中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊  水資源是維持生態(tài)平衡、保障生物多樣性的關(guān)鍵要素，同時(shí)也是農(nóng)業(yè)、工業(yè)和服務(wù)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)資源。水資源的可持續(xù)利用直接關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高質(zhì)量發(fā)展。隨著全球氣候變暖，我國正面臨區(qū)域性干旱、水資源時(shí)空分布不均和生態(tài)系統(tǒng)退化等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)水利工程，如水庫蓄水和大型調(diào)水工程在支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和緩解水資源短缺等方面發(fā)揮了重要作用，但其建設(shè)周期長、經(jīng)濟(jì)投入巨大，對(duì)復(fù)雜多變的水文氣候格局的適應(yīng)性不足，且存在一定的生態(tài)環(huán)境影響，促使人們尋求更加靈活、環(huán)保和高效的解決方案。隨著相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)認(rèn)知和技術(shù)能力的發(fā)展，空中水資源逐漸進(jìn)入水資源保護(hù)與利用研究的視野。

2020年11月，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)人工影響天氣工作高質(zhì)量發(fā)展的意見》指出，“積極開展人工影響天氣作業(yè)”“加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，突破關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”。開展空地一體化水資源利用，將地面水利工程與空中水資源利用深度融合，具有重要性、必要性和可行性。從重要性看，該模式打破了傳統(tǒng)水資源利用的時(shí)空局限，構(gòu)建起“空中水、地表水、地下水”協(xié)同利用的立體體系；從必要性而言，面對(duì)氣候變化導(dǎo)致的極端天氣增多、水資源時(shí)空分布格局改變等挑戰(zhàn)，地面水利工程難以滿足需求，有必要借助空天地一體化手段實(shí)現(xiàn)對(duì)空中水資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測與適度利用；從可行性來講，我國在氣象衛(wèi)星監(jiān)測、臨近天氣預(yù)報(bào)、人影作業(yè)裝備等領(lǐng)域已具備成熟技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空中水資源的監(jiān)測、預(yù)測和人影作業(yè)的實(shí)時(shí)決策。

本文率先提出“以水換碳匯”的理念，結(jié)合團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)的低頻強(qiáng)聲波增雨技術(shù)和設(shè)備在青海省海南藏族自治州（以下簡稱“海南州”）開展連續(xù)3年的現(xiàn)場示范，評(píng)估其在空中水資源主動(dòng)利用方面的效能與生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步篩選我國低頻強(qiáng)聲波增雨技術(shù)利用空中水資源的適宜部署區(qū)域，測算相應(yīng)的增雨潛力和生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益，從而為我國水資源可持續(xù)管理利用、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能增強(qiáng)、碳匯能力提升、助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供新的路徑。

空中水資源定義及其開發(fā)利用技術(shù)現(xiàn)狀

降水是陸地水資源的主要來源，空中水汽資源是降水的物質(zhì)基礎(chǔ)。藍(lán)水是河流、湖泊和地下蓄水層中的水，綠水是源于降水、存儲(chǔ)于土壤并通過蒸發(fā)、蒸騰進(jìn)入到大氣中的水汽，降水量是藍(lán)水和綠水總和。王光謙院士團(tuán)隊(duì)率先提出了空中水資源的概念和定量評(píng)價(jià)方法，在空中水物質(zhì)凈收支量與降水、蒸發(fā)和徑流量之間的平衡關(guān)系中，將空中水汽作為關(guān)鍵要素；以其是否具有降水潛力為判斷依據(jù)，將空中水物質(zhì)通量分解為白水通量和背景水通量。白水是水汽中具有降水潛力的空中水物質(zhì)（通量），背景水為降水過程無法利用的部分（圖1）。

