雹為主要目的的人工影響天氣作業增加投入。
魔法并不能創造天氣
人工降雨的魔法也只是根據科學原理,基于自然規律對天氣現象的利用而已,人類并不能夠違背自然規律創造天氣。以人工降雨為代表的人工影響天氣技術實際上就是管理天氣的工作,它只有在接近自然的、正常的條件時,并且有合適的云來供催化時,催化劑才能起作用。人類不僅不能創造天氣,而且連云也創造不出來,在干旱的條件下,大氣條件不允許的時候,使用催化劑催化云來降雨也是困難的。所以,魔法并不是萬能的,尊重規律、愛護地球才是人類的最大福音。
人工降雨運用云和降水物理學原理,通過向云中撒播降雨劑,一般為鹽粉、干冰或碘化銀等,使云滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水。
人工降水,又稱人工增雨,是人為地補充某些形成降水的必要條件,是人工影響天氣中進行得最多的一項試驗。人工降雨撒播的方法有飛機在云中播撒、高射炮或火箭將碘化銀炮彈射入云中爆炸和地面燃燒碘化銀焰劑等。
根據不同云層的物理特性,選擇合適時機,用飛機、火箭向云中播撒干冰、碘化銀、鹽粉等催化劑,使云層降水或增加降水量,以解除或緩解農田干旱、增加水庫灌溉水量或供水能力等。
(來源:文章屋網 )
[關鍵詞]氣候變化;水文;水資源;影響
中圖分類號:P331 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)40-0220-01
氣候變化已經越來越成為人們所關注的問題之一,了解和研究氣候變化對水文水資源的影響對于了解相關的水文水資源系統的生態平衡、環境保護、運行管理、開發利用、規劃管理等具有重大意義。必須要對氣候變化對水文水資源的影響進行分析,了解具體的研究方法,對其影響有大致了解,對其中產生的不利影響進行積極的改正,采取措施進行彌補。
一、氣候變化對水文水資源影響的研究方法
1、氣候變化情景的生成技術
各個地區之間的氣候變化具有很大的差異性和不確定性,不能通過氣候的預測很準確的表述各個區域的氣候變化,即便是測量到的值也不是一個精確的,只是大致的估計范圍,是一種可能出現的結果,這就被稱為情景。可以根據已經取得的研究成果對氣候變化情景的生成技術進行研究。比如說通過任意的情景設置,對可能出現的情景進行模擬,或者是通過對以往一系列氣候環境的研究資料進行分析,進而得出自己想要的結果,亦或者是通過大氣環流的模式,對氣候變暖的可能情況進行分析。所有這些,都是氣候變化情景的生成技術。
2、水文模擬技術
這是指通過模型來模擬氣候變化對水文水資源的影響,在這一過程中,為保證水文模擬結構的準確性,因而保證模型的通用性和便于利用性;現有資料的準確性;模型內在精度的精確性等等。所有這些都是需要考慮的問題,只有保證這些問題的準確,才能較為正確的反應氣候變化對水文水資源的影響[1]。
3、水文遙測系統的運用
所謂的水文遙測系統就是指一些自動化的技術和設備,這些技術和設備主要是為了采集遠距離的水文信息。水文遙測系統主要有三個部分構成,這三個部門合理組合更加便于水文資料的搜集、儲存、整編、分配和檢索。通過水文遙測技術可以搜集到大量的信息,更方便對水文資料進行整理和研究分析。進而更好地研究氣候變化對水文水資源的影響。
二、氣候變化對我國水文水資源系統的影響
1、氣候變化對我國河川徑流的影響
河川徑流一般對氣候變化的反應比較敏感,氣候的變化一有變動就可以在河川徑流上反映出來。比如說我國從北到南,由干旱到濕潤,山川河流對氣候的變化反應迅速。在氣候變化較為嚴重的今天,全球變暖已成為不可逆轉的趨勢,在這種狀況下,氣候變暖對我國山川河流的影響主要可能表現為三種結果,一種是北方徑流量增加,南方減少;一種是南方增加,北方減少;還有一種是南方北方的徑流量都減少。
2、未來全球變暖將導致我國西北高寒山區冰川萎縮
在全球變暖的氣候影響下,對冰川最為明顯的表現就是極地地區冰川面積的大幅度減少,這可能會造成冰川退減,一些流域干涸等情況的出現,使一些干旱的地區變得更加干旱,對我國影響最嚴重的是北方地區,尤其是黃土高原地區[2]。
3、隨著全球變暖的影響,可能使降水量發生變化,蒸發量變大
全球氣候變暖,不可避免的會對各個地區的降雨量產生變化,進而使全球的平均降雨量發生變化,可能會使平均降雨量增加,降水變率也會相應的增加或者減少,但不容置疑的是蒸發量一定會增加,這樣就會使河流變的越來越干枯,干旱也會越來越嚴重。
