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世界土地整治千年规划

已有 4469 次阅读 2009-8-27 13:01 |个人分类:气候生态|系统分类:科研笔记| 气象, 气候, 地形, 大陆, 水域

世界土地整治千年规划

记得高中时候有个同学对我这样评价:“你这个人就是爱空想”,他认为我是个典型的理想主义者。时隔20年,我依然常常记起这句话,因为这句话是对我偏颇的,但是极端准确的个性评价。纵观20多年来的我,也的确在空想和现实之间磕磕碰碰,飘渺无定。然而,我还是痴心不愈,今天在这里写出我最为狂妄的世界土地千年构想。

我是学习水土保持的,水土保持是个典型的应用科学,大体可以分为三个研究方向,一个是土壤,一个是植被,一个是水利,而水土保持则是这三个的综合体。总的来说基本还是土地整治,环境之类的科学。所以对于土地整治我还是有些感性和理性认识的。

对我影响很大的一本课本是《自然地理学》,这本书是在我从事这个行业已经十几年以后才看到的,然而其中系统化的理论使得我懂得了以前许多没有理顺的理论知识,解决了许多以前一直困惑的问题。该书说气候的本源不是大气本身,而是大洲和大洋,大气的的权重仅仅占3%,大洲和大洋的权重达到97%。这就告诉我们解决降水问题解决干旱问题的根本不在气候的大气本身,而在大陆,在于距离海洋的远近,当然大气流动的方向也是一个极端重要的因素。人要影响降雨,改变气候条件,根本出路在于大陆和大洋,简而言之是水和土地。

    为什么大陆和大洋对于气候的影响远远大于空气呢?我们从根本上来分析。下面是各种成分的比热、热容量、导热系数(W/m℃)和导温系数(cm2/s)表。

从表中可以看出水的比热和热容量最大,土壤有机质的较大,粘土矿物和花岗岩的比热和热容量是水二分之一至四分之一,空气(20) 的比热和热容量的比热是水的四分之一,热容量是水的四千分之一。而水和空气的导热系数(W/m℃)和导温系数(cm2/s)则完全相反,水的导热系数在自然界很大,而导温系数很小,而空气的导热系数在自然界很小,而导温系数很大,粘土矿物介于两者之间,当然金属的导热系数(W/m℃)和导温系数都很大。

土壤成分

粘土矿物

土壤有机质

花岗岩

空气(20℃)

(0℃)

比热

(J/g ℃)

0.75-0.96

2.50

0.837

4.18

1.003

2.101

热容量(J/cm3℃)

2.048-2.424

2.708

2.177

4.18

0.001

1.900

导热系数

(W/m℃

0.1880

4.0546

0.6281

0.0209

2.1736

导温系数(cm2/s)

0.0070

0.0190

0.0015

0.1610

0.0120

这就告诉我们一个道理,在吸收相同热量(太阳辐射)的情况下,水的温度升高很慢很小,而土壤和空气升温很快很高。这就必然形成土地和水域之间的温度差,这种温度差通过热交换对下垫面和近地层空气形成明显的影响,从而形成气压梯度差,形成风的机制。不管是海陆风,还是山谷风,还是湿地陆地风都是这个原理。在水平层面上形成风,而在垂直层面上形成乱流湍流。

而大地气温的垂直直减率是0.65/hm。这个数据告诉我们,如果地面温度是30℃,那么要使得空气中的水凝结成冰块或者达到饱和状态,云的最高上限高度是4650m。所以实际上,在对流层中,云的绝大多数都在6000m以下。而2000m高的山可以使水气温度下降至少13℃,基本达到饱和状态,形成降雨的基本条件。据气象学说,迎风山地对降水的形成有促进作用,这主要是由于①原来空气层结是对流性不稳定或条件性不稳定的,风经过山地的机械阻障作用,引起气流的抬升运动,空气达到凝结高度后,在上述层结条件下,能加速上升运动的继续发展,凝云致雨;②当低压系统或锋面移到山地时,因地形的阻障作用,使低压系统或锋面移动滞缓,因而导致气旋雨或锋面雨雨时延长,强度增大;③当气流进入谷地时,由于喇叭口效应,引起气流辐合上升,如果空气潮湿,层结条件又适宜时,就会产生降水;④在大陆性气候区,夏季由于山坡南北增温情况不同,或由于谷底与山坡增温比谷上空气增温快,会产生局部热力对流,形成对流雨或雷暴雨;⑤气流经过崎岖不平的地形区域,因摩擦力的影响产生湍流上升运动,在其它条件适宜时,往往形成低层云或层积云,产生小量降水,如毛毛雨、小雨等。实际上,当云气团迎着山坡向上的时候,是绝热升高的降温过程,克服重力做功,自身温度降低所以很容易形成降雨,而在背风坡下降的时候是绝热下降,增温过程,形成的风也是焚风,干热无雨,破坏作用很大。所以,不仅大地的热容和比热对气候有重大形象,地形对于气候也有极端重要的影响,另外一个影响气候极其重要的因素就是风和风的方向。