全球上空大氣中瞬態(tài)存在的水物質(zhì)總量約1.3萬平方千米，降水轉(zhuǎn)化率總體不到30%，在我國西北地區(qū)不到15%?？罩兴Y源開發(fā)利用是通過人工增雨、云霧攔截等技術(shù)手段，優(yōu)化干預(yù)自然降水過程，幫助具有降水潛力的白水降落至地面，從而提升降水效率。同時(shí)，空中水資源開發(fā)利用還可在汛期提前消耗云層水汽，降低暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)水資源的“削峰填谷”。

傳統(tǒng)人工增雨主要通過分析云層特性，以地面燃燒爐、飛機(jī)、高炮、火箭等作業(yè)方式播撒碘化銀等冷云、暖云催化劑，從而影響水循環(huán)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)降水效率的提升。盡管我國在催化劑播云試驗(yàn)方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)且技術(shù)相對(duì)成熟，但其實(shí)際應(yīng)用存在技術(shù)限制，如飛機(jī)作業(yè)存在空域限制，危險(xiǎn)天氣下人工入云作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高，一些化學(xué)催化劑的使用容易引發(fā)公眾對(duì)大氣環(huán)境負(fù)面影響的輿論等。

近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，新的人工增雨方式——低頻強(qiáng)聲波增雨技術(shù)引起了廣泛關(guān)注。這一方法有獨(dú)特的優(yōu)勢：經(jīng)濟(jì)性，無航空和對(duì)空發(fā)射作業(yè)，具有低門檻、低成本優(yōu)勢；無空域限制，不需要升空載具，操作時(shí)無需報(bào)批空域申請(qǐng)，也不受危險(xiǎn)天氣條件等限制，能夠在短時(shí)間內(nèi)快速響應(yīng)；可控性，可進(jìn)行地基定點(diǎn)作業(yè)，方便與地表水利設(shè)施統(tǒng)籌應(yīng)用；環(huán)保性，是一種物理增雨手段，不使用任何催化劑，具有長期作業(yè)無污染的優(yōu)勢；靈活性，設(shè)備操作便捷，運(yùn)輸方便，可支撐固定點(diǎn)位長期作業(yè)和移動(dòng)式應(yīng)急作業(yè)模式。

低頻強(qiáng)聲波增雨技術(shù)與設(shè)備研發(fā)

原理

低頻強(qiáng)聲波增雨技術(shù)是基于聲波作用下雨滴的同向團(tuán)聚效應(yīng)、共輻射壓作用、聲波尾流效應(yīng)等原理，向云層發(fā)射低頻高強(qiáng)度聲波，提升云中粒子的碰撞團(tuán)聚效率，從而打破暖云的膠性穩(wěn)定狀態(tài)，促進(jìn)尺寸增長并形成大水滴，進(jìn)而拓寬云滴譜，最終啟動(dòng)重力碰撞機(jī)制，將水汽轉(zhuǎn)化為大水滴，通過聲波的直接動(dòng)力學(xué)作用和間接熱力學(xué)作用，促進(jìn)降水發(fā)生。

王光謙院士團(tuán)隊(duì)通過深入研究聲波與云層的相互作用機(jī)制，構(gòu)建了聲波影響云雨過程的理論模型，發(fā)現(xiàn)了低頻強(qiáng)聲波發(fā)射技術(shù)可加大空中水汽轉(zhuǎn)化效率，為聲波增雨技術(shù)研發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)；在云霧物理實(shí)驗(yàn)室的云室中開展了大量的模擬實(shí)驗(yàn)，觀測到特定頻率聲波可導(dǎo)致云滴間碰撞增長和聚合效應(yīng)，證實(shí)了聲波能影響云滴的生長，為聲波增雨技術(shù)的可行性提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

技術(shù)與設(shè)備研發(fā)