三、減少氣候變化對水文水資源不利影響的對策及措施
1、實行人工降雨
在全球變暖的氣候變化下,降雨量逐步變得越來越少,各地的水資源會越來越貧乏,尤其對于西北黃土高原等干旱地區,由于降水的缺乏,草木生長面臨更大的困境,水資源的供需矛盾也會更加的突出。這就需要通過人工降雨的措施,人為的制造降雨,滿足一些嚴重干旱地區的水量需求,最大限度的為干旱地區提供降水[2]。
2、植樹造林,涵養水源
在氣候變化如此干旱,水資源如此缺乏的情況下,除了采取人工降雨的外在方法,必須通過增加植被的覆蓋率來涵養水土,最大限度的提高土壤的需水量,并且這可以在一定程度上減少洪水的強度。在降雨的過程中,能相對的涵養住水源,增加地表水的含量,并且豐富地下水資源,進而能通過不懈的努力最大可能的改善氣候條件。
3、加強有關科研工作
從事與氣候或者與水文水資源相關工作的工作人員,必須要致力于人工降雨工作的研究,更加的投入到相關的科研建設中去。國家必須要加大對于這些工作部門的資金投入,除了資金,還要及時的更新設備和工具,并且要加大投入相關的專業技術人才,一個科研機構只有具備這些充分的條件,才能發揮好科研機構本身能開發的潛能。更好地致力于人工降雨工作的研究,以及跨流域調水工作的研究,以便能更好地解決水資源分布不均勻的問題[4]。
4、加強氣象服務和農田水利建設
為面對氣候變暖環境下氣候變得越來越干旱、水資源越來越缺乏的現狀,必須加強對農田水利設施的建設,以便更好地利用水資源,節能保水,提高水資源的利用率。除此之外,還要加強對氣象預報的服務,即時匯報天氣情況,并且增強天氣預報的精確度,以提高應對氣象災害的能力,加強對氣候變化的抵抗能力。
結束語
氣候變化的研究涉及到許多領域和許多學科,它對水文水資源的影響只是其中一個重要的方面。近年來,全球變暖越來越明顯,這就對水文水資源的變化產生了巨大的影響,我們需要研究氣候變化對水文水資源的研究方法,進而探討氣候變化對水文水資源的影響,以及不斷采取措施進行改善其中不利的方面,以更好地促進生態環境的發展。
參考文獻
[1] 張利平,秦琳琳,胡志芳,曾思棟.南水北調中線工程水源區水文循環過程對氣候變化的響應[J]. 水利學報.2010,10(11):13-14
[2] 吳志勇,郭紅麗,金君良,閆桂霞.氣候變化情景下黑河流域極端水文事件的響應[J].水電能源科學.2010,11(02):32-33
人工消霧
由于大霧不利于污染物擴散,不僅使城區環境質量下降,大霧形成的高濕和含碳污染物等環境使空氣絕緣性能下降,致使高壓線間發生短路,造成輸電線路大范圍故障。為了最大程度消除大霧對人類活動的影響,氣象專家想出了各種“消霧”的方法。
對氣溫高于0℃暖霧,常采用加熱法或利用直升機或噴氣發動機攪動氣流以減少霧滴的濃度;此外,還可播撒氯化鈣、鹽粉、尿素等吸濕劑使霧滴形成大滴而下沉。對于低于O℃的冷霧,則可采用噴灑液態二氮化碳、丙烷、液氮等制冷劑產生冰晶或引入人工冰晶碘化銀使霧中水汽凍結,讓霧變成“雪”下落,以達到消霧目的。
人工增雨
形成降水必須要有兩個條件,一是云中要有充足的水汽,二是要有適當多的凝結核。因此,人工降雨的方法就是向云中引入人工凝結核。一般是采用飛機、火箭、高炮、氣球和在上升氣流區地面燃燒碘化銀等手段,把催化劑送入云中。飛機一般飛到6000米左右高度穿云播撒催化劑。火箭、高炮則直接轟擊雷雨云適當部位,彈頭裝載碘化銀送入云中。氣球下掛碘化銀焰彈,升入云中零度層以上燃燒,把催化劑釋放出來。對溫度在零上的暖云,一般使用吸濕性物質如鹽粉、尿素、氯化鈣等,使云中水汽變成大水滴下落成雨。對于溫度低于零度的冷云則播撒人工晶核碘化銀等,或者播撒干冰、液體氮氣等,使冷云中冰晶數量增加而提高降水效率。
人工防雹
當雞蛋大甚至籃球大的冰雹從天空密集砸向地面,眨眼間,設施毀壞、牲畜斃命、人員受傷,其破壞程度不亞于一次“飽和式空中轟炸”。因此,怎樣在冰雹砸向地面之前就將其扼殺在“搖籃”之中,一直是氣象學家們面臨的緊迫課題。
云層中的水汽碰到凝聚核后會形成水滴下落,如果遇到低溫層和上升氣流,水滴會結冰并被托上云層。再次下落,如果再遇低溫和上升氣流,又會結冰并被再次送上云層。如此反復,冰雹就會“越長越大”,直至最后上升氣流無法承受其重量,它就會砸落到地面。
