吉木乃县萨吾尔山区设置地面烟炉的可行性及布设位置研究

胥执强 荆海亮 阿丽旦 邹琳

摘 要：根据吉木乃县萨吾尔山区乌拉斯特河流域上、下游降水资料分析，萨吾尔山海拔1400～3000m，降水量在360～430mm之间，萨吾尔山是吉木乃縣所有水系的发源地，降水天气过程多，同时地形云资源丰富。在乌拉斯特河流域1400～2600m处西侧和东侧支流河谷带放置烟炉，沿河谷上升气流可把碘化银烟粒送至云中，进行催化增雨（雪）。利用地面烟炉在萨吾尔山实施人工增雨（ 雪）作业，在源头增加降水，形成径流，缓解水资源短缺。

关键词：吉木乃县；烟炉增水；必要性；可行性

中图分类号：P481 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180233206

吉木乃县位于新疆维吾尔自治区西北部，西与哈萨克斯坦接壤，为“丝绸之路经济带”北通道，同时也是新疆地表水资源最少的干旱贫水县，水资源的匮乏成制约县域经济和社会的可持续发展的。县域南部萨吾尔山吉木乃全县所有水系的发源地，降水天气过程多，是开展人工影响天气作业条件最佳区域。而地面燃烧炉作为一种新型的人工增雨（雪）作业工具，具有作业成本低、 不受空域限制、远程自主作业等优点，备受社会各界的关注。地面烟炉燃烧产生的碘化银烟粒，需要依赖上升气流的携带才能进入的云层，起到增雨（雪）的作用 。

本文从吉木乃县缺水的现状、边境地区人工增水作业的要求、增水作业工具的优缺点、吉木乃县的气候资料，分析布设地面增水烟炉的必要性；根据萨吾尔山区降水特点、地理位置和空中水汽、抬升动力条件，分析在萨吾尔山区乌拉斯特河上游河谷放置地面烟炉的可行性。

1 设置地面增水烟炉的必要性

1.1 水资源极度缺乏

吉木乃县是新疆突出的干旱贫水县，吉木乃诸小河是基本的水源，均为季节性河流，年径流甚微，地表水资源极为匮乏。地下水做为战略性的资源储备，其资源量十分有限，县内地下水位呈现下降趋势，地下水资源量严重不足。萨吾尔山区自然降水是河水径流的主要来源，山区来水不稳定使水库水量季节性变化大，导致干旱灾害时有发生。只有在河流源头进行人工增水作业，形成径流，才能缓解水资源的短缺。

1.2 生态环境保护迫切需求

萨吾尔山区的沼泽湿地和高山草甸是吉木乃县水源的涵养地，由于气候变暖，加之长期缺水，湿地日益缩减，县域北部库木托拜沙漠沙化面积逐步扩大，干旱、大风灾害频繁发生。而萨吾尔山西端的木斯岛冰川，通过中国科学院寒旱所2014年科考发现，1959—2013年萨吾尔山冰川面积由17.69km2退缩为10.13km2，共退缩7.56km2，退缩率42.74%，持续退缩趋势严重。因此，在萨吾尔山区进行人工增水，对保护和改善冰缘区湿地及木斯岛冰川，维系下游拉斯特河谷次生林生态平衡具有重要意义。

1.3 作业工具对比分析

当前人工影响业天气作业工具从作业催化剂运载工具分机载空中播撒和地对空（箭载、弹载和烟炉）播撒2类。现主要使用飞机、火箭、高炮，飞机是人工增雨作业的首选工具，具有催化剂利用效率高、播撒面积大等优势。高炮、火箭适合于对流云增雨作业，具有机动灵活、发射高度高等特点。由于萨吾尔山是东西走向的断块跨国山脉，西与天气上游的哈萨克斯坦接壤，中哈边境区域是吉木乃县诸小河发源地，但受国家边境管理要求，边境区域不能使用飞机、火箭、高炮进行人工增雨作业。

鉴于以上原因，使用一种不受空域限制，可自主科学布点和指挥的增水作业工具是十分必要和可行。而地面碘化银增水烟炉不受空域限制，可以全天候、长时间、连续、大剂量的作业，还具有节省人力、维护方便、安全可靠等优点，通过远程遥控点燃烟炉里安装的碘化银烟条，利用上升气流作载体入云催化增雨； 因此，烟炉非常适合边境山区人工增雨作业，且对山区地形云作业效果更好。

