物理科学探疑-物理新战线-台风输运淡水的可行性分析

台风输运淡水的可行性分析

志勰

简介：本文针对目前“中国我国南北旱情加剧 1.45亿亩农作物受灾”，而且有些地区饮水困难。从而提出的一种通过台风从海洋向深内陆传输淡水方案的可行性分析。

一、引言

    本来没有打算写这篇文章，但在今天（8月28日）在新华网上看到一个消息，“请网友支招抗旱！我国南北旱情加剧 1.45亿亩农作物受灾”，才决定把几个月以前一个还很幼稚的想法以及与此相关的一点资料给发上来！仅供于有志于此的朋友研究探讨。

    关于彻底解决干旱的问题，在两年前已经发过这方面的系统看法①。采用那方面的系统工程不是一朝一夕就可以做到的，当然，采用任何方法也都不是一朝一夕可以做解决这个问题。而且这个消息中称：

    “8月28日消息：国家防汛抗旱总指挥部27日分析认为，当前中国北方地区旱情已呈回升态势，农作物重旱和干枯面积、人饮困难数量持续增长；南方地区旱情露头后发展较为迅速，特别是部分旱区人畜饮水困难问题比较突出，全国抗旱形势严峻。据国家防总办公室统计，截至8月27日，全国农作物受旱面积为1．45亿亩，超过多年同期均值300万亩，其中重旱6107万亩，干枯2975万亩，有693万人、562万头大牲畜因旱发生饮水困难。”

     这是非常严峻的，而解决大面积的干旱问题，水源是一个关键的问题。中国自改革开放以后，招商引资，在经济利益的驱动下，各种商业开发区、工厂区、公路建设等等，致使土地资源供不应求，已经将地表淡水区域压缩的非常少了，甚至用可怜都不足以描述了。致使北方以及西部的深内陆地区不断的加速地下水的减少，地下水灌溉已经显得力不从心，到了植物和人挤水喝的时代。

     一个地区的淡水是健康的，一般要满足该地区的降雨量等于蒸发量这个条件。降雨需要空气中的水汽。

    一般而言，由于海洋占据地球四分之三的面积，可以确定这个水汽大部分是由海洋来提供的。但是在内陆、深内陆逐渐深入的过程中，高空中环流的水汽随着不断的在有利于降雨的区域降雨，水汽就会越来越少了。这样海洋上的水汽则很难达到内陆和深内陆。

    改革三十年来一个事实就是大量的地表淡水面积被挪作它用，来满足人们对土地的需求，这致使地表淡水资源逐渐消失。无法构成地表淡水的蒸发所形成的水汽，并对空气中的水汽进行补充。而没有地表淡水的区域也会随着植物的生长、人们的日常生活以及工作，地下水或者其他途径的淡水资源不断的蒸发，水汽密度不能达到降雨的情况下，消耗的淡水无法得到空中降雨的回补，从而该地区的淡水资源越来越少。终致告急！

    这是我们对自然资源的使用策略所导致的！那么，可以大量输运淡水的途径有哪些呢？

二、大量输运淡水的途径

    大量输运淡水的途径只有两种：

    一种是通过人工的方法，将淡水资源丰富地区河流中的淡水，通过运河等方式，输运到北方来。我们国家采取的南水北调工程就在起这个作用。如果我们不注意改变地表淡水资源的存储，发挥地表资源的作用。南水北调的作用也就是外科手术的方法，在需要淡水的地方插水管，最多仅能维持淡水的使用，而不会改变气候，在广大地面上大量蒸发走的淡水，通过这种插的管道来补充。这样不会影响当地的气候，不能完成地表健康淡水资源的循环。另一方面，对于即将要面临的旱情，在全国大部分干旱地区插管子，恐怕也没有那么快！

