冰雪消融的人工調節

人工加速冰雪消融的方法有物理和化學方法兩種。物理方法是在冰雪面上撒佈各種黑色細粒物質使冰雪黑化，降低反射率，增加太陽輻射的吸收，加速冰雪消融。化學方法是把能降低冰雪融點和釋放熱量的各種化學制劑噴撒在冰雪面上促進冰雪的融化。抑制消融則相反，是採用各種方法減弱太陽輻射和減少冰雪面對熱量的吸收。1884年，俄國的А.И.沃耶伊科夫提出用撒佈煙灰的方法加速農田上積雪的融化。在中國，早在清代光緒年間，敦煌的淘金工人用撒佈草木灰的方法，加速山區冰雪消融，增加淘金用水。20世紀50～60年代，人工黑化的方法在蘇聯、日本、加拿大和美國等多雪國家已運用到農業、航運和水電等方面，並取得一定成效。同時，開展了不少抑制消融的試驗和探索。加速消融使用的物質　煤粉、黑土、煙塵和其他黑色細粒物質，如工業副產品炭黑、煤焦油、瀝青渣、經篩選的爐灰和礦渣等，均可作黑化物質。此外，釋放熱量的氯化鈣，降低融點的氯化鈉、聚乙二醇和其他降低融點、釋放熱量的化學合成劑(如日本的“消冰者-27”號)，都可用作加速人工消融的物質。20世紀70～80年代，已將物理和化學效能結合起來製成既對太陽輻射有較強吸收能力，又能釋放熱量的新型融雪促進劑（如日本的由氰氨化鈣派生物製成的融雪劑等）並在農田和草場上推廣使用。加速消融的效果　在中國的祁連山、天山、蘇聯中亞山區冰川和積雪原上的試驗證實，黑化可以使反射率平均降低20～50％，其中新雪和粒雪為35～50％，自然污化程度高的污化冰僅為7～10％。若以各種黑化物質的有效粉量進行黑化，在最初的2～3天內能獲得明顯的輻射效應，使反射率平均減少45～55％，輻射平衡增加96～140％，相應使新雪和粒雪增加融化水量3～5倍，陳雪1.5～3倍，清潔冰川冰40～60％。即使是受到自然污化的輕度污化冰，經過黑化處理，融化水量也能增大27～40％。能達到上述效果的黑化物質的有效粉量為:炭黑5～10克/米2，煤粉50～70克/米2，草木灰160～200克/米2，深色冰磧砂土300～350克/米2（圖1）。人工黑化的應用　人工黑化在蘇聯和日本早已用來提早農田上積雪的融化，加長作物生長期和改良寒區土壤的水分熱量狀況，以提高作物的產量。黑化冰面以輔助破冰船破碎冰體疏通航道。蘇聯、日本等國運用人工黑化等方法，在清除山區公路和機場上的積雪，破除水庫在寒冷年份的結冰以保持正常發電的儲水量等方面已獲得一定效果。1959～1960年間，中國在祁連山和東天山地區開展了冰川、積雪和山區“河冰錐”大面積的人工黑化，以增加河流的冰雪融水補給量的生產性實驗。人工黑化冰川的效應持續時間較短。隨着融水的沖刷，黑色細粒不斷流失，從而使黑化的輻射和融水效應終止（圖2）。由於山區交通不便、成本過高等，人工黑化冰川的方法難以大規模使用。同時，無止境地加速消融，破壞冰川物質平衡，勢必造成冰川大幅度變薄或後退，最終導致冰雪融水減少，反而不利。因此單純的人工黑化冰川並不是解決乾旱缺水問題最妥當的措施，往往要有抑制消融或人工儲集冰雪的措施與它配合。人工抑制冰雪消融　採用與人工加速消融相反的措施，降低冰雪對熱量的吸收可以抑制消融，增加山區冰雪的儲集。夏季可以採用施放煙幕污化冰川上空空氣的方法，削弱太陽輻射，減少消融。日本還提出用厚層砂土或各種隔熱材料（如聚苯乙烯泡沫板等）覆蓋冰雪面來抑制消融並藉以促進“人工雪堆”的形成。參考書目　白重瑗等：祁連山人工調節冰川的冰雪消融試驗研究，《中國科學院蘭州冰川凍土研究所集刊》，第5號，150～162頁，科學出版社，北京，1985。　V.M.Kotlyakov，L.D.Dolgushin，PossibilityofArtificialAugmentationofMeltingbySurfaceDustingofGlaciers，TheRoleofSnowandIceinHydrology，UNESCO/WMO/IAHS，Geneva，1973. ^[1]