大区域空间热能引风量估算（兼大城市高温狂风暴雨冰雹解决方案）

大城市高温、狂风暴雨、冰雹问题：

其实是同一个系列。有同一个答案。

大城市高温积累五日左右（北京两次案例皆然），下午最热时段及稍后，形成强对流，导致狂风暴雨。

如果大城市高温上升气流太强，暖湿气流飙升到万米高空，飙升太高，就可能形成冰雹。

所以，解决方案就是：

①在高温积累四五日左右晴转多云，第四第五天下午放假停工洒水降温。

通过降温，削弱上升气流，从而削弱狂风暴雨，并尽可能避免形成冰雹。

各大城市和贵州山区可建设智能喷灌系统。高温日监测到秒速十米的上升气流时自动喷水降温。可减轻冰雹灾害。

上升气流秒速 15 米以上，可以托举住 15～20 毫米的冰雹胚胎。 在成熟的积雨云中,上升气流速度一般可达20—30米/秒,最大可达60米/秒。如直径为160毫米至180毫米的雹块,要求上升气流的速度至少为50～60米/秒,这几乎相当于12级强风的二倍。

②沥青反射率0.4至0.12左右，大城市南北向公路在暑热季用薄膜反光降温一个月效果最佳。

但每年回收是个麻烦。未来大概只会在暑热季比较长的东南大城市重点区域这样做。

附：

暖湿气流会沿着河谷逆流而上。

也就是说，方向基本固定。

除了沿海部分会在夜间逆转，其他部分略微减速。

直至引风中心。然后形成上升气流。遭遇高空干冷气流之后形成降雨。

自然状态下，这个引风中心就是分水岭本身。

而工业时代，新增引风中心就是江河沿线大城市。

大区域空间热能引风量估算：

可粗略分为三级加以说明。

①城市级。（热岛效应，局部狂风暴雨）

②省级。（方便统计）

③大区级：岭南、长江流域、黄河海河流域。（旱涝灾害，按地理气候条件划分区域）

详细说明如下：

为方便理解，并凸出工业影响，先来看城市级。

①广州。

广州建成区面积约1400平方公里。年太阳辐射量取值每平方米4.8吉焦，算得（反射率0.300595强）年吸收太阳辐射（吸热放热）量约47亿吉焦。

14×4.8×0.699405=47.000016亿吉焦

而城市反射率比较低，广州假设为0.2（薄膜反光可改善），单此一项增热14×4.8×0.1=6.72亿吉焦，增率672/47=14.297872%（薄膜反光降温后可小于此数）

年用电量约1200亿千瓦时。增热约1200×0.0036=4.32亿吉焦。增率9.2%……432/47=9.191489%

五月每平方米辐射量14.493×31=449.283兆焦，吸热14×0.45×0.7=4.41亿吉焦

五月用电量估计超120亿千瓦时。增热率9.8%……43.2/4.41=9.795918%，加上城市本身吸热量，增热率超20%，未来压缩空气储能调峰+自来水供凉可解决问题。

2021年5月广州全社会用电量111.72亿千瓦时，比2019年同期增长28.2%

广州月总辐射量最大值出现在7月份,高达510 ～550 兆焦耳/平方米。最小 值出现在2 月份,只有230 ～250 兆焦耳/平方米。

广州越秀区5月太阳辐射均值:14493 (kJ m-2 day-1) 

6月太阳辐射均值:14945 (kJ m-2 day-1) 

7月太阳辐射均值:17738 (kJ m-2 day-1) 七月每平方米辐射量17.738×31=549.878兆焦

8月太阳辐射均值:16606 (kJ m-2 day-1) 

②北京。

北京市区至延庆各地七八十千米，三级南风秒速五米，上升暖湿气流四小时左右可抵达延庆上空万米高处，形成冰雹。

2024年6月27日下午14时至17时，北京市延庆区张山营、延庆镇、沈家营、大榆树、八达岭等乡镇出现冰雹，最大冰雹直径3至5厘米。在延庆镇西关村，一平房住户家中及院内堆积了约40厘米厚的冰雹。

日期时间 气温 天气情况 风向 风力 日出 日落

20240629 23~35℃ 小雨 南风 1-3 04:49 19:47

20240628 24~36℃ 晴 西南风 1-3 04:48 19:47

20240627 24~35℃ 多云 南风 1-3 04:48 19:47（高温积累五日下午14至17时上升暖湿气流风速最大时段延庆冰雹，南距北京市区七八十千米，三级风行程约四小时）

20240626 24~35℃ 晴转多云 西南风 1-3 04:47 19:47

20240625 20~35℃ 晴 南风 1-3 04:47 19:47（开始南风高温）

20240624 20~33℃ 晴 北风 1-3 04:47 19:47

20240623 19~31℃ 晴 北风 1-3 04:46 19:47（开始回温升温）

20240622 21~34℃ 扬沙转多云 西风 1-3 04:46 19:47

20240621 22~28℃ 小雨转多云 东北风 1-3 04:46 19:46

​2024年5月30日下午15时，北京市晴转阴雨，白昼如夜，自西北向东南出现雷雨（延庆率先降雨）、大风天气，局地（门头沟）有小冰雹。大部地区出现8至10级短时大风，共有5个气象站的极大风速达12级（除海淀北安河站外，其余4站为高山站）；极大风出现在丰台千灵山（海拔427米），为37.2米/秒，达13级。

