周家斌

唐朝大詩人李白有兩句詩：“君不見黃河之水天上來，奔流到海不復(fù)回?！?/p>

黃河之水是天上來的嗎?是的。

從本質(zhì)上說，黃河、長江乃至所有江河湖海中的水，以及地面上、土壤里的水都是從天上降下來的。黃河源頭的水是從青海巴顏喀拉山上流下來的。山上常年有冰雪，冰雪融化成水流下了山。而這些雪是從天上降下來的，冰是降水和降雪結(jié)成的。黃河有很多支流，黃河流域還有很多湖泊，它們給黃河送來很多水，它們的水也是從天上降下來的。

黃河之水奔流到海不復(fù)回嗎?是這樣的。不僅是黃河，絕大部分江河的水也是奔流到海不復(fù)回的。為什么不說是所有江河呢?因為有的江河是內(nèi)陸河，這種河流了一段以后就在內(nèi)陸消失了。

水從天上來

水是從天上降下來的，那天上的水又是從哪里來的呢?這么多江河沒完沒了地往海里灌水，為什么海里的水不會漫出來呢?

原來，一方面，海水不斷蒸發(fā)減少；另一方面，降雨和陸地上的水不斷地從江河流進(jìn)海里補充蒸發(fā)掉的水分，從而保持了海里水量的穩(wěn)定。

地面上、土壤里的水蒸發(fā)到天上以后，由于大氣溫度比地面低，水汽發(fā)生凝結(jié)，就又變成雨下到地面和江河湖海里了。有些海洋上空的水分，還會隨風(fēng)飄蕩到陸地上來。這時候如果遇到冷空氣，這些水分就會變成降水下到地面。夏天的雷陣雨，大部分就是當(dāng)?shù)厮婧屯寥览锏乃譄嵴舭l(fā)到高空遇冷凝結(jié)后降下來形成的。大范圍降水的水汽大都是從別的地方來的。

對我國來說，最主要的水汽源地是太平洋、印度洋和南海。我國是季風(fēng)國家，夏季東南季風(fēng)把太平洋上的水汽源源不斷地送到我國大陸，而西南季風(fēng)則把印度洋的水汽輸向我國。有些水汽辛辛苦苦爬上青藏高原，有些水汽則穿越近乎南北走向的橫斷山脈千里迢迢來到我國。由于崇山峻嶺的阻隔，這些水汽較難深入我國內(nèi)陸腹地，但有時也會不辭辛勞到達(dá)河套以北地區(qū)。還有些水汽是從南海北上訪問我國的。春夏季節(jié)，偏東風(fēng)會把鄂霍次克海和日本海的水汽輸向我國東北。冬季，偏東氣流常把東海的水汽輸向我國大陸，這是華北降雪的重要水汽來源。當(dāng)然，大陸上的水汽也可能隨風(fēng)由一地飄向他處。新疆的降水主要就是本地和大陸上其他地方的水汽形成的。大西洋上的水汽有時也會飛過歐洲前來光顧。

水汽變降水

既然海洋往大陸上輸送水汽時是一碗水端平的，為什么水汽經(jīng)過的地方有的下雨有的不下呢?這是因為只有溫度降低水汽發(fā)生凝結(jié)時才會形成降水。這意味著，要么水汽過山抬升，溫度降低產(chǎn)生降水：要么北方有冷空氣來，把暖空氣抬上去進(jìn)而產(chǎn)生降水。在后一種情況下，由于干冷空氣比海上來的暖濕氣流比重大，于是就鉆到暖濕空氣底下把它舉起來。這樣一來，暖濕空氣只好乖乖地把雨降下來了。

是不是天上降下來的水都能到達(dá)地面呢?也不是。降雨開始時，除少量降水直接落入河湖外，一部分滯留在植物枝葉上，其余的則落到地面上。落到地面上的水，一般會向土中入滲。當(dāng)降雨強度大于土壤入滲能力時，即產(chǎn)生超滲雨。超滲雨會在地面形成積水，并向低處流動匯集。當(dāng)?shù)孛嫔嫌型萏習(xí)r，積水首先流入洼塘。洼塘填滿后，則向更低處流去。許許多多的溪流匯入河槽，最后成為河川徑流量。城市中的混凝土地面不透水，降雨除流入下水道外，也有一部分直接進(jìn)入河槽。此外，由地表入滲的雨水，在補充土壤含水量的同時逐步向下層滲透。如能到達(dá)地下飽和水面，并經(jīng)各種途徑滲入河流，就成為地下徑流。流入下水道的水，最后也匯入江河。

文章前面講到了海水在太陽照射下不斷蒸發(fā)的問題。實際上，地面上、植物枝葉上、植物體本身、農(nóng)田里、土壤里、水庫河湖里的水都是會蒸發(fā)的(植物向外蒸發(fā)水分叫蒸騰，農(nóng)田的總蒸發(fā)量叫蒸散)。內(nèi)陸河的水除了人們引用后再入滲、填洼后形成徑流的部分外，就是因為消耗于蒸發(fā)而入不了海的。

水分會循環(huán)

由此看來，水面的水分子經(jīng)太陽一曬，蒸發(fā)到天上去了，水汽到了高空后遇冷形成雨降到地面。水到了地上，蒸發(fā)掉一部分，剩下的滲入土壤，流入江河湖泊，歸入大海。然后再升到空中，再降下來。這個過程循環(huán)往復(fù)，叫做水分循環(huán)。水分循環(huán)有大有小，大到陸地和海洋間的循環(huán)，小到一個地方內(nèi)部的循環(huán)，還有陸地、海洋各自的循環(huán)等等。