團(tuán)隊(duì)成功研制出功率達(dá)到500千瓦的低頻強(qiáng)聲發(fā)射車，并掌握了寬域聲聚焦、高功率聲波的多點(diǎn)同步控制、聲波的時(shí)空調(diào)制、云霧物理特征的空間掃描測量等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)，研發(fā)了成套的聲波增雨設(shè)備；攻克了聲波團(tuán)霧消除的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，利用強(qiáng)聲波的尾流場與同向團(tuán)聚效應(yīng)，誘導(dǎo)微米級(jí)水霧顆粒發(fā)生碰撞聚合，使其粒徑不斷增大，最終自然沉降，在青海大學(xué)、玉珠峰等地開展現(xiàn)場試驗(yàn)，驗(yàn)證了聲波增雨的可能性。

通過理論分析、數(shù)值模擬、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和野外試驗(yàn)的方式，研發(fā)超高功率聲波增雨系統(tǒng)，建成聲波發(fā)生器原理樣機(jī)及重要部件，并在青海、新疆、內(nèi)蒙古、河南、陜西以及廣東等地開展了數(shù)百場現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)（圖2），循序漸進(jìn)完成了系統(tǒng)性低頻強(qiáng)聲波增雨技術(shù)與設(shè)備研發(fā)。

低頻強(qiáng)聲波增雨設(shè)備分為：固定式（圖3），安裝在特定地點(diǎn)，通過發(fā)射聲波來影響過往的云層，以期達(dá)到增雨的目的；移動(dòng)式（圖4），可以根據(jù)云層條件，移動(dòng)式開展聲波增雨作業(yè)，以彌補(bǔ)固定式設(shè)備在靈活性和機(jī)動(dòng)性方面的不足。

青海省海南州低頻強(qiáng)聲波增雨實(shí)踐

基地選址

青海省是長江、黃河、瀾滄江的發(fā)源地，是我國乃至亞洲重要的生態(tài)安全屏障，具有涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、維持生物多樣性等關(guān)鍵性生態(tài)服務(wù)功能。水循環(huán)是三江源生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵因果鏈最重要的組成部分。

2015年以來，王光謙院士團(tuán)隊(duì)在青海開展了空中水資源基本狀況及分布規(guī)律研究，發(fā)現(xiàn)青海省全域的空中水資源利用潛力取值范圍為0.268—129毫米，最大值在青海省東部地區(qū)，其次是祁連山脈和青海省東南部區(qū)域，再次是三江源其他區(qū)域，柴達(dá)木盆地的潛力最小。因此，通過低頻強(qiáng)聲波增雨技術(shù)的應(yīng)用，提高青海省空中水資源降水轉(zhuǎn)化率，對(duì)于青海省生態(tài)保護(hù)與修復(fù)、提升生態(tài)系統(tǒng)自然碳匯增益，具有重要的意義。

青海省海南州位于青海省東部，作為黃河上游的重要區(qū)域，其生態(tài)屏障的建設(shè)和水資源的管理對(duì)維護(hù)黃河流域的生態(tài)安全具有重要作用。海南州總面積4.45萬平方千米，地處高原大陸性氣候區(qū)，水資源分布不均，日照時(shí)間長、太陽輻射強(qiáng)，年降水量少，蒸發(fā)量大。隨著海南州人口和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用水需求急劇上升，水生態(tài)、水環(huán)境脆弱、水資源短缺問題已成為制約海南州經(jīng)濟(jì)和生態(tài)高質(zhì)量發(fā)展的重要因素。

低頻強(qiáng)聲波增雨技術(shù)的聲波發(fā)射點(diǎn)選址一般需要滿足以下3個(gè)原則：①高海拔迎風(fēng)坡山區(qū)；②遠(yuǎn)離人群的空曠區(qū)域；③靠近河流水庫的區(qū)域。綜合分析海南州地理氣候特征，經(jīng)現(xiàn)場查勘，選擇在海南州興海縣海拔3 400米左右的河卡鎮(zhèn)北15千米處建設(shè)空中水資源利用示范基地（圖5）?；厝姝h(huán)山，東南側(cè)為平原出口，靠近海南州共和縣塔拉灘地區(qū)。塔拉灘地區(qū)曾面臨嚴(yán)重的荒漠化問題，環(huán)境惡劣，風(fēng)沙頻繁。通過聲波增雨，可以有效增加該地區(qū)的降水量，改善土壤濕度，促進(jìn)植被生長，進(jìn)而改善整個(gè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。

