大型无人机“点睛”高原生态修复 我国人工增雨雪技术破解“亚洲水塔”保护难题

问题——青藏高原是多条亚洲重要河流的源头供给地,被称为“亚洲水塔”。

近年来,高原生态系统在气候变化背景下面临叠加性压力:水资源时空分布不均、局地干旱与极端天气交替出现,冰川消融与多年冻土退化对径流调节、植被生境和水土保持能力产生长期影响。

作为西藏经济社会发展的核心地带与高原生态保护关键区域,雅鲁藏布江、年楚河、拉萨河所构成的“一江两河”流域对水安全、粮食与草牧业生产、城镇供水以及生态屏障稳定具有基础性意义。

如何在保护优先前提下提升水资源调蓄能力,成为摆在治理体系与科技支撑面前的现实课题。

原因——高原增雨(雪)长期“难做”,根源在于自然与技术两方面约束并存。

一方面,海拔高、地形破碎、气象条件多变,作业窗口短、云系演变快,对平台性能、航线规划、通信与安全保障提出更高要求;另一方面,过去高原飞机人工增雨(雪)基础薄弱,空中作业在2023年前仍属空白,制约了对云微物理过程的系统认知,也限制了作业方案的科学化与精细化。

与此同时,高原暖湿化趋势增强,使云中相态结构和水物质条件更为复杂,既带来不确定性,也意味着在合适条件下存在可开发的增水空间。

影响——此次近三年的科学试验在关键环节实现突破,并形成可量化的综合效益。

中国气象局人工影响天气中心介绍,试验覆盖的“一江两河”重点生态功能区,2023年大型无人机完成高原首飞,实现高原人工增雨(雪)空中作业“零的突破”,2024年实现常态化飞行作业。

截至目前,大型无人机在青藏高原累计开展作业33架次、总飞行时长超106小时。

监测评估显示,作业影响区植被指数显著提升、植被长势持续向好,生态效益逐步显现;初步估算试验期间增水带来的经济效益超过亿元。

更重要的是,借助空地一体监测手段,科研团队观测到播云后云水向降水粒子转化增多,地面降水亦有增加,验证了高原复杂天气与地理条件下开展人工增雨雪作业的可行性,为高原水资源保障提供了新的技术路径。

对策——面向高原生态保护与用水安全需求,试验以大型无人机为核心载体,组织高校、科研机构与企业协同攻关,在平台适应能力、探测与分析能力、空地一体化指挥能力等方面持续提升。

一是以监测先行夯实科学基础,通过机载探测设备与地面监测网络联动,较系统地识别“一江两河”流域云系特征,发现高原云中存在较为丰富的过冷水资源,为制定播云窗口选择、作业高度与时机优化提供数据支撑。

二是以安全与精准为底线强化作业体系,在复杂地形与多变天气下提升任务组织、航线控制、协同指挥和效果评估能力,推动从“能飞、能作业”向“常态化、可评估、可复制”转变。

三是坚持服务导向,将人工影响天气与生态修复、防灾减灾、流域治理相衔接,突出对重点生态功能区的针对性保障,提升作业效益与资源配置效率。

前景——随着试验进入常态化服务阶段,技术体系有望进一步成熟并扩展应用场景。

一方面,持续完善云微物理观测与效果评估方法,可为增雨雪作业的精细化决策提供更稳定的科学依据,降低不确定性,提升投入产出效率;另一方面,围绕流域水资源调蓄、草地与湿地恢复、森林草原防火、干旱风险缓解等需求,人工影响天气有望与水利、自然资源、应急管理等部门形成更紧密的协同机制,构建“监测—作业—评估—反馈”的闭环治理链条。

放眼更广范围,高海拔、复杂地形地区普遍面临水安全与生态脆弱问题,此次高原无人机增雨雪试验积累的技术与管理经验,或将为类似地区开展人工影响天气提供可借鉴的实践样本。

守护“亚洲水塔”,既需要系统性治理的制度安排,也离不开面向未来的科技支撑。

大型无人机在高原增雨雪领域实现从突破到常态化,是以科学方法回应气候变化挑战的具体探索。

面向下一阶段,唯有坚持安全底线、强化科学评估、推动跨部门协同,才能让每一次作业更可控、更有效,把技术“增量”转化为生态“韧性”,为高原长治久安与流域可持续发展提供更坚实的水安全保障。