20240530 19~33℃ 小雨转晴 西南风 1-3 04:49 19:36（高温积累五日下午15时强对流天气狂风暴雨）

20240529 20~30℃ 多云转小雨 西南风 1-3 04:49 19:35

20240528 20~31℃ 晴转多云 南风 1-3 04:50 19:34

20240527 15~30℃ 晴 南风 1-3 04:50 19:33（开始南风）

20240526 14~29℃ 晴 西北风 1-3 04:51 19:32（开始升温）

20240525 12~15℃ 中雨转多云 东北风 1-3 04:51 19:32

再看省级：

①广东。

广东年平均日照时数自北向南增加,由不足1500小时增加到2100小时以上;年太阳总辐射量在4200兆～5400兆焦耳/平方米之间。 

广东面积17.98万平方公里，年太阳辐射量取值每平方米4.8吉焦，算得（反射率0.304783强）年吸收太阳辐射（吸热放热）量约6000亿吉焦。2023年广东用电量8502亿千瓦时，增热30.6亿吉焦。光伏2522.3万千瓦，面积约2.5亿平方米，年发电量约250亿千瓦时，增热约0.45亿吉焦。

1798×4.8×0.695217=6000亿吉焦

250×0.0036=0.9亿吉焦，发电效率20%，增热按10%算得0.45亿吉焦

1798×0.516447×0.7=650亿吉焦

五月份约650亿吉焦，用电量约750亿千瓦时，增热约2.7亿吉焦。大小公路面积约15亿平方米，增热约1.75亿吉焦。光伏面积2.5亿平方米，增热约0.1325亿吉焦。三项合计增热约4.5825亿吉焦

750×0.0036=2.7亿吉焦

15×0.53×0.22=1.749亿吉焦

2.5×0.53×0.1=0.1325亿吉焦，两种算法误差不小，按发电量算法放热量小于此数

②贵州。

贵州省位于云贵高原，境内地势西高东低，自中部向北、东、南三面倾斜，平均海拔1100米左右。年平均太阳总辐射在3149.16-4594.8 MJ/m2之间,全省年平均总辐射为3615.72 MJ/m2，中部及以西较高，六盘水五月每平方米约497兆焦。面积176167平方千米。岩溶地貌（出露）面积109084平方千米，占全省国土总面积的61.9%，山地面积为108740平方千米，占贵州省土地总面积的61.7%，二者叠加，下午最热时段极易形成超强上升气流，不到十五分钟即可上升至万米高空，导致冰雹频发。

春季出现得最多，占全年总雹日的70.6%；从月份来看，4月份最容易出现冰雹，其次是3月份；就气候背景来看，全省降雹区域主要集中在省的中西部地区；就冰雹天气年平均天数而言，六盘水在2天以上。全省年平均出现天数最多的地区为晴隆（2.8天）。1981年冰雹日数最多为，全省年累计冰雹日数为169天；2017年全省年累计冰雹日数仅有23天，为历史最低。（石漠化治理效果显著，但用电量飙升有所抵消。减少高温日下午用电量可减轻冰雹灾害）

从2012年到2022年，贵州石漠化面积从3.02万平方公里减少到1.7万平方公里以下，减幅达43%（加强治理可进一步减轻冰雹灾害）

2023年贵州省发电量2271.4亿千瓦时，火力、水力、风力及太阳能发电量分别为：1668.8亿千瓦时、365.3亿千瓦时、119.8亿千瓦时、117.09亿千瓦时。用电量1779亿千瓦时，“黔电送粤”401.3亿千瓦时。（高温日下午放假停工，电力外送可减轻冰雹灾害）

四月发电量179.8亿千瓦时，估计用电量约140亿千瓦时。（高温积累三五日下午可放假停工洒水降温减少冰雹灾害。）

2023年底贵州累计光伏装机容量1643.7万千瓦，发电1170900/1643.7=712.356269小时（光伏发电外送可减少本地放热量，略微减轻冰雹灾害。但光伏板本身放热量也不小，在下午最热时段用薄膜反光降温可进一步减轻冰雹灾害）

贵州省六盘水市钟山区太阳辐射量

3月太阳辐射均值：13415 (kJ m-2 day-1)高空干冷气流更多，但地面上升气流不如四月

4月太阳辐射均值：16106 (kJ m-2 day-1)贵州冰雹最多月份。喀斯特山区高温形成超强上升气流，遭遇高空干冷气流，形成冰雹

5月太阳辐射均值：16045 (kJ m-2 day-1)

6月太阳辐射均值：15280 (kJ m-2 day-1)

7月太阳辐射均值：16476 (kJ m-2 day-1)

8月太阳辐射均值：16953 (kJ m-2 day-1)

9月太阳辐射均值：14123 (kJ m-2 day-1)

……

关于道路和光伏。

沥青反射率0.4至0.12左右，大城市南北向公路在暑热季用薄膜反光降温一个月效果最佳。

但每年回收是个麻烦。未来大概只会在暑热季比较长的东南大城市重点区域这样做。

全国建成区面积八万平方公里，公路面积约一万平方公里，南北向约五千平方公里。

东南大城市南北向公路估计有一千平方公里左右，即100亿平方米。

另一种设想是，未来可能在部分（中西部地区大城市）道路上方架设光伏，略微提高反射率。

普通光伏板反射率约16至22%，发电效率20%左右，则有约60%光能转化为热能。

反射率：

新雪0.9至0.8海冰0.7至0.5融雪水0.4沉降炭黑颗粒脏雪0.2，东帕米尔高原一月最大值0.58七月最小值0.24，白云0.8海面约0.06乌云密布伸手不见五指0，沙漠0.4普通裸露土0.17，绿草地0.25落叶林0.18至0.15夏季针叶林0.15至0.09，新铺设沥青路面和森林火灾遗留炭黑0.04陈旧沥青0.12新筑混凝土0.55