試驗(yàn)基地占地約200平方米，Ka雷達(dá)安裝在距離聲波發(fā)射點(diǎn)直線距離5米的位置，確保聲波作用中心云層與Ka雷達(dá)監(jiān)測云層保持一致，采用Ka雷達(dá)進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測云降水全過程數(shù)據(jù)。在聲波發(fā)射點(diǎn)四周隨機(jī)均勻布置30余個(gè)雨量筒（圖6），形成一個(gè)半徑為8千米的圓形監(jiān)測區(qū)域，用于測量地面降水時(shí)空分布情況。

試驗(yàn)方案與效果檢驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)化對(duì)照設(shè)計(jì)，將適宜作業(yè)的天氣機(jī)會(huì)隨機(jī)分配為2組，以消除人為主觀判斷的影響。考慮夜間作業(yè)人員安全問題，試驗(yàn)基地僅在日間開展聲波增雨試驗(yàn)。

采用雙比分析法和Mann-Whitney U顯著檢驗(yàn)法對(duì)增雨效果進(jìn)行檢驗(yàn)，以聲波發(fā)射點(diǎn)為圓心，根據(jù)泰森多邊形外擴(kuò)法逐步增加影響區(qū)的雨量站，確保影響區(qū)是連續(xù)的。影響區(qū)之外的區(qū)域被定義為對(duì)比區(qū)。從原點(diǎn)開始，將靠近聲源的雨量站區(qū)域作為影響區(qū)起始點(diǎn)，然后逐步將與該區(qū)域相鄰的雨量站納入影響區(qū)；同時(shí)進(jìn)行雙比結(jié)果的顯著性檢驗(yàn)，采取補(bǔ)線法形成閉合泰森多邊形計(jì)算最確定影響區(qū)增雨面積和最大影響區(qū)增雨面積。若新加入的某一雨量站提高雙比結(jié)果的顯著性最明顯或降低顯著性最不明顯，則將該站點(diǎn)加入影響區(qū)；重復(fù)以上操作，直至新加站點(diǎn)導(dǎo)致雙比顯著性水平低于預(yù)設(shè)的臨界條件（如p值<0.1）時(shí)為止。在p值達(dá)到最小值時(shí)，將此時(shí)的影響區(qū)定義為最確定影響區(qū)；當(dāng)p值最后一次符合臨界條件時(shí)則定義最大影響區(qū)。

從植被生長狀況與碳吸收能力2個(gè)維度對(duì)聲波增雨的生態(tài)效應(yīng)開展評(píng)估，使用葉面積指數(shù)（LAI）和增強(qiáng)型植被指數(shù)（EVI）作為生態(tài)效應(yīng)的植被綠度評(píng)價(jià)指標(biāo)，使用近紅外反射率（NIRv）和總初級(jí)生產(chǎn)力（GPP）作為植被生產(chǎn)力的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

試驗(yàn)實(shí)施效果分析

在海南州河卡鎮(zhèn)聲波增雨試驗(yàn)基地，連續(xù)3年實(shí)施聲波增雨試驗(yàn)。成功進(jìn)行了107次聲波增雨作業(yè)，聲波總作業(yè)時(shí)長達(dá)到340小時(shí)。連續(xù)3年聲波增雨效果顯著，并且隨著聲波設(shè)備的迭代升級(jí)和作業(yè)方案的更新完善，結(jié)果表明2024年聲波增雨效果最佳。

