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电子书《超深盆地调水增雨初步研究》的后记

已有 425 次阅读 2023-11-18 00:59 |个人分类:博客导读和总论|系统分类:科研笔记

电子书《超深盆地调水增雨初步研究》的后记

——干旱的西北内流区超深盆地调水,为什么增雨特别明显 

 

 1 两张重要框图的回顾

1是《新疆水循环三角形中三者之间环状演变和互为因果的框图》,2是冰川超支“跨时间调水”驱动新疆逐步变湿的事实和逻辑框图它们分别摘自本书第5章的第1篇研究论文和第5章的小结说明。

2的标题是多年平均降水量与空中水汽的统计关系》。空中水汽越多的地方,年降水量越大;空中水汽越少的地方,年降水量越小,中国各地多年平均降水量与空中水汽含量、地面水汽压、地面比湿、地面绝对湿度、相对湿度5个空中水汽参数都是高度正相关,所以,图12演变成立。

3的标题是下垫面的水分蒸发对本地空中水汽的贡献》。西北下垫面的水分蒸发对空中水汽参数贡献的研究证明,下垫面蒸发产生的本地水汽越多空中水汽越多,空中水汽参数越大;下垫面蒸发产生的本地水汽越少空中水汽越少,空中水汽参数越小,所以,图12演变成立。

4的标题是《多年平均降水量的主次要影响因素和多元拟合》。研究表明空中水汽的绝对数量是年降水量的主要影响因子,空中水汽绝对数量的量化参数越大年降水量越大;量化参数越小年降水量越小,多元拟合也证明图12演变成立。

5的标题是《西北降水量显著增加的原因探索》。事实胜于雄辩,客观事实的原因研究证明图12、方框内部的具体内容和整个框图成立。

6的标题是《理论探索和观点讨论理论研究证明,本地水汽年产量(就是下垫面一年内蒸发的总水量) 对新疆面雨量具有举足轻重的作用,本地水汽年产量越大,年面雨量越大;本地水汽年产量越小,年面雨量越小,两者之间高度正相关并且互为因果,新疆本地水汽的增量的返回率β高达95%左右,所以,图12演变成立(第步是第步和第步的汇总,从“本地水汽年产量”直达“面雨量”)。

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1 新疆水循环三角形中三者之间环状演变和互为因果的框图

 

 

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2  冰川超支“跨时间调水”驱动新疆逐步变湿的事实和逻辑框图

 

向干旱的西北内流区超深盆地调水,增雨特别明显的三大原因

到目前为止,全球已经建成的跨流域调水工程有160多项。据研究:“灌溉后的土地,土壤湿度增大,土壤热容量增大,将会起到类似于绿洲的效果。因此,可以说灌溉具有绿洲效应。大规模的灌溉,甚至可以改变区域的气候。在美国俄克拉何马、科罗拉多、内布拉斯加州62000Km2土地上的灌溉,使得这些地区初夏的降水大约增加了10%。”(以上内容详见王建主编.现代自然地理学[M].北京:高等教育出版社,2001,284285)。除以上跨流域调水工程以外,其它跨流域调水工程很少有“调水增雨”方面的研究成果,这或许说明其它跨流域调水工程在“调水增雨”方面的作用不明显,否则,应该有很多这方面的研究成果。本书的系列研究的结论是向西北超深盆地跨流域调水,西北的降水量就能明显增加、成倍增加。这就带来了以下问题:与绝大部分跨流域调水工程的受水区不同,干旱的西北内流区超深盆地非常特殊,“调水增雨”的效果特别明显,为什么?

