利用太阳能人工调节气候的方法及装置的制作方法

专利名称：利用太阳能人工调节气候的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及影响天气条件的装置或方法领域，特别是一种利用太阳能调节大型水体温度 或调节水体蒸发量从而控制空气含水量，进而调节气候的方法及装置。
背景技术：
众所周知，由于温室气体效应以及全球气候变化，气候异常造成的灾害性影响越来越严重。我国国土面积辽阔，地形复杂，跨多个温区，随季节变化，各地的降水情况变化很大， 降水分布不均，往往是南涝北旱，夏秋涝、冬春旱。在我国北方和西北部地区，冬春季降水较少，干旱是主要灾害。这主要是因为冬春季北 方气温较低，陆地和海洋的水分蒸发量均大幅减弱，无法为内陆地区降水提供足够的水汽供 给。尤其由于西北部地区植被覆盖率较低，春季往往又是土地沙化严重的季节，容易发生沙 尘暴等灾害性天气，给人类的正常生产生活，甚至生命安全带来极大危害。 .在我国南方和东南沿海，夏秋季多台风，南方夏秋季多涝，是因为夏季强劲的东南季风 将潮湿的东南洋面上形成的富含水汽的空气云团带至我国南方，并一直到江淮流域所致。最近几年，由于人类生产活动造成的植被减少，尤其是对自然湿地的破坏，造成内陆水 分涵养能力下降，加之全球气候变暖，这种趋势更加恶化，极端灾害天气发生更加频繁，而 且在全球范围内异常，如几年前美国的卡特琳娜台风，2008年春节前后我国南方出现的雨雪 凝冰灾害，这些灾害造成的短期财产损失就达上千亿元，长期影响造成的损失更是无法统计。要想改变现状，除了降低温室气体排放、植树造林、退耕还林、退耕还湖、退牧还草等 长效管理措施外，目前尚无有效且经济可行的技术方法，而这些措施也远水不解近渴。因此，为了应对目前气候变化对人类的挑战，人类迫切需要一种根据需要，在一定时间 内有效调节特定区域内气候的技术和方法，而且这种技术应该是可以控制的、经济可行的和 环境友好的，基本不额外消耗电力和燃料，不产生温室气体排放，不损害动植物。发明内容本发明的目的在于提供一种利用太阳能人工调节气候的方法，利用该方法可以实现调控 大型水体温度，或在一定条件下调节特定区域内空气的含水量，进而改善相应区域的气候。 本发明的另一个目的在于提供一种利用太阳能人工调节气候的装置。本发明还有一个目的在于一种利用太阳能人工调节气候的方法和装置的应用，将该方法 和装置直接或间接用于防治干旱、土地沙漠化、植被退化、沙尘暴、洪涝、台风、雨雪雾雹、 冰冻、霜冻、冰川消融、地下水位降低、淡水资源短缺、蓝藻泛滥或赤潮泛滥以及其它气候 灾害。本发明利用太阳能人工调节气候的方法是这样实现的，根据气候调节需要，将利用太阳 能人工调节气候的装置放入面积在10000001112以上的大型水体中，利用该装置，在阳光照射的 时间段内控制水体对太阳能的吸收或反射，从而调节一定区域内的空气含水量或水温。本发 明中所述的大型水体包括面积在1000000m2以上的人工湖泊、水库、天然湖泊、江河、近海或 海洋等天然或人工水体。根据用途不同，本发明利用太阳能人工调节气候的方法包括如下应用模式(1) 所述利用太阳能人工调节气候的装置为太阳能反射装置，根据气候调节需要， 将太阳能反射装置布设在大型水体的水面上，在阳光照射的时间段内将照射到 反射装置上的阳光反射回大气层，以减少水体蒸发或吸收太阳能；(2) 所述利用太阳能人工调节气候的装置为太阳能吸收装置，根据气候调节需要， 将太阳能吸收装置布设在大型水体中，在阳光照射的时间段内利用太阳能吸收 装置强化水体对太阳能的吸收，以加热太阳能吸收装置附近的水体；(3) 所述利用太阳能人工调节气候的装置为太阳能蒸发装置，根据气候调节需要， 将太阳能蒸发装置布设在大型水体表面，在阳光照射的时间段内，利用太阳能 蒸发装置吸收太阳能，加热太阳能蒸发装置中的水，使水快速蒸发，调节一定 区域内的空气含水量。在应用时，为提高加热功率或水的蒸发功率，还可以利用飞艇、热气球等飞行器或借助 高大建筑、山体等物体为载体在大型水体附近的高处、高空或太空设置高位阳光反射装置， 将阳光反射或聚焦至大型水体上的太阳能反射装置、太阳能吸收装置或太阳能蒸发装置上。基于本发明利用太阳能人工调节气候方法的三种应用模式所述的原理，每一种模式根据 使用地区具体条件不同，又可以有不同的具体操作方法，例如，利用太阳能蒸发装置布设在 目标地区上风向的大型水体表面，根据气候调节需要，在阳光照射的时间段内，利用太阳能 蒸发装置吸收太阳能，使水快速蒸发，产生的大量水蒸气经自然风传送至目标地区上空，可 以改善目标地区的气候，或在目标地区实施人工降水；对于无大型水体的地区，可以先在目 标地区通过人工引水蓄水形成大型湖泊，根据气候调节需要，在湖泊水体表面布设太阳能蒸 发装置，在阳光照射的时间段内，利用太阳能蒸发装置吸收太阳能，使水快速蒸发，提高目标地区附近上空的空气含水量，可以实现改善区域气候，或在目标地区附近实施人工降水。