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农林学类论文-控制台风实现空中南水北调.doc

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农林学类论文-控制台风实现空中南水北调.doc

农林学类论文控制台风实现空中南水北调又是一年台风季节时,2005年8月份以来,台风麦莎和珊瑚相继登陆中国沿海,造成巨大影响。中国是世界上少数几个受台风影响最严重的国家之一,进入20世纪90年代以来,平均每年台风损失达数百亿元以上。中国600多个城市中,缺水的近400个,因为缺水,每年给我国工业造成的损失近3000亿元,给农业造成的损失达1500亿元。例如2003年北方和华南的伏旱造成2700万人口发生饮水困难,因旱损失粮食3080万吨、经济作物损失346亿元。中国华北平原上的环渤海地区是中国的三大经济带之一,也是耗资4860亿元人民币的南水北调工程主要服务地区。华北平原靠近太平洋,东部平原海拔50100米,向西越过东北-西南走向的兴安岭、燕山、太行山等,登上海拔1000米以上的内蒙古高原和黄土高原,这一地理位置和地形特点,具有优良的地形降雨条件。于是可以设想,如果存在人工引导和控制台风的技术,每年能引导2~3个台风,让华北年降雨量增加100毫米以上,将基本解决华北的缺水状况。因为北京多年的年均降雨量是626毫米,如能达到726毫米,将接近湿润区和干旱区的分界线800毫米年降雨量。台风属于大气系统,而大气系统是一个典型的混沌系统,因此存在蝴蝶效应,输入端微小的差别经过系统迅速积累放大后输出,变成压倒一切的差别,即混沌系统具有对初始条件的敏感性。所以大气对细微的影响非常敏感,这种敏感性也使得人类有希望掌握大气运动的一些规律,实现人工影响天气的目的。控制台风强度变化的主要物理机制为何,乃是目前台风研究最重要的议题之一。主要的影响因素有透过数据分析以了解环境风切、角动量通量、海表面温度、外流层及位涡等因素对于台风强度的影响。根据国外最新的研究结果表明,台风眼附近的热平衡结构是影响台风的关键敏感部位,人工影响台风的关键在于使台风眼周围的热平衡状态发生微小的改变,就可能使台风降低风速,对台风的路径也造成一定的变化。这就提示我们,在人工影响台风时,在台风眼附近的某些部位施加扰动,打破热平衡,就可能实现人工影响台风,研究其产生的变化,寻找并总结规律。人工扰动台风眼,尽量使围绕台风眼的风速降低,这样台风眼会逐渐扩大,进一步引起台风风速的降低。这就像一个在冰上迅速旋转的溜冰运动员,在张开双臂后,转动惯量的增大使旋转速度降低一样道理。人工影响台风,首先是降低其破坏力,进而尽可能改变路径,引导台风到需要水的地方产生降雨。基于此,我们提出了人工影响台风进行南水北调的设想。目前国外开展的人工影响台风的技术主要是出动飞机在台风眼周围撒播碘化银,使台风产生降雨而强度降低。但这种技术具有很大的局限性,只是在地面上小规模的影响台风。一个台风的总能量极为惊人,目前人类除了核武器外,似乎再没有办法去获得影响台风所需的巨大能量。但是,如果在太空中放置若干个巨大的反射镜,持续不断地反射太阳辐射到台风气团上很小的区域,或许可以提供影响台风所需的能量。经过计算,一个面积为100平方公里的太空反射镜,功率可接近一亿千瓦左右,24小时提供的能量约相当于一个台风一天释放能量的5~10%,足以提供扰动一个台风所需的能量。放置在太空的若干巨型反射镜和附属的部件,可以组成一个人工影响天气的太空实验平台,此平台可以采用地球同步静止轨道,因为位于地球静止轨道的航天器,每年有99%的时间都能接受到太阳光的照射,要比地面日照时间长一倍。并且,采用地球静止轨道可以保证太空实验平台随时都在我们的头顶,把阳光反射到台风上去。每当台风借助东南季风向中国大陆靠近时,太空中的平面反射镜或抛物面反射镜把太阳光反射到这些台风气团上,扰动台风内部的热平衡,以此来影响台风的强度和运动路径,降低其破坏力,并尽可能使台风向北移动,引导其在陆地人口相对稀少的地方登陆,将大量的水汽带入北方内陆,遇到太行山脉、燕山山脉等高山和蒙古高原等时,产生地形降雨,增加年降雨量,缓解北方的缺水问题。相对于地面的常规南水北调工程,本文提出的可称为空中南水北调。在中国登陆的台风每年有三条路径,西移路径、西北路径、转向路径。但对于南水北调而言,最有意义的当数转向路径上的台风。转向路径的台风往往在中国黄海、东海虚晃一枪,然后转向日本和韩国方向,无法给中国内陆带来丰富的降水。因此如能人工引导台风尽量向西北方向移动,则可以给中国的华北、东北甚至西北带来丰富的降水。由于台风从生成到消失,其状态是瞬息万变的,如何实时跟踪并预测出台风下一阶段的发展趋势,是人工影响台风的又一关键技术所在。采用运算能力强大的计算机,对于台风模型这个典型的混沌动力学系统进行模拟和预测,是目前研究台风的最有效的手段。可以采用国际先进的MM5热带气旋仿真软件,实时跟踪并预测台风的状态和路径变化,再向太空中发出指令,控制太空反射镜不断调整角度,反射太阳辐射至台风的关键部位,达到实时扰动并影响台风的目的。人工影响天气太空试验平台可人工降低台风破坏力,并引导台风在人烟稀少的地方登陆,能极大地减少损失,而避免的间接经济损失更为可观。并且巨型太空反射镜可以用反射汇聚太阳辐射的方式,定点消除冬天地面上的雪灾、河流凌汛等其他多种气象灾害。中国是世界上遭受气象灾害最严重的国家,每年的气象灾害造成约80~200亿美元的损失。如用太空反射镜来消除灾害天气,则产生的直接和间接效益不可估量。粗略估计,如果每年能减少气象灾害(1500亿人民币)和工农业缺水带来的损失(3500亿人民币)的20%,就是5000亿20%=1000亿元。非常惊人的一个数字。太空试验平台的建设主要集中在巨型反射镜的制造和控制机构上,可以参考美俄联合研制的宇宙一号太阳帆飞船和俄国的Znamya2.5人造月亮计划。由于这是一个巨大的系统工程,所需的人力、物力、资金等无法非常精确的计算,可以参考未来的太空城建设,粗略估计出太空试验平台所需要的费用和资源。方案初步预算总资金100亿元人民币左右。资金主要用于研发费用,原材料和设备费用、太空建设费用等。初步设想,实现空中南水北调与人工影响天气太空实验平台的经济来源有四块太空太阳能发电向地球出口、太空工厂提供工业生产和科研服务、气象灾害保险公司的入股、政府支持。采用太空实验平台进行空中南水北调和人工影响天气,所花资金不及陆地南水北调的几十分之一,又能取得人工减灾、太阳能发电、太空工业生产和科研等综合效益,非常有利于促进中国经济的发展,还有利于大大提升中国航天技术水平,赶超世界领先水平,因此可以比作中国的太空发动机。不论何时实现,有一点是可以肯定的,人类一定要发展,一定要扩大自己的生存空间,就不可能永远局限于地球狭小的范围之内,否则人类在太空中就没有前途。人工影响天气,达到风调雨顺,是人类自古以来的最大梦想之一。随着人类科技的不断发展,必然会从宏观上从太空中进行人工影响天气,而不是现在仅仅在地面上小规模的人工影响天气。

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