由于水分的循環(huán)，使地球上的水圈成為一個動態(tài)系統(tǒng)。世界上的淡水資源就是由水分循環(huán)產(chǎn)生的。大氣圈所含水汽量為1.3萬立方千米，全球平均年降水量為5.2萬方千米，水汽約10天交替一次。全球河流總蓄水量為1.2萬立方千米，河流全年徑流量為374萬立方千米，河水約12天交替一次。

既然水分是循環(huán)的，為什么一個地方得到的水各個時候不一樣呢?其實，通過水分循環(huán)保持水資源的穩(wěn)定是就全球在一個時期的總體情況而言的。至于哪一年，哪一個地方，并不是嚴(yán)格循環(huán)的。我們頭上的天，是一個偏心的老天爺，經(jīng)常做不到一碗水端平。它今年給這個地方多下點雨，明年又給另一個地方少下點雨，弄得水資源在地域上分布不均勻，有的地方用不完，有的地方缺得要命。水資源在時間上也有很大變化，今年發(fā)水災(zāi)，明年鬧干旱。因此，我們在和水資源打交道時要講究科學(xué)。

還需要補充一點，有些水資源是難以再生的。高山冰川資源、山前平原含水層的地下水、深層自流水、沙漠地下水、湖盆洼地地下水和湖泊蓄水都是難以再生的。

人工可增雨

既然水資源在有些地方非常緊缺，能不能想點辦法呢?于是有人想到了人工降雨。

2004年4月25日至4月26日，北京下了一場雨。雨還未停，就有報道說，人工降雨成就了這場中雨；又說，氣象部門進(jìn)行了人工降雨作業(yè)。截至25日21時，人工降雨飛機(jī)在密云和官廳水庫上空播撤液氮300升。

這條新聞提到了很多科學(xué)問題，有必要加以解讀。這些問題包括：人工真的能夠降雨嗎?為什么撒了液氮就下雨?怎么知道人工降雨的雨量是中雨?

首先要看雨是怎么下下來的。雨當(dāng)然是從天上下下來的，就是說，下雨之前天上要有水，這些水就是云中的水滴。一個地方常有云彩出現(xiàn)，但不是所有的云彩都能下雨，只有一部分云能下雨。當(dāng)這種云到達(dá)一地上空時，就具備了降雨的條件，但不一定能下雨。當(dāng)云中上升氣流強烈時，會把云中的水滴向上拋。水滴相互碰撞，結(jié)成大水滴，并掉下來。然后上升氣流又把它拋上去。幾經(jīng)反復(fù)，水滴越來越大，最后上升氣流再也沒有能力把它拋上去了，水滴就會受重力的作用降到地面，成為降水。

由此可見，要想下雨得先有云，還得云中的水滴不斷變大。

水滴怎么才能變大呢?水滴要變大必須要有個核心，氣象學(xué)上叫做凝結(jié)核。當(dāng)大氣中缺少凝結(jié)核時，水滴是沒法降落下來的。這時就需要人類幫忙了。人們在有條件降水的云中施放碘化銀、干冰(固體二氧化碳)、液氮、尿素、鹽粉等所謂催化劑，這些催化劑可以起到凝結(jié)核的作用，能使雨滴變大，產(chǎn)生降水，或者增加降水。施放催化劑，可以使用飛機(jī)，也可以采用高炮和火箭發(fā)射?！叭斯そ涤辍笔强茖W(xué)家早期使用的詞。這個詞不夠確切，容易使人感到通過人工方法就可以降雨，不用考慮天氣形勢。現(xiàn)在，科學(xué)上的準(zhǔn)確說法是“人工增雨”。

怎么知道雨是人工方法催化后降下來的呢?科學(xué)家說，有時雨不經(jīng)人工催化就可以降下來，但雨量要小一些；人工催化后，可以加大雨量。有時不去人工催化，雨降不下來，只有人工催化后才能降雨。到底哪場雨是人工增加了雨量，哪場雨純粹是人工催化下來的，需要進(jìn)行科學(xué)論證，還需要進(jìn)行對比試驗。譬如，選定兩個條件相同的地方，一個地方進(jìn)行人工催化作業(yè)，一個地方不進(jìn)行催化作業(yè)。如果實施人工催化作業(yè)的地方下雨多于未經(jīng)催化的地方，就可以認(rèn)為人工催化是有效的。要做到這點很難，因為各方面條件相同的地方幾乎沒有，條件相仿的兩個地方也難以找到。通?？茖W(xué)家會選擇兩個氣象條件相似的地區(qū)，在一處進(jìn)行多次人工增雨作業(yè)，另一處不進(jìn)行作業(yè)。然后對多次作業(yè)的結(jié)果(比如平均降水量)進(jìn)行比較，從而確定人工增雨是否有效。至于某一次降雨，到底完全是人工催化的結(jié)果，還是人工催化增加了降水，或是自然形成的降水，這種問題是很難回答的。即使進(jìn)行了統(tǒng)計對比，也難以確切回答。由此看來，人工增雨的效果檢驗是一個尚未完全解決的科學(xué)問題。所以說，前面提到的新聞中說人工降水造就了中雨(24小時降水量在10-24.9毫米之間或者一小時降水量在2.6-8毫米之間稱為中雨)的說法是不夠嚴(yán)格的。

順便說一下，近年來還有“人工消雹”一說，那是指發(fā)現(xiàn)有可能下冰雹時，對云彩進(jìn)行作業(yè)，使雨滴還沒有長到冰雹那么大時就讓它降下來。

責(zé)任編輯趙菲