在人工引水构筑大型湖泊时，优先以太阳能发电、风力发电、生物发电以及其它环保能 源或峰谷电力为动力人工引海水至目标地区，蓄水形成大型咸水湖泊。本发明利用太阳能人工调节气候的装置包括漂浮体，漂浮体上设有功能层，该装置由多 个带有功能层的漂浮体组成。漂浮体和功能层也可以由同一材料一体化制成。根据用途不同，功能层可以为吸热层，吸热层由吸热材料构成，吸热层位于漂浮体上表 面或/和下表面，或者覆盖整个漂浮体表面；功能层还可以为反射层，反射层表面设有反射膜， 反射层位于漂浮体上表面或/和下表面，或者覆盖整个漂浮体表面。为防止水体的侵蚀，提高 耐久性，可以直接利用拒水材料加工功能层或/和漂浮体，或者在功能层或/和漂浮体材料中 混入拒水材料，或在功能层或/和漂浮体表面设置拒水薄膜。由于不同功能层可以实现不同用 途，还可以在漂浮体的上下两面均设置功能层， 一面为吸热层，另一面为反射层，这样获得 的本发明利用太阳能人工调节气候的装置既可以用于吸收太阳能，也可以用于反射太阳能。所述吸热层可以由毛毡、布、活性炭或其它带有毛细微孔的深色材料构成；可以由导热 率高的金属薄板或金属箔构成，其表面优先为黑色或设有太阳能选择吸收层；也可以由非金 属薄板或薄膜构成，其表面优先为黑色或设有太阳能选择吸收层。所述反射膜设在金属薄板 或金属箔的表面，或高分子薄板或高分子薄膜的表面。所述漂浮体至少局部采用空腔结构，或/和采用比重小于水且不溶于水的轻质材料或轻质 隔热材料，如橡胶、聚苯材料、防水的聚氨脂材料或其他防水发泡材料等，借助空腔结构， 还可以利用充气等技术手段控制漂浮体的浮力。由于铺设面积很大，本发明利用太阳能人工 调节气候的装置包括多个漂浮体，为了便于收藏、运输和在水体中布设，漂浮体及其表面的 功能层可以加工成可收巻或可折叠的垫体，垫体之间通过联接装置彼此相连；所述联接装置 包括卡口、绳索、扣件、锁链或紧固件。因为垫体面积较大，为防止海浪将垫体撕裂，漂浮 体选用弹性材料，相应的如果功能层面积较大时也应该选用弹性材料或延展性好的材料，漂 浮体之间的联接装置也可以选用弹性材料。此外，为防止风浪将垫体堆巻成一团，可以在垫 体周边设置支撑框架或其他张紧装置(如张紧绳等)，使垫体始终保持最大有效工作面积。为 折叠方便，还可以在漂浮体上设置各种形状的凹槽。对于单独应用的漂浮体也可以加工成球 形、桶形、胶囊形、圆片形、方形、多边形及其它扁平形状。漂浮体或/和功能层也可以由可在一定时间段内自动降解的材料制成，这样可以减少回收 环节，应用更加方便。漂浮体的大小和形状应考虑动物环境友好设计，防止其降解前后被动 物吞入或吸入，或缠绕卡住动物，尤其是被动物吞入后堵塞其消化系统。用于蒸发用途时，浮漂体上设置储水槽，储水槽底部设置至少一个与水体连通的补水孔, 或在浮漂体上设置补水系统。补水系统包括以风力直驱、太阳能发电、风力发电、峰谷电或 蓄电池电力为动力驱动的水泵及管路。为了便于控制漂浮体在水体中的具体位置深度，还可以在漂浮体上设置深度调节装置， 深度调节装置包括配重、悬链、浮筒或其组合。利用深度调节装置来实现漂浮体局部位于水 体中或整体位于某一深度的水体中。此外，为了便于固定位置，防止被风浪巻走，漂浮体上 设有定位装置，定位装置为锚固装置、锚固系留装置或牵引装置。例如可以利用铁锚定位， 或利用船只牵引定位，或利用框架结构系留定位，或在水体中设置固定的结构，再将本发明 装置与固定结构连接在一起。为增强本发明装置的实用性、舒适性和安全性，本发明利用太阳能人工调节气候的装置 还可以包括交通警示标志、GPS定位系统、气象系统、发电系统、生活平台、控制中心或卫 星通讯系统，或其组合。对于太阳能反射装置，为了利用反射掉的太阳能，还可以设置光伏 发电装置或蒸汽发电装置，可将功能层反射聚焦至一处或多处，并在聚焦处设置光伏发电装 置的光伏发电元件或蒸汽发电装置的蒸汽发生元件。为提高加热功率或水体蒸发功率，本发明利用太阳能人工调节气候的装置还包括在大型 水体附近的高处、高空或太空设置的高位阳光反射装置，高位阳光反射装置将照射在其上的 阳光反射至水体上的功能层上，可以提高加热功率或蒸发功率。所述高位阳光反射装置除包 含诸如反射镜等基本的光反射元件以外，还可以包括交通警示装置、GPS定位系统、气象系统、通讯系统、位置及姿态控制系统、悬浮装置、系留装置、牵引系统或光伏发电系统，或 其组合。高位阳光反射装置利用飞艇、热气球等飞行器进行布设定位或借助高大建筑、山体 等物体为载体进行设置。本发明利用太阳能人工调节气候的装置，工作时主要应用在水体中，因此在漂浮体选材 时应尽可能选用防水、耐腐蚀的材料。又由于在使用时必须要有足够大的工作面积才能达到 满意的效果，因此当漂浮体设置成垫状结构时，应当优选延展性好，较柔软，有一定强度和 韧性的材料，保证易于折叠、收巻或收拢，以满足布设、回收、收藏以及运输等环节的共同 需要。此外，本发明利用太阳能人工调节气候的装置的选材，应优先选用环保材料，所属各 种设备优先以太阳能、风能等环保能源为动力。本发明利用太阳能人工调节气候的方法及装置，通过控制大型水体对太阳能的吸收或反 射，可以实现人工控制水体温度，或者人工控制水体的蒸发量，从而实现调节气候，改善生 活环境，减少灾害性天气，防止土地继续快速沙漠化的作用。本发明原理简单，经济实用， 易于操作，而且实施过程无污染，经济效益和社会效益都十分巨大，为当前日趋严峻的土地沙漠化等关乎国计民生的世界性气候难题提供了一个简便易行的解决方法。