2024年海南州河卡鎮(zhèn)聲波增雨試驗(yàn)基地對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果顯示，試驗(yàn)點(diǎn)確定影響區(qū)面積85平方千米（p=0.01），增雨面積內(nèi)的增雨比例為18%，最大影響區(qū)面積96平方千米（p<0.1），增雨面積內(nèi)的增雨比例為16%。2023年增雨試驗(yàn)區(qū)面積為78平方千米，增雨比例14%；相比2020—2021基準(zhǔn)年LAI、EVI、NIRv、GPP分別提升了15.84%、6.94%、9.66%、8.00%，增雨試驗(yàn)區(qū)外0—10千米范圍（628平方千米）LAI、EVI、NIRv、GPP值分別提升了13.70%、3.79%、6.06%、7.02%。2024年增雨試驗(yàn)區(qū)相比2020—2021基準(zhǔn)年LAI、EVI、NIRv、GPP分別提升了10.39%、1.94%、3.95%、5.82%，增雨試驗(yàn)區(qū)外0—10千米范圍（660平方千米）分別提升了7.41%、1.64%、4.92%和5.68%。

按照2024年海南州聲波增雨試驗(yàn)效果進(jìn)行預(yù)測，若全年在海南州河卡鎮(zhèn)試驗(yàn)基地開展聲波增雨作業(yè)，最確定影響區(qū)增雨潛力為81.7毫米（694萬立方米），最大影響區(qū)增雨深潛力為72.6毫米（697萬立方米）。

試驗(yàn)顯示，在海南州荒漠區(qū)開展的低頻強(qiáng)聲波增雨示范，使區(qū)域內(nèi)植被覆蓋率得到提高，生態(tài)環(huán)境得到改善，植被的增加減少了風(fēng)沙對(duì)周邊地區(qū)的侵襲，提高了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生態(tài)服務(wù)價(jià)值，同時(shí)為水電開發(fā)提供更豐富的基礎(chǔ)資源，能夠提升水力發(fā)電的穩(wěn)定性和發(fā)電量。

全國增雨潛力與生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估

低頻強(qiáng)聲波增雨野外試驗(yàn)結(jié)果表明，在年降水量約為500毫米的半干旱地區(qū)，單臺(tái)聲波增雨設(shè)備可實(shí)現(xiàn)約20%的年均降水增量，覆蓋區(qū)域年增雨量可達(dá)到1 000萬立方米。通過多臺(tái)設(shè)備的協(xié)同部署，可形成區(qū)域性增雨網(wǎng)格系統(tǒng)，顯著提升降水的空間均勻性和持續(xù)時(shí)效。這種協(xié)同作業(yè)模式特別適用于中國西北干旱區(qū)、華北平原地下水超采區(qū)、云貴高原石漠化治理區(qū)和長江上游生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)等水資源管理重點(diǎn)區(qū)域。因此，探討聲波增雨技術(shù)在全國的應(yīng)用潛力，重點(diǎn)分析其適宜部署區(qū)域的空間分布，并評(píng)估其在農(nóng)業(yè)節(jié)水、碳匯增強(qiáng)等方面的經(jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)效益非常有必要。

適宜部署區(qū)域及增雨效益評(píng)估

針對(duì)我國土地利用現(xiàn)狀，采用GIS空間疊加分析方法，剔除無增水潛力的極端干旱區(qū)（年降水量低于134毫米）、城市建成區(qū)（某一單元內(nèi)建成區(qū)占比超過10%）、生態(tài)敏感自然保護(hù)區(qū)和陡峭山崖、高海拔區(qū)域（海拔>5 000米）和大型水體（如湖泊、河流）等區(qū)域（圖7），初步確定我國適宜部署聲波增雨設(shè)備的區(qū)域（圖8），總面積約579.5萬平方千米，理論上可支持部署約5.8萬臺(tái)聲波設(shè)備。基于2000—2022年降水?dāng)?shù)據(jù)和已有試驗(yàn)參數(shù)，構(gòu)建最大部署情景，估算年增雨量可達(dá)8 585.7億立方米，根據(jù)地表徑流區(qū)域轉(zhuǎn)化率模型，綜合考慮土壤類型、植被覆蓋和地形坡度，假定全國降水轉(zhuǎn)化為地表徑流的有效轉(zhuǎn)化率為10%—20%、西北干旱區(qū)的轉(zhuǎn)化率約為10%、南方高降水區(qū)的轉(zhuǎn)化率為15%—20%，得到在理論最大部署情景下有效蓄水量可達(dá)858.6億—1 717.2億立方米。