催化劑同樣是人工防雹的主力軍。當高炮將大量碘化銀等催化劑集中快速送到云層中時,就會在云中形成大量的凝聚核。這樣,本來因凝聚核過少易形成大冰雹的云層,由于突然出現大量凝聚核,冰雹就不易“長大”。而當冰雹的直徑在5毫米以下時,也就無法對地面構成危害了。一旦發現哪塊云彩“勢頭不對”,就會“以其之道還治其身”,“先下手為強”,用高炮對其進行“飽和攻擊”,讓冰雹變成“小鹽粒”溫順地落下來。
人工消雨
消雨的原理其實和人工降雨一樣,只不過是讓本來要在需要避雨的區域下的雨提前下而已。一般而言,是在需要消雨區域上風方向大約50公里左右的位置,一旦發現哪塊云朵要下雨,就使用人工降雨的方法,讓雨水提前降落。如此,需要防雨的區域自然也就是晴空朗朗了。
一、違法人工增雨行為所致損害應適用行政賠償。
筆者認為,根據《氣象法》和《人工影響天氣管理條例》的有關規定,縣級以上氣象主管機構享有行政處罰權,應屬其同級政府的一個職能部門,其性質應定為行政機關。人工增雨作為人工影響天氣作業中的一種,是在各地政府的領導與協調下,基于本地區的公益事業,由氣象主管機構指揮實施的行政行為。《氣象法》第29條規定:“違反本法規定,不具備省、自治區、直轄市氣象主管機構規定的資格條件實施人工影響天氣作業的,或者實施人工影響天氣作業使用不符合國務院氣象主管機構要求的技術標準的作業設備的,由有關氣象主管機構按照權限責令改正,給予警告,可以并處十萬元以下的罰款;給他人造成損失的,依法承擔賠償責任;依法追究刑事責任”。從中可以看出,違法作業將導致三種責任:刑事責任、行政處罰責任和行政賠償責任。其中對于經濟損失的賠償是以違反法律規定實施人工增雨造成損失為前提的。此種賠償是基于行政行為違法性而生的行政賠償。對于不存在違法事由而產生的損失,法律沒有規定其解決方法和途徑。根據《人工影響天氣管理條例》的規定,人工增雨作業的實施需經過審批,因此其實施多屬合法。既然不違法,受害人就無權請求行為人給予行政賠償。人工增雨行為是為當地公共利益實施的公益事業,或為解除農業旱情,或為降低酷暑高溫。公眾在因政府行為受益的同時,卻有個別人為此作出額外的犧牲(有時這種犧牲甚至超過了受害人的承受限度),并無從獲得救濟,這顯然有悖社會公正。
二、合法人工增雨作業所致損失的承擔。
美國上世紀70年生過這么一起案件:南達科他州一所大學進行了人工降雨的試驗,當天當地出現了特大暴雨并引發洪災,造成很大損失,該大學被起訴。這場訴訟的關鍵在于判定暴雨是否系人工降雨引起。最后科學家一致認定人工增雨的作用不足以引發暴雨和洪水,大學不承擔責任。無獨有偶,今年7月25日中午12點左右,蘇州突降暴雨,狂風掀翻了蘇州某廠生產車間的彩鋼板屋頂,車間生產的光學鏡片一經雨淋即報廢,雖工人立刻搶救,但大部分鏡片還是報廢了,企業損失達九萬元左右。企業報請保險公司理賠,保險公司經查證認為當天暴雨很可能系鄰市進行的人工增雨作業所致,從而引出了損失如何賠償的問題。筆者以為,損害后果可以從以下三種途徑獲得解決。
(1)受害人自己有過錯的,應按過錯大小承擔相應的責任。人工增雨有嚴格的操作程序,其中之一便是需提前向公眾預告。受害人在知悉預告后未積極采取預防措施,或者在災情發生后未積極防止損失擴大的,應負相應之責。
(2)保險公司在承保范圍內承擔相應責任。一如美國科學家一致認定人工增雨的作用不足以引發暴雨和洪水,在現有的科學技術條件下,人工催化增加的降雨量一般僅為10%-20%,因此災害的發生主要還是自然作用的結果。保險公司對于屬于其承保范圍內的投保人損失,應當依照保險合同的約定給予相應的保險金賠償。上述蘇州某廠鏡片遭雨淋報廢等損失,如果當天的雨情達到其承保的“雷擊、暴雨、暴風、龍卷風、雹災”標準之一,保險公司就應當承擔合同責任。法律雖然規定了氣象主管機構進行人工影響天氣作業的預先公告義務,但現有的科學技術使氣象部門尚不能精確界定催化作業的具體后果,不能預見其作業所致損害將延及作業區外,從而無法要求其負起在作業區外進行預告的義務。因此,對于損失的發生,氣象部門并無過錯,不能責令其承擔賠償責任。在此情形下,若是損害后果的發生確定系人工增雨作業引起,應當求助于行政補償,通過公共負擔平等的原則補償受害人的損失。
喜愛軍事歷史的朋友,往往會對一些氣象條件影響戰局的戰例如數家珍。早在冷兵器時代,一些優秀的軍事統帥就已開始注意天氣變化的規律,如古代中國著名的蚩尤利用大霧天進攻與赤壁之戰中的“借東風”。即使到了現代社會,人類引以為豪的軍事機械在萬千氣象的威力前,仍有可能甘拜下風。