    另一种方法就是天然的方法，利用大自然具有威力的自然现象，来完成这一过程。恐怕都能猜到，这种自然现象就是台风了！我们先来看一个台风例子：

    公元1956年8月1日晚195612号台风WANDA（温黛）在浙江省舟山专区象山县南庄登陆②，8月2日上午通过浙江、江苏和安徽交界地区进入安徽，8月3日凌晨进入河南，中午进入陕西，减弱后的低压消失在陕西与内蒙古的交界处。③

    带来的降雨量也是非常可观的：“一个令人震惊的事实是：北到天津，南到厦门，西到秦岭，衡阳，都覆盖在 WANDA的8级大风之下，而安徽境内部分气象站依然能记录到12级阵风！西北太平洋上丰沛的水汽此刻化为暴雨，被WANDA倾洒在三分之一的国土上。华北平原暴雨成灾，太行山麓的平山县狮子坪24小时降雨385毫米，海河发生大洪水。北京亦受到强降雨侵袭，24小时雨量434．8毫米，造成大兴42个村庄过水，永定河水位暴涨。而WANDA也成为建国以后第一个严重影响北京的TC。在与北方冷空气的配合下，WANDA甚至在吉林的第二松花江流域制造了建国以来该地第一次洪水。  ”②

    网上谈论台风，只谈到它的威力，它的恐惧。而很少去考虑如何去利用它！那么有没有这种利用台风的可能性呢？

三、利用台风的可能性

  利用台风传送淡水，必须具备几个条件：

  1、中心风力不能太大，否则会对陆地建筑物、农田等设施有破坏性的作用，要在这些建筑承受的范围之内。如果象上面提到的195612号台风那样具有的巨大破坏力，那就不划算了！

  2、输送距离要远，最好几个省，几千公里那是最好了。195612号台风从东南沿海一直到陕西与内蒙古的交界，这个距离不可谓不远。

  3、不能在农作物的收获季节。

  从历史上来看，这些条件有些台风是具备的。其中登陆大陆区域跨越三省以上的台风，从1949年有记录以来一共有47个台风，如文后附表。但是有一些是超强台风。我从这48个台风里找出了9个符合前两个条件的，如下表：

    其中197301、197207、197307、198407登陆时中心风力都在9级以上，最高中心风力11级，但风速都在30米/秒以下，但登陆后第二次观测时大都衰减到中心风力8级以下，只有198407登陆后第二个观测时点为中心风力9级。而195612号台风登陆当时的中心风力为18级，风速66米。应该在建筑物的可承受范围之内。而台风的路径通过区域都等于大于3个省。

    此外，另一个缺少的数据是，这些台风引起的降雨，我这里是没有找到数据。因此对于类似于197204这样的登陆中心风力只有四级、风速7米/秒的台风，引起的降雨量有多少，这个是不知道的。但有一点可以肯定，尽管中心风力只有四级，但也会将海洋上的水气带到它所通过的区域。

  这里值得一提的一个台风,就是197503号台风②,从地图上看,该台风8月5日零时中心风力只有5级,风速10米/秒,但是却带来恐怖的降雨.虽然在上面台风路径取得的图表中的数据是到8月6日零时,但是从网络上查到的8月8日仍然存在,但文中提到“台风突然从北京中央气象台的雷达监视屏上消失”，我想可能是没有记录下来。可以想到8月6日零时到8月8日三天的时间，它的中心风力和风速应该不会超过中心风力只有5级,风速10米/秒。原因是该文中提到的，白天如同黑夜，水温由于没有太阳照射，台风在那里“停滞少动”能量应该不会增加，而应该只会越来越低。该附近水库密集，是台风停驻的原因。可参见后面台风走向的分析。

  从197204台风可以看到，利用台风输运淡水是具有非常可行性的。因为中心风力只有5级,风速10米/秒，在条件适合的地区就可以带来非常恐怖的降雨。

四、利用台风搬运淡水需要的条件

    如果让台风搬运淡水从海洋到内陆，那么必须具备两个条件

    第一、必须有一个台风，这是最起码的条件。

    产生台风至少到目前，都是随机的过程，这需要具备台风的条件。普遍认为，产生台风需要具备如下的条件：

    “1、要有广阔的高温、高湿的大气。热带洋面上的底层大气的温度和湿度主要决定于海面水温，台风只能形成于海温高于26℃－27℃的暖洋面上，而且在60米深度内的海水水温都要高于26℃－27℃；