節(jié)水效益

聲波增雨對(duì)緩解農(nóng)業(yè)用水短缺具有重要意義。近年來，我國農(nóng)業(yè)灌溉年均用水量約為3 400億立方米，經(jīng)濟(jì)成本高昂。全國灌溉農(nóng)田面積超過58萬平方千米，其中位于設(shè)備適宜部署區(qū)且集中連片灌溉區(qū)（每100平方千米內(nèi)灌溉農(nóng)田占比超10%）約40.3萬平方千米?？紤]在集中連片灌溉區(qū)優(yōu)先部署約1.4萬臺(tái)聲波增雨設(shè)備，可以顯著減少對(duì)藍(lán)水的灌溉需求，實(shí)現(xiàn)年均節(jié)約灌溉用水664.2億立方米。若全面部署5.8萬臺(tái)設(shè)備后，可實(shí)現(xiàn)年均節(jié)約灌溉用水811.5億立方米，這也將顯著減緩華北平原地下水超采區(qū)、黃土高原和西北內(nèi)陸等水資源緊張區(qū)域的用水壓力。

碳匯效益

合理的水資源再分配有利于陸地植被提高固碳能力。聲波增雨通過提高降水轉(zhuǎn)化率，可顯著增強(qiáng)碳匯能力，進(jìn)而產(chǎn)生碳交易潛在收益。碳匯增量受降水增加量、植被類型、土壤條件和氣候背景的綜合影響，理想情況下聲波增雨增加的碳匯百分比取為10%。在理論最大部署情景下（5.8萬臺(tái)設(shè)備），根據(jù)過去20多年（2001—2024年）陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力估算年均增加的碳匯量可達(dá)到8.27億噸CO?當(dāng)量。在減去設(shè)備燃油消耗產(chǎn)生的CO?排放量后，凈碳匯量仍有8.19億噸CO?當(dāng)量。參考當(dāng)前碳交易市場價(jià)格（50—100元/噸CO?），年碳匯經(jīng)濟(jì)效益為410億—819億元。參考當(dāng)前單位碳匯成本為24.8元/噸CO?，遠(yuǎn)低于主流碳去除技術(shù)，如生物能源碳捕集與封存（BECCS，700—1 400元/噸CO?）、造林與再造林（AR，36—360元/噸CO?）和直接空氣捕集（DAC，700—2 100元/噸CO?）等。增加的碳匯收益不僅提升了聲波增雨的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供了低成本的自然氣候解決方案。

綜合經(jīng)濟(jì)效益

聲波增雨無需航空器的使用和成本維護(hù)，無需購買大量的催化劑等消耗品，經(jīng)濟(jì)效益可觀。經(jīng)綜合測算，單臺(tái)聲波增雨設(shè)備在使用柴油作為動(dòng)力源時(shí)，單月運(yùn)營成本為7.5萬元；若采用風(fēng)電或太陽能等清潔能源作為動(dòng)力源，單月運(yùn)營成本可進(jìn)一步降低至6萬元。在不同氣候區(qū)和季節(jié)條件下，若單月增雨量超過75萬立方米，增雨成本可控制在每立方米0.1元以下，考慮可作業(yè)時(shí)間限制等因素，年運(yùn)行成本可控制在20萬元左右。目前情況下，單臺(tái)聲波增雨設(shè)備造價(jià)為150萬元，未來聲波增雨設(shè)備產(chǎn)業(yè)化后，有望將造價(jià)成本控制在100萬元以內(nèi)。