第二次世界大戰中一些戰役的戰局,就被極端氣象條件所左右了。如納粹德國對蘇聯的“巴巴羅薩”閃擊計劃,被1941年提早來臨的寒潮所挫敗。一些后世研究者認為,蘇聯有意進行了大量的人工降雨,讓冬天提前到來。1944年冬,納粹德國對西線盟軍發動阿登反擊戰役,正是因一份暴風雪天氣的氣象預報,得以預知盟軍飛機無法起飛,并利用這個短暫的“優勢窗口”發動了進攻。
氣象在這兩場戰役中扮演的角色,恰恰反映出工業時代人類試圖了解天氣變化機制,乃至以人工手段影響這種變化的嘗試。從保障工農業生產,到滿足軍事行動需要,人類一直力圖撩開天氣神秘的面紗,窺見雨雪風霜形成機制的奧秘。現代氣象學讓天氣變化逐漸褪去迷信的色彩,天氣預報服務提供了“未雨綢繆”的科學依據;物理與化學等其他一些學科的進展,又讓人工降雨和人工消雨成為可能。
但這些已經取得的成就,是否意味著今天人類完全弄清了地球天氣變化的機理?答案顯然是否定的。盛夏時節,突如其來的暴雨總讓人猝不及防,只得抱怨電視臺和手機上的天氣預報不準;有些臺風會走出完全出乎專家們意料的詭異路徑,繼而突然登陸釀成巨災,而人類嘗試驅趕或消弱臺風的試驗卻鮮有成功的記錄。
這些生活中常見的事例,不斷提醒著人們,天氣變化的背后有著相當復雜的機理。即使是在擁有超級計算機和人造衛星的太空時代,不斷升級的數值天氣預報,也仍然難以完全預見未來的天氣變化趨勢,而且時間越久,誤差通常就會越大。對這種現象的關注與研究,甚至孕育了一個全新的學科,那就是以“蝴蝶效應”聞名的大氣混沌學。
未雨綢繆“操控”奧運天氣
演練人工減雨備戰開幕式
①經權威機構最新統計資料顯示,奧運會期間兩天會有一次小的降雨,大雨的概率僅為6%,在開幕式當天降雨的概率為47%。為了保證奧運會賽事的正常運行,北京市氣象局針對突發性的氣象狀況早已“未雨綢繆”。日前,北京市氣象局人工影響天氣辦公室常務副主任張薔女士在接受采訪時詳細介紹了氣象團隊為此所作的準備。
②在北京氣象局一間不足200平方米的屋子里放著近40臺電腦,電腦屏幕上顯示著不斷變幻的彩色曲線,“千萬不能動,每一個數據都可能使得出的答案不準確!”記者不小心將鼠標碰了一下,被張主任“逮”了個正著。“氣象這個團隊,無論是先前的預測還是人工影響這一環節,我們的工作都容不得一絲差錯。”隨著奧運的臨近,為提高奧運場館周圍氣象預報的準確性,在場館周邊設立了多個監測點,由點至面進行氣象觀測工作,在北京有多達15個監測氣象站。北京奧運會將首次實現為每個場館提供天氣預報,這在當今氣象界也是很高的要求。
③自3月25日正式啟動北京賽區奧運氣象服務以來,由從全國調來的12名優秀的氣象服務人員和北京市氣象部門38名預報員等共110余人組成的團隊已經實現了用中、英、法三種語言進行氣象預報。除了有針對性地對氣象“連續跟進”,在關鍵時刻還會對奧運氣象進行“會診”。協同北京奧運會氣象服務除了北京賽區奧運氣象服務團隊還有協辦城市氣象服務機構。為提供更為準確的氣象信息,技術是重要的一環。“在人工影響天氣方面,我們一直向比較先進的俄羅斯學習經驗,并且引進他們的技術。”
④除了精確的預報,這個團隊另一項工作是針對突發性的天氣進行人工調控。人工影響天氣是一項發展中的年輕科學,還有很多問題要解決。比如人工增雨方面,可增加的降水量為自然降雨量的6%~25%。對于強降水過程、大范圍深厚降水云層,就目前的技術和科學水平還不能起到有效防御。人工影響天氣不是萬能的,在現有的技術之下,我們只有通過反復演練以減少反應時間,加速對天氣的影響。張薔女士說:“從2002年至2007年,北京科委科研經費投入達到350萬元,我們已經有比較可靠的‘后勤保障’。”每年人工影響天氣小組都會租用三臺飛機展開“活動”。人工影響天氣團隊內部的配合也從不馬虎:在地面,應用雷達觀測監測點――如火箭作業點觀測,及時將信息傳達給無線電收發裝置,工作人員通過電話語音系統反饋到市級人工氣象指揮中心,根據實時監測及時修正作業方案。經過多次的演練,從申請收集命令到下達整個作業現在只需要10分鐘。從2002年開始,針對開幕式,人工影響天氣團隊主要集中排練“減雨”。多次的排練,已使得這個團隊的凝聚力更強了。
(節選自2008年05月02日《人民日報》
海外版)
1.現在,人類既可以“人工降雨”,也可以“人工減雨”。那么,人工影響天氣是萬能的嗎?為什么?
