科学时报

　　作者:祝魏玮 2007-08-07  干旱是我国西北地区主要的气象灾害，而近些年水资源减少又加剧了西北地区干旱。“1954年以来，高山气象观测站与平原气象观测站降水量之比逐年递减，减幅达到20%。”这是位于华山之上的高山气象站与位于西安、渭南、华阴等的平原气象站对比得出的数据。

　　由以色列希伯莱大学、陕西省气象科学研究所、中国气象局云物理和人工影响天气重点实验室的科学家组成的科研小组在经过对上述几个气象观测站的数据分析，并针对大气中气溶胶对降水的影响进行了为期两年的研究后发现：人类活动所产生的污染是导致降水明显减少的一个重要原因。

　　该项研究成果主要在陕西省气象科学研究所承担的国家自然科学基金面上项目——“过冷层状云飞机增雨催化剂粒子散布及增长过程机理研究”资助下完成。研究论文——《气溶胶影响地形云降水的定量研究》发表在《科学》（Science）杂志上，这是人类活动污染大气使得降水减少的有力证据。

　　气溶胶是漂浮在空气中的细小微粒，水汽在上面凝结以后可以形成降水。陕西省气象科学研究所副研究员戴进在接受《科学时报》采访时说：“通俗地讲，灰尘在空气中可以作为云滴的凝结核；空气被地形抬升而使得空气冷却，水汽在凝结核上凝结，形成云滴，经过云物理过程后，逐渐长大变成雨滴，形成降水。由于工业生产排放的污染物越来越多，空气中的气溶胶大量增加，充当云滴的凝结核。如果水汽有限，而充当凝结核的污染物却在不断增多，空气中过多的凝结核导致云滴不可能长大。这样就产生一个竞争机制，当气流在迎风坡上升时，被气流带入云中的气溶胶变为云凝结核，而大量的云凝结核不断争抢有限的水汽，使得云滴无法长大而形成降水。这就意味着，受到污染的大气无法形成降水的条件或者需要更长的时间才能将空气中的水分转化成降水。而在背风坡，当气流下沉时，由于空气下沉变暖使得在迎风坡形成的云滴或雨滴还没来得及降到地面就蒸发掉了，降水必然减少。”

　　水资源问题在中国、在世界其他许多地方都是一个很大的问题，而这一研究成果对于大气污染所造成的地形云降水的减少，并引起水资源的流失提供了较有力的证据。研究结果还表明：1954年以来，当山顶的能见度小于8km，由于气溶胶的影响，地形云降水可能会减少30%～50%。

　　戴进说，地形云降水是由于受到地形的抬升作用而形成的降水，它是干旱、半干旱地区可利用水资源的主要来源，而地形云降水的减少直接造成了该地区水资源的减少。地形云降水，往往是河流、泉水和径流的来源，中国长江、黄河的源头主要来自于地形云降水，而这些水是水资源的主要贡献者。

　　以前，由于气溶胶记录的时间比较短，在污染气溶胶和降水之间建立定量的相关关系比较困难。学术界在此之前一直没有能在污染气溶胶和降水之间建立定量的相关关系。研究人员发现，位于陕西的华山气象站的能见度资料恰好可以作为入云气溶胶的表征。

　　戴进说：“能见度和气溶胶、相对湿度、沙尘暴等几个气象因素联系非常紧密，我们把它适度订正以后，基本上可以反映气溶胶的情况。另外，秦岭地区是南北在人文、地质、气候方面的一个明显的分界线，南北差异比较明显，形成了区域特色。比如北方来的冷空气对华山和西安的大气环流的影响不会有很大的差异，但北京和西安之间就没有可比性，因为影响北京的可能是另外一个天气情况。这为我们进行数据的对比分析提供了可能。华山气象站位于海拔1600米的高山上，距西安仅120公里左右，其能见度在扣除了降水、湿度的影响后可以表示进入云中气溶胶的多少，使我们能够首次定量研究气溶胶对降水的影响。在该项研究中，利用华山站与西安、渭南、华阴等气象站降水量之比，剔除了大气环流等因素的影响，突出了气溶胶的作用，建立了降水与能见度的关系。”

　　另一方面，该项研究成果也为人类对地形云开展人工增雨提供了科学依据。戴进说：“人工降雨使用的催化剂实质上就是一种气溶胶，如果撒得太多，就会减少降雨，效果会适得其反。”