在理論最大部署情景下，初始投資總額為870億元，年運(yùn)行成本116億元，10年總成本約為2 030億元。根據(jù)上文的估算，最大部署情景下的年水資源增量為8 585.7億立方米，有效蓄水量為858.6億—1 717.2億立方米，10年單位有效水資源成本最大值為0.24元/立方米，與傳統(tǒng)水利工程相比，具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

低頻強(qiáng)聲波增雨技術(shù)大規(guī)模推廣應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)與建議

挑戰(zhàn)

盡管低頻強(qiáng)聲波增雨技術(shù)已取得長足進(jìn)步，但其大規(guī)模推廣應(yīng)用仍面臨不少挑戰(zhàn)。

人工增雨效果受天氣條件限制較大，對(duì)云層的溫度、厚度、水汽含量等條件要求苛刻，降水量和蓄水量的實(shí)際轉(zhuǎn)化效率受氣象、地形和下墊面條件的制約，作業(yè)時(shí)機(jī)的把握至關(guān)重要。

聲波增雨技術(shù)在全國范圍內(nèi)的適宜部署區(qū)域、潛在增雨總量，以及對(duì)農(nóng)業(yè)、生態(tài)和碳匯的綜合效益尚需系統(tǒng)評(píng)估；需要進(jìn)一步完善監(jiān)測和評(píng)估體系，需要更大規(guī)模的實(shí)地試驗(yàn)以驗(yàn)證模型估算的準(zhǔn)確性。在聲波增雨作業(yè)區(qū)及周邊區(qū)域，需要設(shè)置長期的氣象觀測站、水文監(jiān)測站和生態(tài)監(jiān)測站，收集降水、徑流、土壤濕度、植被覆蓋等數(shù)據(jù)，通過對(duì)比分析增雨作業(yè)前后的數(shù)據(jù)變化，準(zhǔn)確評(píng)估增雨效果和經(jīng)濟(jì)效益。

設(shè)備運(yùn)行的低頻聲波對(duì)動(dòng)植物長期潛在影響也待進(jìn)一步長期觀測和評(píng)估驗(yàn)證。

建議

為加速聲波增雨技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，促進(jìn)其系統(tǒng)工程效益更好發(fā)揮，需進(jìn)一步加強(qiáng)部門協(xié)作，推動(dòng)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，開展公眾宣傳與教育等工作，本文提出以下3點(diǎn)優(yōu)先發(fā)展方向。

系統(tǒng)協(xié)同部署：推動(dòng)聲波增雨與水庫調(diào)蓄、抽水蓄能和智慧水利系統(tǒng)的深度耦合，構(gòu)建“水—能—碳”協(xié)同調(diào)控體系，提升資源利用效率。

區(qū)域試點(diǎn)示范：在華北平原、西北干旱區(qū)等水資源短缺地區(qū)增加試點(diǎn)平臺(tái)，驗(yàn)證實(shí)際增雨效果和生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益，為全國推廣積累經(jīng)驗(yàn)。

政策與核算支持：將聲波增雨的碳匯效益納入國家生態(tài)碳匯核算體系，推動(dòng)其作為自然氣候解決方案納入政策工具，促進(jìn)碳交易市場發(fā)展。

（作者：陳敏，清華大學(xué) 水圈科學(xué)與水利工程全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、水利部黃河上游生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展實(shí)驗(yàn)室；李鐵鍵，清華大學(xué) 水圈科學(xué)與水利工程全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；黃躍飛，清華大學(xué) 水圈科學(xué)與水利工程全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、青海大學(xué) 土木水利學(xué)院、水利部江河源區(qū)水生態(tài)治理與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、水利部黃河上游生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展實(shí)驗(yàn)室；陳國昕，青海大學(xué) 土木水利學(xué)院、水利部江河源區(qū)水生態(tài)治理與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；《中國科學(xué)院院刊》供稿）