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2.“為提高奧運場館周圍氣象預報的準確性”,北京氣象局做了哪些相關的工作?
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3.第④段畫線句子運用了哪種說明方法?有何作用?
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4.“在關鍵時刻還會對奧運氣象進行‘會診’”中“會診”為什么加上引號?
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5.讀完這篇文章,請說說你對“人定勝天”是怎樣理解的,并舉例說明。
果真有龍嗎? 科學 發展 到今天,這已是個無需回答的 問題 了,可我總覺得
不是嗎?中國人是“龍的傳人”,誰能否認?請打開地圖,在世界上北緯15°~30°的緯度帶上,大都是干旱的沙漠或荒漠,且不說從大西洋岸到紅海之濱的撒哈拉大沙漠(全世界最大的沙漠,面積770多萬平方千米,有我國4/5面積大);還有地面沒有一條河流的沙特阿拉伯境內的沙漠;就連美國的西海岸、同緯度墨西哥內陸也免不了沙漠的侵占。然而,我國處于這一緯度帶上的長江以南地區,卻成為降水豐沛的“魚米之鄉”,這可是受惠于雨熱同期的季風氣候,得力于夏季風這條“中國龍”埃生活在這個地區的“龍的傳人”——華夏兒女能不感謝“中國龍”的哺育之恩嗎?
“龍”的家在哪兒? 影響 中國的夏季風有兩個:一個是來自太平洋的東南季風,在大興安嶺——陰山——賀蘭山——岡底斯山一線以東以南的半壁河山(即季風區)都能受到它的 影響 ,它從太平洋上帶來充足的水汽,使這一廣大地區的年降水量至少在400毫米以上,多的達2000毫米~3000毫米,成為我國重要的農耕區。現在,我國絕大部分人口和耕地都集中在這里,是我國九大商品糧基地,也是糖料、油料、淡水魚、豬、雞、鴨的生產基地。5大商品棉基地有4個都在本區,這里城鎮密集,工廠林立、 經濟 發達、市場繁榮,是我國最精華的部分。另一個是來自印度洋的西南季風,它主要影響我國西南地區、華南地區以及長江中下游地區。兩條“龍”的共同影響,使我國的南方(淮河以南)地區,年降水量大都在800毫米以上,植物繁茂,山青水碧,風光秀麗,農田以水田為主,主要的糧食作物為水稻,人們以大米為主食,長江中下游平原因河汊縱橫交錯,湖蕩星羅棋布,淡水魚的產量大,而稱為“魚米之鄉”。
人們常說“風調雨順”或“風不調雨不順”,可見降水的變化與冬夏季風的活動有關,尤其與夏季風的進退關系密切。
“風調雨順”的年頭,“龍”的登陸很有 規律 ,即有兩次大的跳躍過程和三次較長的停滯過程,稱為“三停二躍”。一般是5月中旬,夏季風開始在南部沿海登陸,與盤踞在這里的冬季風相遇,形成鋒面雨帶,南嶺以南的地區最早進入雨季,綿綿春雨持續20天~30天,華南成為全國的多雨中心,這是第一次停滯;6月中旬,“龍”第一次北躍,雨帶隨之北移到長江中下游地區,該地區成為我國的多雨中心,這時正值梅子黃熟季節,細雨連綿達一個月之久,人們稱之為“梅雨”。古詩“黃梅時節家家雨,青草池塘處處蛙”,形象地描繪了梅雨季節的景象。又因此時多雨陰濕,許多物品極易受潮發霉,故有人又稱之為“霉雨”,這可是人們做霉醬的好時機呢。這是雨帶的第二次停滯;7月中旬,“龍”第二次北躍到淮河以北,雨帶也隨之北移,從7月中旬到8月中旬,鋒面雨帶在東北和華北第三次停滯,這一地區進入雨季。9月份,由于北方冷空氣增強南下,“龍”就開始南撤,雨帶隨之迅速南移;10月,冬季風頻頻南下,“龍”在大陸上消失,返回到海洋上,大陸上的雨季隨之結束。由于“龍”對我國東部季風區的影響主要是5月至9月,故使我國大部分地區的降水多集中在5月至9月,這個時期的降水量,一般占到全年降水量的80%左右。而南方由于受“龍”的影響時間較長,故雨季開始早,結束晚,雨季長,降水多。北方雨季開始晚,結束早,雨季短,降水少。