图1为本发明利用太阳能人工调节气候装置的应用示意图之一。图2为本发明利用太阳能人工调节气候装置的结构示意图之一。图3为本发明利用太阳能人工调节气候装置的应用示意图之二。图4为本发明利用太阳能人工调节气候装置的结构示意图之二。图5为本发明利用太阳能人工调节气候装置的应用示意图之三。图6为本发明利用太阳能人工调节气候装置的应用示意图之四。图7为本发明利用太阳能人工调节气候装置的结构示意图之三。图8为本发明利用太阳能人工调节气候装置的结构示意图之四。图9为本发明利用太阳能人工调节气候装置的结构示意图之五。图10为本发明利用太阳能人工调节气候装置的结构示意图之六。图11为本发明利用太阳能人工调节气候装置的应用示意图之五。
具体实施方式
实施例一如图1、图2所示，本发明利用太阳能人工调节气候的装置为太阳能蒸发装置，包括漂 浮体1和功能层，功能层为吸热层2，吸热层2贴合在漂浮体1上表面。其中，漂浮体1由 轻质弹性隔热的防水发泡材料构成，吸热层2由表面设有吸热涂层的铝箔构成。漂浮体l和 吸热层2制成垫体。为减轻自重以方便运输，在漂浮体1中设置封闭的空腔结构7，由于设 置了空腔7，还可以节省材料，有利于降低成本并增加垫体的浮力。漂浮体1上间隔设置有 多个储水槽3，储水槽3为V型槽，储水槽3底部设置有多个与下方水体5连通的补水孔4。 漂浮体1上还设置有深度调节装置，在此深度调节装置为配重6，利用配重6可以控制垫体 在水体中浸没的深度。由于铺设面积较大，太阳能蒸发装置包括多个漂浮体1及吸热层2构 成的垫体，相邻垫体间通过联接装置彼此相连，所述联接装置为绳索8。当然，除绳索外， 利用设置卡口、扣件、锁链或紧固件也可以很好地实现连接的目的。应用时，根据调节气候的需要，在目标地区上风向的大型水库表面利用船只布设太阳能 蒸发装置，布设面积可以为l-10平方公里，通过预先设定的配重6使漂浮体部分浸没于水体 5中，这样水体5就会通过储水槽3侧面以及补水孔4进入到储水槽3内。由于吸热层2的 存在，可以大量吸收太阳光的热能，又由于隔热的漂浮体1的存在，热量无法传递给下方水体，因此加速了储水槽3内、吸热层l上方的水体蒸发，使水分的蒸发量大幅提高。储水槽 3内的水分蒸发的同时又不断通过储水槽3的两个开放端及补水孔4得到补充。这样就形成 了一个不间断的水分蒸发补充循环过程。产生的大量水蒸气增加了太阳能蒸发装置上方空气 的含水量，所形成的湿润空气再经风媒传输至目标地区上空，就可以提高目标地区的空气含 水量，改善当地气候；或者利用大量水蒸气上升形成云团，当云团随风漂移到目标地区上空 吋，再利用人工降水技术实施降水，以缓解当地早情，或作为消防、森林灭火等其他用途。由于漂浮体1及吸热层2均采用了轻质柔性材料制成，因此所得垫体可以方便的折叠、 收拢或收巻，回收、运输、收藏及布设都十分方便，当然也可以在漂浮体1上另设用于折叠 或收巻的凹槽。为防止被风浪巻走，漂浮体1上还设有定位装置，所述定位装置为垫体周边 设置的锚固装置，利用若干铁锚9实现其在水体5中的定位。除铝箔外，吸热层还可以由其他导热能力强的金属薄板或金属箔构成，为提高吸热效率， 其表面优先为黑色或设有太阳能选择吸收层。由于漂浮体1中设置有空腔结构7，为便于收藏和运输，应用时可以在空腔内注入空气， 使漂浮体体积膨胀，增加并控制漂浮体的浮力，回收时可以将气体排出，使漂浮体体积大幅 縮减，这样可以使本发明装置体积更小，重量更轻，使用及保管起来更加方便。但是，由于 充气式的垫体重量较轻，为防止风浪将垫体掀翻或堆巻成一团，可以在垫体周边设置支撑框 架或充气框架，使垫体充分展开，始终保持最大有效工作面积。实施例二如图3、图4所示，与实施例一的不同在于，本发明所述装置设置于近海，漂浮体设置 面积为10-100平方公里，分为多组，吸热层2采用黑色毛毡材料，为提高漂浮体l及吸热层 2的耐水体侵蚀能力，在漂浮体1材料中添加拒水材料，在吸热层2的表面设置拒水膜14。 此外，漂浮体1上设置半圆形储水槽3，为防止被风浪巻走，漂浮体1上还设有定位装置， 所述定位装置为垫体周边设置的牵引装置，利用若干条船舶IO配合缆绳牵引定位实现垫体在 水体5中的限位。为了保证储水槽3内的水蒸发后可以得到及时的补充，在船舶10上还设有 补水系统，补水系统包括水泵11及其配套管路12，管路12的出水管采用轻质软橡胶管，橡 胶管置于多个漂浮体1上，且表面带有一些小孔，利用水泵11抽水经管路12送至漂浮体1 上，并由其表面小孔流出，最终汇集到漂浮体1上设置的储水槽3内，实现补水过程。