      2、要有低层大气向中心辐合、高层向外扩散的初始扰动。而且高层辐散必须超过低层辐合，才能维持足够的上升气流，低层扰动才能不断加强；
      3、垂直方向风速不能相差太大，上下层空气相对运动很小，才能使初始扰动中水汽凝结所释放的潜热能集中保存在台风眼区的空气柱中，形成并加强台风暖中心结构；
      4、要有足够大的地转偏向力作用，地球自转作用有利于气旋性涡旋的生成。地转偏向力在赤道附近接近于零，向南北两极增大，台风基本发生在大约离赤道5个纬度以上的洋面上。”④

     此外，还有纬度5°-20°的说法。⑤

     但我认为应该按太阳直射点的纬度作为绝对纬度来算，而不是采用南北纬度。这样便于找到规律。

     从上面我们可以知道，我们不能随机的从我们所希望的任何一个海洋地点产生台风，而只能从符合条件的纬度5°-20°左右的海洋区域，来建立初始的台风。

    第二、台风必须要携带淡水，并且要通过确定的输运淡水的路径。

     任何一个正常成长的台风，都会携带大量的水汽，形成方圆几百公里甚至几千公里范围内的降雨。这一点只要台风有充足的成长时间，是没有问题的。但是必须通过确定的输运淡水的路径，则不是简单的事情了。这是在利用台风输运淡水各个环节里面最难的问题了。我认为可以从如下几点考虑：

     1、台风的能量

     台风登陆之后会逐渐将水汽以降雨的形式洒在大陆方圆几百里甚至上千里的区域上，但是补充台风能量的地区则台风中心几十公里的地区，而台风的正常维护运行则需要大量的水汽来补充，所以台风的路径应该在地表淡水资源丰富的地区设置，如河流流域、湖泊地表水丰富的地区等。这样使台风传输的距离更远。

     2、台风的走向

     台风不是中心对称的，所以才会移动。台风如何移动，这才是是台风通过确定的路径所需要考虑的。目前我认为台风主要通过三点来决定移动方向。

     第一、大气环流所决定的低压区域。台风将地表的大量空气和水汽快速旋升到高空，该高空区域必须有一个稳定的低压区域来完成台风高空气流向外辐射循环，该稳定的低压区域的走向决定了台风的高空的气流的重心及中心。

     第二、台风中心几十公里的能量补充区域。假设在陆地上某一个区域距离台风中心是水资源非对称区域，如该区域没有水资源或者水资源较少，那么没有水资源的地方台风则不会获得能量。将会使该点的台风风速降低，从而该无能量区域气压升高。那么这就对台风云墙区域中心的这几十公里形成不对称，台风将会获得向低压区移动的力。

     如上的假如只是理论上对形成不对称分析的一种假设，实际上是不存在的，因为台风中心云墙区域会形成暴雨，不存在没有能量补充的区域，只能存在能量补充多少的问题，但这同样会形成不对称，同样存在理论上这样的导致台风移动方向问题。这点和下面第三点是相似的。

    第三、地形的问题。台风中心在获得能量区域的非对称地形上，会获得非对称移动的力。其移动方向会趋向于易获得能量的区域或者获得能量较多的区域移动（风速快的区域）。

    如上三点，台风在陆地移动的方向在原理上则形成这样的一种看法，首先是大气环流对台风高空的低压区域形成一种稳定的区域，该区域则会在大陆上形成一定的降雨覆盖。台风中心的能量区域则会由于能量的不对称形成的气压不对称而不断地向低压区域（风速快的区域）移动，同时改变高空大气环流低气压区域的分布。这样就形成台风的移动。在海洋上不存在地形的问题，但是却存在海水温度高低的问题。高空低压也存在非中心对称的问题。台风在海里的运动方向一旦确立，那么则会沿着这一方向运动下去，直到有台风摄入能量非中心对称发生方向上的改变，如岛屿、陆地等发生改变，高空低压的改变，台风的路径才会发生方向上的改变。

