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2017年12月11日 星期一

丁酉(鸡)年十月廿四

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  在平原或高山,在地面有冰雪覆盖的地区和季节,用人工方法加速或抑制冰体和积雪融化的措施。人工加速冰雪消融的方法有物理和化学方法两种。物理方法是在冰雪面上撒布各种黑色细粒物质使冰雪黑化,降低反射率,增加太阳辐射的吸收,加速冰雪消融。化学方法是把能降低冰雪融点和释放热量的各种化学制剂喷撒在冰雪面上促进冰雪的融化。抑制消融则相反,是采用各种方法减弱太阳辐射和减少冰雪面对热量的吸收。
  1884年,俄国的А.И.沃耶伊科夫提出用撒布烟灰的方法加速农田上积雪的融化。在中国,早在清代光绪年间,敦煌的淘金工人用撒布草木灰的方法,加速山区冰雪消融,增加淘金用水。20世纪50~60年代,人工黑化的方法在苏联、日本、加拿大和美国等多雪国家已运用到农业、航运和水电等方面,并取得一定成效。同时,开展了不少抑制消融的试验和探索。
  加速消融使用的物质 煤粉、黑土、烟尘和其他黑色细粒物质,如工业副产品炭黑、煤焦油、沥青渣、经筛选的炉灰和矿渣等,均可作黑化物质。此外,释放热量的氯化钙,降低融点的氯化钠、聚乙二醇和其他降低融点、释放热量的化学合成剂(如日本的“消冰者-27”号),都可用作加速人工消融的物质。20世纪70~80年代,已将物理和化学效能结合起来制成既对太阳辐射有较强吸收能力,又能释放热量的新型融雪促进剂(如日本的由氰氨化钙派生物制成的融雪剂等)并在农田和草场上推广使用。
  加速消融的效果 在中国的祁连山、天山、苏联中亚山区冰川和积雪原上的试验证实,黑化可以使反射率平均降低20~50%,其中新雪和粒雪为35~50%,自然污化程度高的污化冰仅为 7~10%。若以各种黑化物质的有效粉量进行黑化,在最初的2~3天内能获得明显的辐射效应,使反射率平均减少45~55%,辐射平衡增加96~140%,相应使新雪和粒雪增加融化水量3~5倍,陈雪1.5~3倍,清洁冰川冰40~60%。即使是受到自然污化的轻度污化冰,经过黑化处理,融化水量也能增大27~40%。能达到上述效果的黑化物质的有效粉量为:炭黑5~10克/米2,煤粉50~70克/米2,草木灰160~200克/米2,深色冰碛砂土300~350克/米2(图1)。

  人工黑化的应用 人工黑化在苏联和日本早已用来提早农田上积雪的融化,加长作物生长期和改良寒区土壤的水分热量状况,以提高作物的产量。黑化冰面以辅助破冰船破碎冰体疏通航道。苏联、日本等国运用人工黑化等方法,在清除山区公路和机场上的积雪,破除水库在寒冷年份的结冰以保持正常发电的储水量等方面已获得一定效果。1959~1960年间,中国在祁连山和东天山地区开展了冰川、积雪和山区“河冰锥”大面积的人工黑化,以增加河流的冰雪融水补给量的生产性实验。
  人工黑化冰川的效应持续时间较短。随着融水的冲刷,黑色细粒不断流失,从而使黑化的辐射和融水效应终止(图2)。由于山区交通不便、成本过高等,人工黑化冰川的方法难以大规模使用。同时,无止境地加速消融,破坏冰川物质平衡,势必造成冰川大幅度变薄或后退,最终导致冰雪融水减少,反而不利。因此单纯的人工黑化冰川并不是解决干旱缺水问题最妥当的措施,往往要有抑制消融或人工储集冰雪的措施与它配合。

  人工抑制冰雪消融 采用与人工加速消融相反的措施,降低冰雪对热量的吸收可以抑制消融,增加山区冰雪的储集。夏季可以采用施放烟幕污化冰川上空空气的方法,削弱太阳辐射,减少消融。日本还提出用厚层砂土或各种隔热材料(如聚苯乙烯泡沫板等)覆盖冰雪面来抑制消融并借以促进“人工雪堆”的形成。
  参考书目
 白重瑗等:祁连山人工调节冰川的冰雪消融试验研究,《中国科学院兰州冰川冻土研究所集刊》,第5号,150~162页,科学出版社,北京,1985。
 V.M.Kotlyakov, L.D.Dolgushin, Possibility of Artificial Augmentation of Melting by Surface Dusting of Glaciers,The Role of Snow andIce in Hydrology,UNESCO/WMO/IAHS,Geneva,1973.

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更新时间 : 2009-07-05

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