第一,受水区为干旱地区并且面积和调水规模都很大,跨流域调水以后,当地的年实际蒸发量(年陆面蒸发量)有望增加10倍左右、有望增加一个数量级。以塔里木和柴达木盆地为例,现状情况下,当地年降水量很少,沙漠广泛分布,下垫面没有水、缺少水可供蒸发,致使当地的年实际蒸发量(年陆面蒸发量)很少,每年只有50毫米左右;跨流域调水沙漠全部变成绿洲以后,下垫面从没有水、缺少水可供蒸发,发展到有水可供蒸发,陆面的实际蒸发量从每年50毫米左右增加到每年550毫米左右,这就是说,1、图2A方框中,年实际蒸发量(年陆面蒸发量)增加了10倍左右,增加了一个数量级,从而导致空中水汽含量W、地面水汽压e、相对湿度U等空中水汽参数明显增大,即图1、图2中第步演变致使B方框中的“空中水汽绝对数量明显增加”、“空中水汽变多”。

 在图1、图2A方框中,蒸发产生的本地水汽增加了一个数量级,就能导致B方框中空中水汽参数的明显增大,就能导致C方框中面雨量大幅增加、成倍增加。没有A方框中蒸发产生的本地水汽的成倍增加,就没有B方框中空中水汽参数的明显增大和C方框中面雨量的大幅增加、成倍增加。

如果受水区为湿润半湿润地区,现状情况下年实际蒸发量(年陆面蒸发量)已经很大了,那受水区的年实际蒸发量(年陆面蒸发量)的增加将非常有限,可能只能增加10%左右(例如,大约从500mm增加到550mm),那与以上年实际蒸发量增加10倍左右相比,就相差很远了。年实际蒸发量增加10倍左右是导致干旱的西北内流区超深盆地“调水增雨”特别明显的第1个原因。

第二,受水区为内流区,增加的降水量100%在当地蒸发变成本地水汽;本地水汽的增加又反过来增加当地的降水量;增加的降水量又能100%地蒸发变成本地水汽;因此,本地水汽与当地降水量之间能够互相促进,良性循环。如果是外流区,增加的降水量部分流入大海,不可能100%都在当地蒸发变成本地水汽。这是导致干旱的西北内流区超深盆地“调水增雨”特别明显的第2个原因。

第三,受水区为超深盆地,超深盆地四周都是巨型山脉,对盆地底部蒸发蒸腾产生的本地水汽有极大的约束和拦截作用。图1、图2演变是第步和第演变的汇总,从“本地水汽年产量”直达“面雨量”据第6章的理论探索,西北超深盆地本地水汽的增量的返回率β高达95%左右这是导致干旱的西北内流区超深盆地“调水增雨”特别明显的第3个原因。

在图1、图2中,内流区的第步演变从面雨量到本地水汽年产量的转化率为100%,超深盆地的第步演变从“本地水汽年产量”直达“面雨量”的返回率β高达95%左右步演变和第步演变构成了一个封闭程度很高的、水汽流失率很低的环状演变模块(水汽流失率α只有5%左右)。所以,维持环状演变模块的高效运转,每年跨流域调水的规模相对较小(与受水区的面积相比)。

 

3 看待超深盆地调水增雨特别明显的三个视角(从第2章研究结论出发)

由第2章第1篇和第2篇研究论文可知,空中水汽含量14mm和地面水汽压8.5hPa附近,多年平均降水量都有一个小的突变;空中水汽含量14mm地面水汽压8.5hPa都是多年平均降水量400mm的充分不必要条件。特大规模调水沙漠全部变成绿洲以后,1、图2A方框中年实际蒸发量(年陆面蒸发量)增加了10倍左右,增加一个数量级,致使受水区的空中水汽含量和地面水汽压都能突破以上阈值(据预印本论文《一论》的估算,南疆东疆的平均地面水汽压大约能从6.6hPa增加3hPa达到9.6hPa;据预印本论文《三论》的估算,大南疆盆地的平均空中水汽含量大约能望从10.1mm增加到16mm左右),所以,受水区的多年平均降水量能成倍增加。