出于经济及环保的双重考虑，补水系统的水泵以风力直驱、太阳能发电、风力发电、峰 谷电或蓄电池电力为动力驱动。而且补水系统可以采用间隔补水的方法，在船舶10上设置气 象系统13，利用气象系统监测垫体表面温度或空气含水量，从而掌握水体蒸发速度，自动调 整水泵的开启和关闭时间间隔，实现按需补水。另外，还可以在船舶IO上设置GPS定位系统15和控制中心及卫星通讯系统16，当太阳能蒸发装置的位置出现较大偏移或者风向发生变化 时，利用GPS定位系统15和控制中心及卫星通讯系统16进行导航，依靠牵引船舶10将太阳 能蒸发装置重新布设在预定工作位置或调整其位置始终在目标地区的上风向。需要指出的是，当大型水体中还有其他船只作业行驶时，为防止发生事故，本发明利用 太阳能人工调节气候的装置中还应包括交通警示装置17。除实施例中所述储水槽形状外，储水槽还可以设置成其他形状，如矩形、瓦楞形、波浪 形等，也都可以实现同样的效果。此外，也可以在吸热层材料中混入拒水材料，或在漂浮体 表面设置拒水薄膜，也都可以很好的实现防止水体侵蚀的作用。吸热层除采用黑色毛毡材料 外，还可以采用黑色的布、活性炭或其它带有毛细微孔的深色材料，也可以实现良好的吸热 效果。如果在干旱季节将本装置布置于渤海湾和黄海海面，漂浮体布设总面积为10-10000平方公里，可以根据风向不同，向东北、华北、西北和山东、中原等地上空输送大量湿润空气， 并部分形成半自然降水，如果需要在某目标地区人工降水，可借助人工降水技术降水。通过 此技术，可以缓解东北、华北、西北和山东、中原等地的旱情，补充淡水，提高该地区的地 下水位和空气含水量，进而增加目标地区的绿色植被，改善植被的涵养水分能力和气温调节 平衡能力，形成良性循环。如果在冬季根据风向在北极冰川周围上风地区水面大量布设太阳能蒸发装置，可以向北 极冰川上空输送大量湿润空气团，与极地冷空气相遇后，将在极地冰川上空形成降雪，储存 大量冷能，减缓冰川的加速消融。同理，冬季上风向时在印度洋上布设太阳能蒸发装置，可 以为青藏高原冰川补充降雪。 实施例三如图2、图5所示，与实施例一的不同在于，大型水体5是人工修筑引水管道18引沿海 海水19在内陆蓄水形成的大型咸水湖泊，湖泊位于内陆腹地的沙漠地区，距沿海可达1000 公里及以上，湖面面积可达数平方公里，乃至数百平方公里。在大型咸水湖泊的水体5表面 的2/3水面布设太阳能蒸发装置，在阳光照射的时间段内，利用太阳能蒸发装置吸收太阳能， 使水快速蒸发，提高目标地区附近上空的空气含水量，可以实现改善区域气候，改善地面植 被例如树木20等的生存环境，可以有效治理土地沙化，甚至可将变沙漠为绿洲。在人工引水构筑大型咸水湖泊时，可以以太阳能发电、风力发电、生物发电以及其它环 保能源或峰谷电力为动力人工引海水至目标地区，过程中采用多级泵站35提升，采用明渠或 暗管输送。尽量不要使用燃料或商品电力引水，额外产生温室气体排放，以有利于可持续发展。可以优先利用象罗布泊那样已经干涸的天然湖床。湖底设防水层，防止海水渗入地下， 造成周围地下水或土壤盐碱化。为提高经济收益，还可以设置浓縮后的海水收集系统，将蒸 发浓縮后的海水(卤水)收集，作为工业原料。如果在罗布泊引海水形成人工湖，并冬季在天山冰川的上风向设置太阳能蒸发装置，还 可向天山冰川补充降雪，防止天山冰川消融退化。实施例四如图6、图7所示，本发明利用太阳能人工调节气候的装置为太阳能吸收装置，包括漂 浮体1和功能层，功能层为吸热层2，吸热层2热合在漂浮体1上、下表面。其中漂浮体1 由耐腐蚀的发泡橡胶材料构成，具有较好的隔热性能(如果采用黑色橡胶，可兼做吸热层)， 吸热层2由黑色塑料柔性薄板构成，为增强太阳能吸收能力，在黑色工程塑料薄板表面还设 置有太阳能选择吸收涂层25。为了便于运输、收藏、回收和布设，将漂浮体1和吸热层2制 成易于收巻或收拢的垫状。应用时，根据调节气候的需要，利用船只在湖泊中布设太阳能吸收装置，由于铺设面积 大，为便于布设，太阳能吸收装置包括多个漂浮体1及吸热层2组成的垫体，垫体之间通过 联接装置相连，本例中所述联接装置为扣件26。漂浮体加配重后略重于水，因此可以通过深 度调节装置使垫体保持在一定深度的水中，调节装置包括漂浮体1上设置的悬链22和浮桶 21。由于吸热层2的存在，可以大量吸收太阳能，又由于具有隔热性能的漂浮体1的存在， 所吸收的热量无法传递给下方水体，因此会迅速使太阳能吸收垫上方及附近的水体温度上升， 使水体5的表层温度升高，进而调节气候。利用这种方法加热水体，可以实现冬季在北方地区进行热带鱼养殖或其他热带水产品养 殖等活动，创造更多的经济效益。利用这种方法，在港口周围附近大面积布设太阳能吸收装置，可以使港口在冬季不冻(但 应避开航道)。