“風不調雨不順”的年份,該下雨的時候不下,不該下雨的時候拼命地下,就會造成旱災或澇災,這是為什么?這也是“龍”在作怪。“龍”勢力強的年份,它推動鋒面雨帶急速北上,跳過江淮地區到達華北和東北,由于長江中下游地區的梅雨期縮短,降水減少而發生干旱,而華北、東北地區因雨季過早過猛則發生洪澇,這就是人們常說的“南旱北澇”。如1959年初夏季節,由于從太平洋來的東南季風勢力強盛、移動迅速,很快地由南嶺跳到淮河以北,使雨帶較往年提前到達華北一帶,造成長江中下游地區在梅雨季節反常地出現“空梅”,干旱持續達兩個月之久,形成百年未遇的大旱,而黃河中下游地區和東北的大部分地區洪水肆虐,形成南旱北澇的局面。“龍”勢力弱的年份,鋒面雨帶在江淮地區遲遲不能北上,梅雨期在該地延長一個多月。就會出現水澇災害,北方則出現嚴重的干旱,發生“北旱南澇”的災情。如1954年,“龍”勢力較弱,被北方冷空氣所阻,冷、暖空氣在江淮流域相持達兩個月之久,梅雨期比正常年份延長了一個多月,僅7月的降水就超過400毫米,使長江中下游地區發生了百年未遇的大水,而北方則出現嚴重干旱。
我國是個多水旱災害的國家,每年總有一些地區發生水旱災害。據 歷史 文獻 記載:公元前206年至1949年,在2155年間,共發生水旱災害1750多次,其中大旱1056次,大水658次。新
[關鍵詞]延安市;水土流失;監測
中圖分類號:TD353.5 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)20-0041-02
水土保持監測預報作為水土保持生態建設一項重要的基礎性工作和“四大任務”之一,愈來愈受到各級的高度重視和社會的廣泛關注。自1991年水土保持法頒布,特別是近些年來,全市水土保持監測工作,按照中央確立的新的治水思路,圍繞水土保持生態建設中心工作,求真務實、改革創新,突出重點、全面推進,取得了明顯成效,有了長足的發展。
隨著知識經濟的不斷發展,科學技術的日新月異,水土保持工作內涵的變化,對水土保持管理工作要求越來越高,水土保持監測工作已顯得尤為重要,應該引起高度重視。
1監測工作的必要性
1.1 監測工作是水土保持工作的重要內容之一
對于水土保持工作來講,監測工作還是一項新興的事業,同時也是一項非常重要的工作。特別是在當今這個知識經濟的新時代,科學技術口新月異,水土保持工作內涵也不斷更新與完善。其涉及領域已經從農業、農村、農地,逐步向非農領域、城市、礦山等一切產生水土流失的區域擴展:其內容也從預防監督、治理開發擴大到監測預報、行政管理和科研教育等整個水土保持工作中。其中監測工作好比水土保持工作的先行官和監視器,水土流失面積、分布、流失程度、危害、發展趨勢,以及水土流失防治和效益狀況等都要靠監測手段來完成。因此,加強新時期水土保持監測工作是十分必要和緊迫的。
1.2 監測工作是水土保持法律法規所賦予的重要職責
《中華人民共和國水土保持法》要求“水行政主管部門,要建立水土保持監測網絡。對水土流失動態進行監測預報,并予以公告”,《水土保持條例》和《水土保持監測網絡管理辦法》對監測、公告的主要內容、監測機構的職責等也有明確規定。因此,監測工作是各級水土保持部門的重要職責,必須盡快建立完善監測機構,做到依法監測。
1.3 監測工作是水土保持預防、監督、治理等宏觀決策的基礎
水土流失防治、規劃的制訂、執法部門的監督和依法行政、綜合防治措施的總體布局和實施水土保持宏觀決策,均需要及時、準確和翔實全面的監測數據作為依據。如果缺少監測工作提供的監測信息,就難以掌握水土流失狀況、變化規律及發展趨勢,水土流失的防治工作就會存在盲目性,“數字化水保”就難以實現。
2 延安市水土保持監測工作狀況
延安市的水土保持監測工作還剛剛起步。近年來結合水土流失治理工作,全市少數縣根據不同需求結合現有水土保持生態建設項日相繼建立了一些水土保持示范基地、徑流小區、徑流場等,亦獲得了一定的觀測資料,為進行土壤侵蝕規律、水土保持效益的分析研究,提供了大量的科學數據,取得了一定的成果。
土壤侵蝕規律研究。以向陽溝小區試驗場等觀測小區,以及我市16Ol座中型淤地壩泥沙淤積調查資料為基礎,結合利用人工降雨在全市林地和坡耕地進行了人工降雨試驗,獲得了土壤侵蝕與降雨、坡度、植被等因子的相關關系,建立了一批單因子和多因子的數學模型,為全市土壤侵蝕量的計算,提供了一套較為科學的方法。