2 萨吾尔山区地理位置的可行性

吉木乃县萨吾尔山横亘于县城南部，是一条东西走向的断块跨国山脉，作为天山和阿尔泰山中间的萨吾尔山区，是西准噶尔西部山地中最高之山，也是县境内地势最高之处。我国境内部分约100km，其西端在哈萨克斯坦境内，东端余脉延伸至乌伦古湖。大部分山区海拔在1500～3000m左右，最高峰是海拔3835m的木斯岛冰川。是吉木乃县唯一的赖以生存的水源地，也是重要水源涵养地和绿色储备地。萨吾尔山山谷密布，沟壑纵横，诸小河水系均发源于萨吾尔山区。因此，被当地群众称为“母亲山”。

萨吾尔山区位于全国天气的上游，天气过程频繁，同时地形云资源丰富，是适合开展人工影响天气作业条件最佳区域。县域最大河流乌拉斯特河发源自该山西段边境区域，烟炉选址位于乌拉斯特河上游西侧支流和东侧支流河谷，河谷南北走向，长度约为17km，海拔在1500～2600m之间，位于吉木乃县天气上游，西侧邻哈萨克斯坦，东侧为吉木乃诸小河流上游。河谷距离县城约50km，有牲畜转场牧道通往河谷沿线，使用北斗卫星通信系统进行通讯，通过计算机远程控制，实现焰条的遥控检测、点火和烟雾的自动播撒。是萨吾尔山区最理想的放置位置。

3 使用烟炉增雨（雪）的可行性

3.1 空中水汽条件分析

新疆中高层的空中水汽资源非常丰富，作为天山和阿尔泰山中间的萨吾尔山区也具备形成降水的空中水汽条件，欧洲大陆咸海地区和西北方的北冰洋较冷空气会滞留在阿尔泰山和萨吾尔山之间，加之萨吾尔山本身良好的植被也蕴含有丰富的水源。从近年气候变化趋势看，该山区云的厚度和含水量总的变化趋势均是上升的，有利于开展人工增水。

3.2 抬升动力条件

吉木乃县地处中高纬度地区，大气波动多，长波中常伴随中小尺度系统，天气过程频繁。在夏季萨吾尔山区常出现局地对流天气，萨吾尔山也处于上升气流控制下，具备一定的抬升动力条件，丰富的降水量及大量冰川的存在就是抬升运动的结果。因此，该区域地形抬升作用明显，具有一定的产生降水的环流和动力条件。

3.3 降水资料分析

根据乌拉斯特流域下游低山区的乌拉斯特村站（海拔1400m）至高山区冰川站（海拔3000m）降水资料分析，海拔1400～3000m降水量在360～430mm之间，分别位于乌拉斯特流域上游及中游，这是水汽含量较为丰富的高度也是适合人工增水的高度。据冰川区域站资料显示，山区月最多降水日数20d，大于80%量的降水云层月最多日数24d，年平均降水量为434mm；这说明在该地区空中水汽资源丰富，实施人工增水的潜力巨大。

3.4 雷达资料分析

通过2016年6—8月县城数字化雷达55场天气过程回波图分析，6—8月萨吾尔山区仅中强度局地强对流天气过程有11次；受山区地形遮挡，未探测到的山谷地形云降水云系几乎2～3d就有1次。据宏观观测，地形云系会顺河谷地势抬升向上攀升发展。无论系统性云系还是局地强对流天气过程均自西向东从哈萨克斯坦境内移入我国境内，依次途经萨吾尔山区乌拉斯特河、塔斯特河诸小河上游，到萨吾尔山余脉逐渐消亡。说明夏季山区局地对流天气多，容易输送烟炉碘化银颗粒入云，有利于在诸小河上游自西向东进行催化作业。

4 结论

萨吾尔山区是吉木乃县诸小河水系均发源地，位于全国天气的上游，天气过程频繁，同时山谷密布，沟壑纵横，地形云資源丰富，为吉木乃县降水的高值区，是吉木乃县开展人工影响天气作业条件最佳区域。

地面增水烟炉是一种新型人工增水作业工具，具有不受空域限制、自主指挥作业等优点。萨吾尔山区位于边境地区，又处于全国天气上游，适宜实施地面增水烟炉进行人工增水作业，具有明显的实用性、良好的经济效益和社会效益。

乌拉斯特河上游位于萨吾尔山西段，适宜在1400～2600处乌拉斯特河西侧支流和东侧支流的河谷布设烟炉，沿河谷的上升气流可将碘化银颗粒送入云中，通过雷达指挥作业，自西向东对诸小河上游进行催化作业，能增加中高山区域降水，形成径流，缓解水资源短缺。

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作者简介：胥执强（1980-），男，工程师，主要从事气象服务及应用工作。