利用这种方法，冬季和春季在渤海湾和和黄海海面大面积(10-100000平方公里)设置 太阳能吸收装置，可以提高该地区海水表面温度，提高海水蒸发速度，从而提高山东半岛、 东北和华北地区的空气含水量，提高降水频率，改善我国北方干旱气候，.并在一定程度上遏 制我国北方沙尘暴天气。与太阳能吸收装置相比，太阳能蒸发装置的影响快捷，影响显现较快，影响停止也较快， 最快可在当日显现，属于短期调节干预措施；太阳能吸收装置的影响显现相对缓慢，对水温 的影响可在数日后开始显现，对气候的影响在数周后显现，而且干预周期长，影响可滞后数月，因此一定要通过准确的气象数学模型，计算好提前量，使之始终为我所用，不失控为害。为了水体循环方便，相邻垫体间可以保持一定间距。为防止垫体被风浪巻走，还可以在 太阳能吸收垫周边设置锚固系留装置，利用缆绳27将太阳能吸收装置的垫体系在湖泊中预设 的固定桩28上实现其在水体5中的限位。当然也可以利用铁锚来实现其在水体5中的限位。本发明利用太阳能人工调节气候的装置还包括利用热气球23在高空设置的高位阳光反 射装置24。利用高位阳光反射装置24将阳光反射或聚焦至大型水体上的太阳能吸收装置上， 就可以大大提高加热效率，更充分的利用太阳能。所述高位阳光反射装置24除包含诸如多片 反射镜等基本的光反射元件以外，还可以包括交通警示装置、GPS定位系统、气象系统、通 讯系统、位置及姿态控制系统、悬浮装置、系留装置、牵引系统或光伏发电系统，或其组合 (图中未完全示出)。利用气球作为悬浮装置，利用光伏发电驱动的螺旋桨作为牵引系统，纠 正高空气流引发的位置漂移，借助GPS定位系统，将高位阳光反射装置静止悬浮在空中相对 地面固定的位置，并维持反射镜组的定向反射姿态，使阳光始终以最佳的角度反射到水面上 太阳能反射装置的反射层上。除利用热气球23外，还可以借助高大建筑、山体等物体为载体设置高位阳光反射装置。 基于这种原理，高位阳光反射装置还可以应用于太阳能蒸发装置，利用飞艇、热气球等飞行 器或借助高大建筑、山体等物体为载体在大型水体附近的高处、高空或太空设置高位阳光反 射装置，将阳光反射或聚焦至大型水体上的太阳能蒸发装置上，就可以大大提高水的蒸发功 率。除黑色工程塑料薄板外，吸热层也可以由其他非金属薄板或薄膜构成，优选的其表面为 黑色或设有太阳能选择吸收层。另外，由于漂浮体的上下表面均设置了吸热层，因此所形成 的垫体无正反面之分，可以随意布设在水体中，使用起来更加方便。实施例五如图8所示，本发明利用太阳能人工调节气候的装置为太阳能反射装置，包括漂浮体1 和功能层，功能层为反射层29，反射层29热合在漂浮体1上表面，漂浮体l由轻质耐水的 聚乙烯发泡薄膜制成，反射层29由高反射率铝箔构成，铝箔表面加工成镜面反射面，为防止 因为水腐蚀或赃物沉积降低反射率，并提高漂浮体的耐撕裂强度，铝箔表面再覆设一层耐撕 裂的防水拒水薄膜。为了便于运输、收藏、回收和布设，将漂浮体1和反射层29制成易于收 巻或收拢的垫状。应用时，根据调节气候的需要，在近海海面利用船只布设太阳能反射装置，与太阳能蒸 发装置相似，为防止风浪将太阳能反射垫体巻走或掀翻，可以在太阳能反射垫上设置配重或锚固装置。为确保其反射功能不受影响，应保证至少反射层29位于水面以上，在阳光照射的 时间段内，利用功能层的反射作用将太阳能反射回大气层以减少其下方水体吸收太阳能或蒸 发，防止水体温度升高。除本例中提到的铝箔作为反射层外，反射层还可以采用其他材料的金属薄板或金属箔， 以及高分子薄板或高分子薄膜，反射膜也可以采用与反射层材料不同的镜面反射镀层或者涂 层，如镜面镀银或镀镍等。相应的，镜面反射面或镜面反射层设置在金属薄板或金属箔的表 面，或者高分子薄板或高分子薄膜的表面，也可以获得同样的效果。值得一提的是，利用废 CD盘做为反射层，可以变废为宝，提高经济效益和环保效益。与太阳能蒸发装置或太阳能吸收装置相似，为了便于固定位置，防止被风浪巻走，漂浮 体上设有定位装置，定位装置为锚固装置、锚固系留装置或牵引装置。例如可以利用铁锚定 位，或利用船只牵引定位，或在水体中设置固定的结构，再用索链将本发明太阳能反射装置 与固定结构连接在一起。为使用方便、舒适、安全，本发明太阳能反射装置还可以包括交通 警示标志、GPS定位系统、气象系统、发电系统、或卫星通讯系统，或由其组合成为生活及 控制平台。由于在之前的实施例中已有具体应用的描述，在本例中不再进行图示重复描述。此举降低了漂浮体以下海水的温度，因此应用这种技术方法还可以实现在一定程度上降 低夏季沿海地区的气温。值得一提的是，为更加充分地利用能源，可以将太阳能反射装置的反射聚焦在一处或多 处，然后在功能层反射聚焦处设置光伏发电装置或蒸汽发电装置。这时利用高位阳光反射装 置就可以大大提高发电功率。另外，为提高耐海水侵蚀能力，还可以利用在漂浮体及反射层中添加拒水材料或者直接 利用拒水材料来制造。漂浮体及反射层的表面也可以增设拒水膜。