水土保持基礎效益研究。分別利用了延河、洛河、南川河等河流的徑流泥沙資料和上游水土保持狀況,完成了諸河流泥沙動態變化研究,對上游水土保持治理成果進行了專門的分析評價。
3 應用計算機技術對全市重點水土流失區土壤侵蝕現狀進行調查
從1986年到20O1年,結合全國土壤侵蝕調查,我市已進行了3次大范圍土壤侵蝕調查。利用新版萬分之一地形圖解譯方法從目視解譯到以地理信息軟件(ARC/INF0)為背景平臺,采用人機交互判讀,其成果一次比一次更科學。初步應用3s技術,初步建立了全市一個小流域的圖形數據庫和屬性數據庫模型。為提高水土保持工作管理水平,搞好水土保持監測工作奠定了良好的基礎。
但也應該看到,與其他監測先進省市相比還有‘定差距。在機構建設上,雖然延安市監測分站成立較早,但人員配備和軟硬件環境建設,還遠遠不能適應新時期監測工作的要求。全市在8O年代建立的一批水土保持觀測站點,規模都比較小,而且由于資金有限,大多數的站點已不能正常工作。幾乎所有站點的觀測工作相繼停止,很難保證監測資料的連續性。因此,為完善全市監測技術體系,實現精確定量、定位監測,必須加快全市各級水土保持監測網絡建設的步伐。
4 監測工作總體設想
4.1 搞好監測網絡建設
宏觀決策是通過數據來實現的,而數據是通過監測網絡獲得的。監測網絡建設要以市監測分站為核心,根據不同區域、流域、水土流失類型、河流、水庫、國家重點治理區和大型開發建設項目區、泥石流和風沙區等,分別設立區域監測站、流域監測站、類型區監測站、河流監測站、水庫上游監測站、重點項目監測站、特殊區域監測站。按照“全國水土保持監測網絡建設可研報告”和“全市水土保持監測網絡建設實施方案“全市“十一五”期間計劃建設完善1個市監測分站,l2個監測站,2O一3O個固定和臨時監測點,構成全市監測網絡系統,納入國家水土保持監測網絡。
4 2 信息處理系統建設
該系統應是水土保持智能決策系統 其建設的主要內容應該是圍繞水土保持監督執法、治理開發、監測預報、科研、行政管理等工作所需要的社會經濟、水文氣象、地理信息、水土流失和水土保持等基礎數據信息。各類數據可形成獨立的子數據庫管理系統,并通過相關程序進行鏈接,利用計算機網絡進行信息傳遞和交流。信息處理系統應具有監測信息的讀寫、錄入、接收、統計、計算、分析和傳遞、反饋、檢索等功能。通過對比分析,反映出的水土流失動態變化和水土保持成果,將作為制定政策、公告的依據。
4 3 圍繞重點項目開展監測工作
市縣各級監測機構要緊緊圍繞轄區內重點項目,開展監測工作。市監測分站主要是對全市水土流失及水土保持進行宏觀監控,分析歸類,建立完善全市水土保持信息數據庫。其監測重點區域及項目為:(1)市屬大型水庫,以及延河、洛河、清澗河、無定河及其主要支流,泥沙變化、徑流、水質富營養化演變及其上游水土保持情況監測。(2)國家重點治理區延河、洛河流域治理成果、泥沙、徑流、河床演變及效益的監測。(3)風蝕區監測。以安塞縣、子長縣、志丹縣、吳起縣的北部邊界,逐步向南推進,監測土壤質地、肥力和水份的變化,分析風蝕沙化區的發展動態:監視大氣粉塵及沙塵天氣動態。(4)泥石流易發區監測。重點是延安市區的寶塔山、鳳凰山、清涼山。主要監測泥石流產生機理、發生頻率、形式、規模、危害,以及防治措施研究。(5)全市開發建設項目宏觀監測。全市在建開發建設項目(相對人)基本情況、建設內容、項目分類、占地面積、破壞面積、棄土棄渣、規模屬性、位置、流失情況,以及恢復治理情況等長期宏觀監測。(6)大型開發建設項目重點監測。對短期大型開發建設項目,諸如高速公路、鐵路和水利大型開發建設,要重點監測其破壞及恢復治理情況。
4.4 監測技術方法探討
針對監測內容和目的的不同,采取不同的監測方法。最重要的方法是以3s技術為基礎,以衛星遙總影像作為基本數據源,結合GP8定位觀測,建立以GIS為操作平臺的土壤侵蝕及其影響因子地理信息數據庫,宏觀掌握大、中流域的水土流失和水土保持狀況?:以不同類型區的小流域作為定位監測小區,結合人工降雨野外測試,采用大比例尺新版地形圖、數字地形圖作為背景值,通過不同時段的遙感信息、對比小區或人工降雨野外測驗信息對比,分析小流域水土流失的動態變化:在不同侵蝕類型區內選擇有代表性的已治理的小流域作為定位監測小區,結合人工降雨野外測試、水文站點資料、社會調查、產品產量測試等,進行水土保持各項措施的基礎效益、經濟效益、社會效益和生態效益監測。