在地球上,由于行星风总是从东面向西面吹拂的,所以住在东海岸的人就是最幸福的。特别是中国,常年都在季风的关照下生活,风把湿润的空气源源不断地从太平洋、印度洋和北冰洋送到中国大陆,形成持续不断的降雨,滋润了植物,形成它富饶的土地,形成几千年经久不衰的文明。而西海岸虽然可能距离海洋近在咫尺,却依然干旱无边,文明不在。地球上另外一个经久不息的风是从赤道吹向极地的热力循环风,这种风在高空的多,但是依然是我们人类丝毫没有开发的资源,这种风把热量和水气送往极地和大陆深处,但是很难形成降雨,只有在水气下沉回返的时候才能形成降雨。所以,在大陆北半球夏季形成的是东南季风,而在大陆南半球夏季形成东北季风。

我们就利用这种气候的大陆水域原理,风形成雨的原理和地形原理来构造我们的地球土地整治千年规划。

我的具体设想是这样:在澳大利亚的大陆,南北方向凿开一个宽23km,深度在海平面以下50m的大运河,把南北两端的海水连通起来,把凿河形成的大量的土方堆积在河的东面内陆中央,形成一个高在1500m左右的高山,在大陆中间造一个长宽各30km~50km,面积在900~2500km2。这样做的结果就能够有效地形成大面积的蒸发区域,形成很有效的降水机制,这样一来,澳大利亚大陆内部可以形成大约几万平方公里的绿洲。

同样的规划也应用于非洲东海岸地区,可以向大陆深处开凿宽23km,深度在海平面以下50m的大运河,地点在温带,即南纬0°~35°,每隔300km开凿一个,向内陆深入大约500km就可以解决非洲大陆的粮食问题。当然,非洲大陆东海岸周围的海拔提升太快,使得适合这个设想的地区大大减少。

对于中国,要想根本改变北方地区长期干旱的状况,除过南水北调工程外,还应当从渤海向山西北部地区开凿一条这样的大河,而且在内部修造一个大约900km2的大湖。

这些湖泊和河道形成一个内陆蒸发带,当水汽上升的时候有可能形成降雨,把周围的土地浇灌,从而形成比较富饶的土地,养育许多人口。

当然,这个设想必须有一系列的高科技和产业化措施相配套。遇到的首要的一个问题是海水侵入内陆会形成盐碱化土地问题。由于海水成份复杂,形成的盐碱化土地的成份也复杂。这就要求至少有比较好的提炼技术,由于大陆自身实现了海盐的浓缩,所以,只要有先进的提炼和利用技术就能有效保证这一计划的实施。

遇到的第二个问题是这样做形成的土方量实在太大,如何才能大规模少费力地搬运这些土方。其实现在这个问题已经基本解决。全世界现在大型挖掘机,装载机、汽车和传输带的生产能力已经严重过剩了。这个能力基本具备。

第三个问题是,到底这样做对于生态和环境的影响如何?这个问题初步结论是好处大于坏处。具体还不是很清楚。

人类企图改变和控制气候,控制气象条件的欲望由来已久,然而通过改变大气环流,通过改变气象条件(比如人工降雨,击云防雹)对于气象的改变是局部的,是随机的,是有很多条件制约的。但是,从目前看,改变水域和陆地条件,增加内陆湿地面积不啻是一种最有效的办法。

请各位专家原谅和容纳我这种大胆狂妄的设想。



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1 王立

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