此外，在我国东南沿海及江淮流域，由于附近洋面及内陆湖面在夏季水蒸发活跃，降水 过于频繁，往往造成洪涝灾害，利用本发明，可以在洪涝发生之前，将反射装置大量布设在 东南沿海附近海面或洋面(夏季季风上风向)，可以大幅减缓水汽蒸发，减少到达目标地区空 气中的水汽含量，从而降低降水量，减少或防止洪涝灾害发生。实施例六如图9所示，与实施例五的不同在于本发明利用太阳能人工调节气候的装置除设置成垫 体以外还可以设置成球状，包括漂浮体1和反射层29，反射层29的表层加工成光滑镜面用 于强化反射功能。其中飘浮体10及反射层均采用能够在一定时间内(例如一周内)自动降解 且降解后对环境无害的材料制成。当台风在海洋中形成后，根据气象预测，在其向陆地移动途经的海洋水体5表面上大量 设置球状太阳能反射装置，由于反射层的存在，可将阳光反射回大气层以减少其下方水体吸 收太阳能和蒸发，防止水体温度升高，减少水体与其上方空气的能量交换，这样就可以大幅 削弱台风经过时所能获得的能量补充，削减台风的强度，使台风登陆时给沿海地区生产生活 带来的危害降低。使用时，可以利用橡胶围圈或渔网等工具将球状太阳能反射装置围在一定 的区域内，以防止其被风浪巻走，保证反射太阳能的效果。如果能够根据气象预报利用本例 中所述太阳能反射装置在台风育成的前期或初期进行控制，效果会更好。本例中所采用的可自动降解材料优选环保材料，同理，本发明利用太阳能人工调节气候 的装置中的太阳能蒸发装置及太阳能吸收装置也可以使用可自动條解的材料来加工制造，并 且也可以加工成球状单体。除本例中所提到的球状外，漂浮体也可以加工成桶形、盒形、胶 囊形、圆饼形或其它扁平形状，都可以获得同样的效果。由于布设方便，布设面积可达1-100 平方公里，降解时间可以为1周至一个台风季度。除减小台风危害外，本发明装置还可以用于其他用途，例如，针对我国南方夏季湖泊蓝 藻生长活跃，渤海湾夏季红藻活跃，危害环境，可将上述带有反射层的漂浮体，用飞机批量 抛洒于目标地区海面、湖面之上，减少水体对阳光的吸收，从而降低水中藻类的光合作用强 度，防止藻类泛滥。实施例七如图IO所示本发明利用太阳能人工调节气候的装置，包括漂浮体l和功能层，其中功能 层包括漂浮体上1表面设置的吸热层2，以及下表面设置的反射层29，设置吸热层2 —侧的 漂浮体上还设置有储水槽3。漂浮体1及其表面设置的吸热层2和反射层29构竭垫体。根据调节气候的需要不同，分别将不同的功能层朝向太阳，并利用配重6调整垫体浸没 在水体5中的深度，就可以将这种利用太阳能人工调节气候的装置分别作为太阳能吸收装置、 太阳能蒸发装置或太阳能反射装置使用。例如以图IO所示状态应用时，该装置相当于太阳能 吸收装置，可以用于加热水体5;如果减轻配重，使储水槽3部分位于水体5的水面下时， 该装置相当于太阳能蒸发装置，可以用于提高水分蒸发量，进而提高空气含水量，调节气候； 如果将反射层29所在一侧翻转至上方，并通过调整配重6使反射层29位于水体5的液面上 方，则此时该装置相当于太阳能反射装置，可以用于反射太阳能，减少其下方水体对太阳能 的吸收和蒸发，进而控制水体温度，调节气候。实施例八本发明中漂浮体与功能层并非一定要贴合成一体，如图11所示，本发明利用太阳能人工调节气候的装置为太阳能反射装置，太阳能反射装置包括外部设有塑料框架36的漂浮体，功 能层为反射板37，反射板37铰接在漂浮体的塑料框架36上，可以随时调整角度。应用时，在大型水体上设置太阳能反射装置，利用反射板37将太阳能反射回大气中，减 少水体5对太阳能的吸收量，从而防止水体吸收太阳能升温或大量蒸发。此外，为更加充分 地利用太阳能，通过调整反射板37的偏转角度，将阳光反射聚焦在同一位置，并在反射板 37反射聚焦处设置光伏发电装置38 (或蒸汽发电装置)进行发电。基于此原理，如果在沿海附近或内陆湖面上设置本实施例太阳能反射装置，根据驱雾消 云(雨雪雹)需要，在云雾团前峰到达之际，调整反射板37，将阳光反射聚焦至云团或雾团， 云团在聚焦后的强光照射下，雹核冰滴变为水滴，实现消雹消雪目的；水滴会由大变小，会 进一步汽化，变为透明，实现消雨消雾消霜的目的。如果将高位阳光反射装置的阳光也直 接_一或通过水面上的太阳能反射装置间接地聚焦至云雾团，可以加速强化上述过程。如果 将高位阳光反射装置的阳光直接聚焦至地面云团顶部，可以不受云雾团的遮挡，在云雾团到 达目标地区前后均可持续消云消雾。利用本方法可以大面积消云消雾，或为机场、高速公路、 航道、港口、体育场馆等特定设施周围消云消雾，保证设施的正常运行，以及文体活动尤其 如奥运会的正常举行。本发明利用太阳能人工调节气候的方法及装置，通过控制大型水体对太阳能的吸收或反 射，可以实现人工控制水体温度，或者人工控制水体的蒸发量，从而实现调节气候，改善生 活环境，减少灾害性天气，防止土地继续快速沙漠化的作用。本发明原理简单，经济实用， 易于操作， 一切皆巧妙地利用地球万物能量之源、取之不尽、洁净环保的太阳能为能源，以 孕育地球上万物的水为载体，将水变为蒸汽，尤其是可以将大量海水变为淡水蒸汽，再借助 大气之自然流动，将水汽携带之人类需要的地方，阻隔于不需要的场合，而且实施过程无污 染，经济效益和社会效益都十分巨大，为解决当前日趋严峻的干旱、土地沙漠化、植被退化、 沙尘暴、洪涝、台风、暴风雪、冰川消融、地下水位降低、淡水资源短缺、蓝藻泛滥、赤潮 泛滥等一系列全球关注的全球气候异常难题提供了一系列直接或间接、简便易行的解决方法。