由第2章第3篇和第4篇研究论文可知,多年平均降水量P随着空中水汽含量W和地面水汽压e增加而增加的快速增加阶段是,空中水汽含量W和地面水汽压e从低到高增加的起始阶段。这就是说,向干旱地区大规模甚至特大规模跨流域调水,受水区的多年平均降水量就能快速增加。

由第2章第5篇和第6篇研究论文可知,沙漠广泛分布的干旱区有一个沙漠下垫面减雨修正比例K4的问题。特大规模调水沙漠全部变成绿洲以后,随着沙漠的消失,沙漠下垫面减雨修正比例K4也将消失。特大规模调水沙漠全部变成绿洲以后,一是空中水汽含量和地面水汽压随之增加,二是沙漠下垫面减雨修正比例K4随之消失,以上两个方面共同作用致使多年平均降水量能成倍增加。

 

4 本地水汽对超深盆地的降水、对新疆的降水具有举足轻重的作用

据《十五论》的研究,超深盆地四周的巨型山脉强力约束和拦截阻挡本地水汽逃出超深盆地,致使超深盆地的本地水汽有以下三大功能作用:本地水汽在超深盆地四周山地变成降水的比例高达75%左右;本地水汽还能诱导俘获沉底外来水汽使其变成俘获降水;本地水汽增加致使降水量增加,降水量增加通过正反馈反过来促使本地水汽增加,超深盆地的本地水汽和降水量能够互相促进良性循环。超深盆地本地水汽的以上三大功能作用,充分说明本地水汽的作用很大。

据《十五论》的研究,本地水汽实际上扮演超深盆地降水的主角,外来水汽实际上扮演超深盆地降水的配角。据《十论》的研究,本地水汽年产量是新疆面雨量的主要影响因子,外来水汽的年输入总量是新疆面雨量的次要影响因子。本地水汽是降水的主角、主要影响因子;外来水汽是降水的配角、次要影响因子,虽然表述不同,意思完全相同,彼此相互印证。

据《十六论》的研究,传统认识默认或者盲目相信本地水汽与外来水汽在研究区域变成降水的比率完全相同,实际上这是一个非常严重的认识错误,低海拔的本地水汽比高海拔的外来水汽容易在研究区域变成降水;据本地水汽部分优先再加权平均的估算,在新疆变成降水的比率本地水汽是外来水汽的15倍,两者之间的差距极大;学术界以往严重低估了本地水汽对新疆降水的贡献,严重高估了外来水汽对新疆降水的贡献。

据《十七论》的研究,西北超深盆地本地水汽增量的返回率β很大,介于75%~100%,β>90%在95%左右的可能性很大;数学建模的研究结论是:跨流域调水以后超深盆地的水量按等比数列增加,调水能起到四两拨千斤、以一当十甚至更大的作用。  

以上十五论》至《十七论》的研究说明本地水汽对超深盆地的降水、对新疆的降水具有举足轻重的作用。向干旱的西北内流区超深盆地跨流域调水、沙漠全部变成绿洲以后,蒸发产生的本地水汽成倍增加(其中的塔里木盆地、柴达木盆地蒸发产生的本地水汽大约能增加10倍,增加一个数量级),又因为本地水汽在成云致雨方面的作用很大,所以,受水区的降水量能够成倍增加。

 

综上分析可知,干旱地区并且面积和调水规模都很大、内流区、超深盆地是西北超深盆地“调水增雨”特别明显的三大原因,也可以说,干旱区、规模效应、内流区、超深盆地是西北超深盆地“调水增雨”特别明显的四大原因。从第2章《多年平均降水量与空中水汽的统计关系》的研究结论出发,三个视角都能很好地解释西北超深盆地为什么与众不同,为什么“调水增雨”的效果特别明显。第6章的研究说明本地水汽对超深盆地的降水、对新疆的降水具有举足轻重的作用,因为跨流域调水以后,西北的本地水汽能成倍增加,所以,西北受水区的降水量也能成倍增加。

 

后记(向干旱的西北内流区超深盆地调水,为什么增雨特别明显).doc

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