五、如何采用人工的方法来实现输运淡水

    采用人工的方法实现输运淡水主要针对产生台风，台风的路径，以及有利于台风传输淡水的过程。

    1、人工产生台风

    现有的台风都是自然中随机的产生的，台风在孕育成型前需要有一个天然的气旋，地球每年都会产生8万多个气旋，但孕育成台风只是极少量的。那么台风第一步就是在台风产生的地带制造气旋。可以通过这样的途径来制造气旋：

    在纬度5°-20°的区域寻找一个合适的岛屿，然后在该岛屿建立太阳能向热能的转化装置，这点成本是很低的。可以在岛屿上建立一些表层涂满黑色对太阳能向热能转化率高的涂料，这样在该岛屿上就会形成一个热岛。该热岛越高越好，这样在阳光照射下就会形成一束较为稳定的上升气流，在该热岛高空低压气流发生变化的时候，则易诱发气旋。

   2、台风的路径

    在海洋里，一旦台风孕育成型，那么台风的路径则不易控制。这就需要对大气环流、海洋的降雨、海水的温度区域有精确的了解才可能设定台风的路径。以现在的科技检测水平，监测这应该并不难。人工方面唯一可以做的就是在在台风形成以前，在不希望台风移动的区域作人工降雨，降低该区域的水温，或者在该区域做人造云，使该区域海水温度降低。一旦台风成型，则不再需要这些了。

    在陆地上，可以在希望台风经过的路径区域建立地表水资源区域，这样可以使台风在大陆上穿行的更远。当然，地表水资源区域需要有安全措施，绝不能出现水库密集的区域，如197503号台风停驻的驻马店区域那样——“河南省驻马店地区的板桥、石漫滩两座大型水库，以及两座中型水库和58座小型水库在短短数小时内相继垮坝溃决”。

六、实现人工台风的意义

  现在的科学已经获得了快速的发展，对于自然灾害了解也获得了长足的进步，我想21世纪应该是解决这类问题的年代了！

    或许有些朋友对台风有些畏惧，象195612号台风WANDA台风，只要经历过的人都会心存畏惧，记忆不会随着时间而淡忘。如果在21世纪的今天再发生象195612号那样的台风，那么损失会是1956年的多少倍就不清楚了。但肯定损失会无比巨大！如果可以实现人工台风，那么由于海水的能量会经常被人造的台风抽走，那么台风则不会再形成巨大的破坏力。这实际上是降低台风的危害。那么，人工台风如果可以实现，那么未来的台风将以中小型的居多，而强台风和超强台风则会很少了。

    如果台风经常登陆陆地，那么对地球环境的改善也是无与伦比的。可以解决温室效应气体问题，不存在二氧化碳过量的问题了。台风会清理空气中的二氧化碳并变成植物的肥料，如果是在海洋，那么会加速海洋对二氧化碳的吸收。

    台风携带的雨量充沛，可以为我国的内陆解决淡水问题。同样会缓解西北部等深内陆地区的淡水来源问题。只要地表淡水区域充足，那么就可以同时解决掉生物有机物的环境污染问题。