权利要求
1、一种利用太阳能人工调节气候的方法，其特征在于根据气候调节需要，将利用太阳能人工调节气候的装置布设在面积1000000m2以上的大型水体中，利用该装置，在阳光照射的时间段内控制水体对太阳能的吸收或反射，从而调节一定区域内的空气含水量或水温。
2、 根据权利要求1所述的利用太阳能人工调节气候的方法，其特征在于根据气候调节需要， 将太阳能反射装置布设在大型水体的水面上，在阳光照射的时间段内将照射到反射装置 上的阳光反射回大气层，以减少水体蒸发或吸收太阳能。
3、 根据权利要求1所述的利用太阳能人工调节气候的方法，其特征在于根据气候调节需要， 将太阳能吸收装置布设在大型水体中，在阳光照射的时间段内利用太阳能吸收装置强化 水体对太阳能的吸收，以加热太阳能吸收装置附近的水体。
4、 根据权利要求1所述的利用太阳能人工调节气候的方法，其特征在于根据气候调节需要， 将太阳能蒸发装置布设在大型水体表面，在阳光照射的时间段内，利用太阳能加热太阳 能蒸发装置中的水，使水快速蒸发，调节一定区域内的空气含水量。
5、 根据权利要求2、 3或4所述的利用太阳能人工调节气候的方法，其特征在于在大型水 体附近的高处、高空或太空设置高位阳光反射装置，将阳光反射或聚焦至大型水体上的 太阳能反射装置、太阳能吸收装置或太阳能蒸发装置上，提高辐照功率。
6、 根据权利要求4所述的利用太阳能人工调节气候的方法，其特征在于根据气候调节需要， 将太阳能蒸发装置布设在目标地区上风向的大型水体表面，利用太阳能蒸发装置吸收太 阳能，使水快速加热蒸发，产生的大量水蒸气，经自然风传送至目标地区上空，改善目 标地区的气候，或在目标地区形成降水，或在目标地区实施人工降水。
7、 根据权利要求4所述的利用太阳能人工调节气候的方法，其特征在于在目标地区通过人 工引水蓄水形成大型湖泊，根据气候调节需要，在湖泊水体表面布设太阳能蒸发装置， 利用太阳能蒸发装置吸收太阳能，使水快速加热蒸发，提高目标地区附近上空的空气含 水量，改善区域气候，或在目标地区形成降水，或在目标地区实施人工降水。
8、 根据权利要求7所述的利用太阳能人工调节气候的方法，其特征在于以太阳能发电、风 力发电、生物发电以及其它环保能源或峰谷电力为动力人工引海水至目标地区，蓄水形 成大型咸水湖泊。
9、 一种利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于包括漂浮体，漂浮体上设有功能层，该装置由多个带有功能层的漂浮体组成。
10、 根据权利要求9所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于功能层为吸热层， 吸热层由吸热材料构成，吸热层位于漂浮体上表面或/和下表面，或者覆盖整个漂浮体 表面。
11、 根据权利要求9所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于功能层为反射层， 反射层表面设有镜面反射面或镜面反射膜，反射层位于漂浮体上表面或/和下表面，或 者覆盖整个漂浮体表面。
12、 根据权利要求9、 10或11所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于漂浮体 的上下两面均设置功能层， 一面为吸热层，另一面为反射层。
13、 根据权利要求9所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于漂浮体至少局部采 用空腔结构，或/和采用比重小于水且不溶于水的轻质材料或隔热轻质材料。
14、 根据权利要求10所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于吸热层由深色的 毛毡、布、活性炭或其它带有毛细微孔的深色材料构成。
15、 根据权利要求10所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于吸热层由金属薄 板、金属箔、非金属薄板或非金属薄膜构成，其表面为黑色或设有太阳能选择吸收层。
16、 根据权利要求11所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于镜面反射膜或镜 面反射面设在金属薄板或金属箔的表面，或高分子薄板或高分子薄膜的表面。