4 5 監測成果公告
監測成果公告是監測工作的重要環節。每5年公告一次全市市、縣和區域的水土流失及其治理狀況和發展動態:每年全市水土流失防治狀況及相關監測信息:根據需要,對主要河流、水庫上游、重點地區和重點工程項目的監測結果進行不定期公告,可以使社會各界,特別是各級政府及時掌握轄區的水土流失分布狀況和流失程度,水土流失造成的危害及其發展趨勢,水土流失防治情況及其效果,以引起對水土保持生態環境的關注。
5 監測工作存在的問題
我市水土保持監測工作自延安市水土保持監測分站成立以來開展了一系列的工作,近年來有了一定的發展,但與上級的要求仍存在著一定的差距。首先,經費投入遠遠不足。雖然我市成立了監測機構,但是并沒有建立起穩定的投入機制。分站的運行經費和管理經費明顯不足。投入機制不健全。工作經費的不足限制了我市水土保持監測機構的建設以及水土保持監測網絡的發展,更未形成一套成熟的管理體系。而靠單位自籌經費來開展水土保持監測網絡建設也是相當困難的。
其次,監測技術水平落后,監測項目單一。我市承擔了一系列的水土保持監測項目,但是開展起來還存在著不足之處,主要表現在操作技術人員雖然進行過水土保持專業培訓,但是缺乏實踐經驗:項目實施過程中監測技術落后,監測方法單一,監測內容僅僅限于水土流失量、植被覆蓋度等一些影響開發建設項目的水土流失因子。
6 未來展望
隨著全國監測網絡的建成和完善,西部開發的推進,地球信息技術的進步,我國水土保持監測的地位與作用日益凸顯, 理論研究也將迅速發展。和土地覆被監測一樣,在今后較長一個時期內遙感手段將仍然是水土保持宏觀監測的主要數據資料來源。GIS技術作為地球信息科技的核心將發揮更大作用。目前美、歐、日、印和我國都在制定新的對地觀測計劃,其它國家和一些商業公司的小衛星計劃將提供米級分辨率的數字圖像。作為本世紀的前沿遙感技術, 高光譜遙感迅速走向實用化。這些都將為水土保持監測提供更詳盡可靠的基礎信息。3S集成的發展, 將繼續提高數據采集、信息提取、制圖等方面的智能程度和工作效率, 減少人工處理量 。
針對不同區域的自然環境和土壤侵蝕特點, 全市開展區域水土流失監測評價和分析預報是最近的未來之重要任務。為使評價和分析結果與水土流失的實際生態影響更加接近,筆者認為無論監測內容的指標體系還是水土流失評價的指標體系,都可以各大自然地理區域分別擬定,但評價的綜合標準應該一致。我市地域差異甚大,經濟基礎薄弱,生態脆弱,當前的開發建設更需要水土保持監測研究深入探討合理的監測管理組織方式、科學快速的監測手段, 開展大區域水土流失分析預測。我市有必要對流域治理、退耕還林還草等水土保持生態建設項目實行動態監測評價。南部林區雖然水土流失面積小, 但經濟發展相對落后, 土地利用強度不大, 但也應更加強調對常態水土流失發生的面源污染動態和工程建設項目的水土流失危害, 以及具有區域特點的土壤侵蝕的監測, 為水土流失危害和隱患評價預測提供支持。
網絡化是水土保持監測的最重要發展方向之一。在全市水土保持監測網絡快速建設的今天,網絡化則顯得更為迫切,資料、圖形圖象數據的網絡共享、傳輸需求將越來越重要。今天的網絡化工作可以依托現有的INTERNET,在網上實現各級各類水土保持機構和社會團體、公眾對水土保持監測資料不同程度的共享,以加強水土保持研究、管理及與相應部門、社會的聯系交流、協作:降低管理工作中信息傳遞的成本、提高傳輸速度與質量。網絡化是實現微觀層次實時監測的重要基礎,對宏觀監測,網絡化是未來管理海量數據更為必要的要求。不過目前獲取大面積水土流失數據信息尚有許多技術上的限制, 如傳輸速度、數字壓縮技術等。目前GIS發展到組件式GIS, 開放程度日益提高,基于INTERNET的WebGIS和其它分布式GIS逐漸成熟,第二代互聯網技術也在快速發展,這些都可望為網絡化監測的實現提供有力支持。
參考文獻
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