   从海南-东海地区引台风到陕西-甘肃-内蒙-新疆地带，中途跨越几千公里输运淡水，这是一个宏大的工程，相信在21世纪我们可以做到！

讨论及意见

附表（本表资料来源于③）：

194517 9-7:12——9-14:6 最大中心风力14 最后中心风力7级	194709 8-26:6——8-31:6 最大中心风力16 最后中心风力7级	194904 7-4:6——7-11:12 最大中心风力10级 最后中心风力7级	194906 7-18:0——7-25:12 最大中心风力16级 最后中心风力7级
195216 8-29:12——9-4:12 最大中心风力12级 最后中心风力7级	195305 6-25:0——7-8:6 最大中心风力18级 最后中心风力5级	195310 8-8:6——8-18:12 最大中心风力18级 最后中心风力7级	195314 8-15:0——8-22:0 最大中心风力13 最后中心风力7级
195427 10-27:12——11-8:0 最大中心风力18级 最后中心风力7级	195612  （winda） 7-27:0——8-3:12 最大中心风力18 最后中心风力7级	195622 8-29:0 ——9-4:18 最大中心风力15 最后中心风力6级	195708 7-11:0——7-17:12 最大中心风力14级 最后中心风力6级
195717 9-9:0——9-16:6 最大中心风力16级 最后中心风力7级	195810 8-8:6——8-18:12 最大中心风力18级 最后中心风力6级	195822 8-29:12——9-5:6 最大中心风力18级 最后中心风力7级	195901 7-12:0——7-18:0 最大中心风力14级 最后中心风力8级
195903 8-19:0——8-23:18 最大中心风力14级 最后中心风力7级	195904 8-25:6——8-31:12 最大中心风力18级 最后中心风力7级	196007 7-29:0——8-2:18 最大中心风力18级 最后中心风力5级	196208（Opal） 7-30:6——8-7:12 最大中心风力18级 最后中心风力7级
196214 8-29:6——9-8:0 最强中心风力18级 最后中心风力7级	196416 9-3:0——9-11:12 最强中心风力18 最后中心风力5级	196505 5-30:6——6-5:6 最强中心风力13级 最后中心风力6级	197202 6-22:0——6-30:18 最强中心风力11级 最后中心风力3级
197204 7-5:0——7-16:12 最强中心风力12级 最后中心风力2级	197207 7-30:0——8-4:0 最强中心风力11级 最后中心风力3级	197301 6-30:0——7-6:0 最强中心风力11级 最后中心风力4级	197307 8-8:0——8-15:0 最强中心风力12级 最后中心风力3级
197503 7-30:0——8-6:0 最强中心风力18级 最后中心风力3级	197513 10-2:12——10-7:0 最强中心风力10级 最后中心风力3级	197613 7-31:0——8-12:12 最强中心风力18级 最后中心风力3级	198407 8-4:0——8-9:18 最强中心风力10级 最后中心风力5级
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199417 8-12:0——8-22:18 最强中心风力17级 最后中心风力5级	199418 8-19:0——9-2:18 最强中心风力16级 最后中心风力3级	199608 7-21:6——8-3:12 最强中心风力17级 最后中心风力5级	199710 7-28:12——8-4:0 最强中心风力12级 最后中心风力4级
199711 8-5:0——8-23:0 最强中心风力17级 最后中心风力5级	199714 8-19:12——8-30:18 最强中心风力16级 最后中心风力6级	200510 8-11:14——8-15:8 最强中心风力11级 最后中心风力7级	200607 8-5：20——8-12：5 最强中心风力17级 最后中心风力6级
200713 9-16：8——9-20:13 最强中心风力16级 最后中心风力8级	200808 7-25：14——7-30:20 最强中心风力14级 最后中心风力7级	200908 8-4:2——8-11:20 最强中心风力13级 最后中心风力7级

参考：

①淡水资源的一个大胆的想法——我们将永不缺淡水   http://www.phyw.com/wlxzhx/dshzydygddxf/dshzydygddxf.htm

②该部分资料是从网上搜索的，详细的可参见7503号5612号

③浙江省台风路径实时发布系统  http://slt.zj.gov.cn/typhoneweb/

④台风_百度百科  http://baike.baidu.com/view/951.htm

⑤台风形成的条件（百度知道） http://zhidao.baidu.com/question/68371759.html

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