17、 根据权利要求10或11所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于功能层或/ 和漂浮体由拒水材料构成，或者功能层或/和漂浮体材料中混有拒水材料，或者功能层 或/和漂浮体表面设有拒水薄膜。
18、 根据权利要求10所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于浮漂体上设置储 水槽，储水槽底部设置至少一个与水体连通的补水孔，或在浮漂体上设置补水系统。
19、 根据权利要求18所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于补水系统包括以 风力直驱、风力发电、太阳能发电、峰谷电或蓄电池电力为动力驱动的水泵及管路。
20、 根据权利要求9所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于漂浮体之间通过联 接装置彼此相连，所述联接装置包括卡口、绳索、扣件、锁链或紧固件。
21、 根据权利要求9所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于漂浮体上设置深度调节装置，深度调节装置包括配重、悬链、浮筒或其组合。
22、 根据权利要求9所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于漂浮体上设有定位 装置，定位装置为锚固装置、锚固系留装置或牵引装置。
23、 根据权利要求9所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于漂浮体及其表面的 功能层为可收巻或可折叠的垫体。
24、 根据权利要求23所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于漂浮体选用弹性 材料，垫体周边设置框架或其他张紧装置。
25、 根据权利要求9所述的利用太阳能人工调节气候的装置,其特征在于漂浮体为球形、桶 形、胶囊形、圆片形、方形、多边形及其它扁平形状。
26、 根据权利要求9所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于漂浮体或/和功能 层由可在一定时间段内自动降解的材料制成。
27、 根据权利要求9所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于漂浮体和功能层由 同一材料一体化制成。
28、 根据权利要求9所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于所述装置还包括交 通警示标志、GPS定位系统、气象系统、发电系统、生活平台、控制中心或卫星通讯系 统，或其组合。
29、 根据权利要求11所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于所述装置还包括 蒸汽发电装置或光伏发电装置，蒸汽发电装置的受热元件或光伏发电装置的受光元件位 于各反射层的反射聚焦处。
30、 根据权利要求10所述的利用太阳能人工调节气候的装置，其特征在于所述装置还包括 在大型水体附近的高处、高空或太空设置的高位阳光反射装置，高位阳光反射装置包括 反射元件、交通警示装置、GPS定位系统、气象系统、通讯系统、位置及姿态控制系统、 悬浮装置、系留装置、牵引系统或光伏发电系统，或其组合。
31、 一种利用太阳能人工调节气候的方法和装置的应用，其特征在于该方法和装置直接或间 接用于防治干旱、土地沙漠化、植被退化、沙尘暴、洪涝、台风、雨雪雾雹、冰冻、霜 冻、冰川消融、地下水位降低、淡水资源短缺、蓝藻泛滥或赤潮泛滥以及其它气候灾害。
全文摘要
本发明属于影响天气条件的装置或方法领域，特别涉及利用太阳能调节大型水体温度或调节水体蒸发量从而控制空气含水量，调节气候的方法及装置。本发明是将利用太阳能人工调节气候的装置放入面积在1000000m²以上的大型水体中，利用该装置，在阳光照射的时间段内控制水体对太阳能的吸收或反射，从而调节一定区域内的空气含水量或水温。本发明的装置包括漂浮体，漂浮体上设有功能层，该装置由多个带有功能层的漂浮体组成。本发明通过控制大型水体对太阳能的吸收或反射，实现人工控制水体温度，或者人工控制水体的蒸发量，从而实现调节气候，改善生活环境，减少灾害性天气，防止土地继续快速沙漠化的作用。
文档编号A01G15/00GK101574050SQ20081001588
公开日2009年11月11日 申请日期2008年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者孔祥斐, 尹学军, 尹柏婷, 尹柏杨, 李凤娥 申请人:尹学军;尹柏杨