本發明屬于應對氣候變化及可持續發展，具體涉及給地球降溫及生態發展的技術路線和方法。

背景技術：

人類的生存依賴于地球資源和環境，在人類發展的歷史長河中，漁獵社會和農耕社會，人口少、遷徙性大、生活和生產水平低、資源消耗少，基本上是依靠自身體力改造環境，而對環境的影響是微弱的、局部的。工業革命后產生的城市系統是人口高度集中，以人類為中心的人工系統。在城市中，作為消費者的人的消費除滿足生理需求外，還包括大量的、遠遠超出生理消費的非生理消費，因此，每天都必須從城市外大量輸入物質和能量來滿足人類的生活、居住、工作、交通、娛樂等方面的需求，同時城市系統每天也必須向外輸出大量的貶值的物質和能量，在這一過程中，為了滿足人類不斷膨脹的需求，地球上逐步形成了依賴不可再生自然資源的采掘業、制造業、建筑業等，特別是人類在“人是萬物的尺度和主宰”、“人定勝天”的思想指導下，過渡開采依賴不可再生資源、大量浪費水資源、過渡排放熱量和二氧化碳、破壞性采伐生物資源，以空前的廣度和強度對地球環境帶來深刻的影響，致使大氣污染、溫室效應加劇，地球臭氧層損耗、土地退化和沙漠化、水資源短缺與水污染、海洋環境惡化、森林銳減、生物品種減少、垃圾成災等一系列全球氣候和環境變化問題日益凸顯，從而導致了生態危機、氣候危機和資源危機。過去近200年全球升溫0.85°C，造成冰山融化、海平面上升、極端天氣頻發、生物異常變化等。這與人類的活動密不可分，《巴黎協定》要求到2050年要控制溫升不超過2°C。

從生態經濟發展的角度看，綠色發展、低碳發展和循環發展是生態可持續建設的基本途徑，它們既有聯系也有區別，綠色發展強調保障人與自然、人與環境的和諧共存，促使社會系統公平運行；綠色發展是針對生態危機，是指以促進生態修復、環境改善為前提的發展模式，強調經濟與生態系統的協調，注重兩大系統的有機結合，突出以科技進步為手段實現綠色生產、綠色流通、綠色分配，強調經濟發展模式的轉變。低碳發展是一種以低耗能、低污染、低排放為特征的可持續發展模式，其核心是能源技術創新和人類能源消費觀念的根本性轉變。低碳發展針對的是氣候危機，主要針對能源領域和應對全球氣候變暖問題，重點是從建立低碳經濟結構、減少碳能源消費入手，進而建立起全社會減少溫室氣體排放，形成在較高的經濟發展水平上，碳排放量比較低的經濟發展模式。循環發展的核心是物質的循環，通過減量化、再制造、再使用方式使各種物質循環利用起來，以提高資源效率和環境效率，循環發展解決的是資源危機。

加大綠色發展、低碳發展和循環發展的實施力度，形成整體優勢，必將引起現代經濟發展的深刻變革。

從生態可持續發展的基本要求看，生態發展不僅不能降低絕大部分人的現有生活水平，而且還要解決現有的貧困人口的問題，提高他們的生活質量；既滿足現代人的需求又不損害后代人滿足需求的能力；既要達到發展經濟的目的，又要保護好人類賴以生存的大氣、淡水、海洋、土地和森林等自然資源和環境，使子孫后代能夠永續發展和安居樂業。發展生態產業應該滿足以下條件：

（1）能夠適應現有自然資源條件；

（2）能夠合理開發和利用資源、節約能源、降低消耗以及防治環境污染、保護生態、提高應對氣候變化和防災減災能力；

（3）能夠改善民生和提高公共健康水平；

（4）能夠顯著提高產業技術水平、經濟效益或者能夠形成促進社會經濟健康發展的新產業；

（5）能夠促進現代農業或者農村經濟發展；

（6）能夠加快民族地區、邊遠地區、貧困地區社會經濟發展；

（7）能夠承受和推廣的現有經濟能力；

（8）能夠形成自然生態系統、人工生態系統、產業生態系統之間共生的網絡。

為了實現生態可持續發展，人們采取了一系列生態工程技術措施，并取得了一定成效。例如：生態修復和維系工程技術措施；生物多樣性保護的工程技術措施；環境保護工程技術措施；水資源的利用和保護工程技術措施；能源的利用和保護工程技術措施；以及應對氣候變化采取的綜合應對措施等。

但是，上述這些方法和措施仍存在著要么能量轉換環節多，效率低，投資成本高、運行費用高的問題；要么不具有吸收熱量的功能；要么是將太陽熱能又轉換成熱能排向環境；使得難于大面積推廣或政府補貼負擔重，無法快速形成大的生態產業體系，難以盡快見到明顯的生態效果。

另外，科學家們還設想出了一系列給地球降溫的生態工程技術措施，包括：大傘遮陽技術、硫酸鹽遮陽技術、納米粒子遮陽技術、海中加鐵技術、反射陽光技術、納米芯片催化劑使二氧化碳一步變乙醇技術、人工云層技術等。同時還提出了可以拯救環境和經濟的巨型工程，包括：月球環、太空電梯等。這些都是十分科幻的，實施的難度極大，即便是實施了，也是治標不治本。

技術實現要素：

本發明要解決的問題是：尋求一種切實可行的既能給地球降溫，又能實現生態發展的高效可持續發展的方法。為達到上述目的和解決上述問題，本發明提出的方法是：

一種給地球降溫實現生態發展的方法，包括以下步驟：

（1）建設水源設施，包括大力建設以攔截雨水為主的第一水源；大力建設低成本高效海水淡化的第二水源；大力建設低成本高效污水處理和再利用的第三水源；在此過程中，大量的水利工程建設，可以消化建材行業的過剩產能、穩定就業，帶動建材及建筑業發展。

（2）將環境中的熱能通過熱力直接驅動的泵系統直接變成水的勢能，用于灌溉或海水淡化或污水處理；特別是采用太陽能直接驅動的泵系統提水，在此過程中，大力研制和使用可再生能源驅動的具有多重價值的水利生態裝備，統籌規劃、全面布局，廣泛利用現有相關制造企業的產能，打造多處水利生態裝備制造基地，大量生產以可再生能源及余熱余壓為動力的泵系統及相關配套的管路、閥門、微灌系統、互聯網和物聯網+泵系統等裝備。既可以消化部分傳統制造業的過剩產能，又可以帶動新型裝備制造業和信息傳感技術產業的發展、穩定和增加就業。

（3）被提升或被處理的淡水用于澆灌植物或養殖生物或其它應用，促進生物生長。在此過程中，太陽能驅動泵，減少對化石能源的利用，減少二氧化碳排放，泵吸收熱量、植物吸收熱量、水吸收熱量、植物吸收二氧化碳，給地球降溫；生物吸收陽光、水分、二氧化碳，促進生物生長，增加生物資源、生產資料及糧食供給、進一步減少污染和二氧化碳排放，當地下蓄水充足，植物含水量增加，生物生長茂密，水循環加大，水系增加，水利資源充沛時，形成良性生態循環。

（4）大量廣泛建設水利工程，生產制造使用生態水利裝備，發展種養殖及加工業，形成生態發展產業體系。

按照上述方法結合專利號：201110198950.6的“一種多用途熱力機械”、201310250763.7的“多用途熱泵”；201520831669.5的“多用途泵系統”等裝置的實施，就會形成一個龐大的水利生態裝備生產制造、生物技術研發應用、氣象土壤信息開發利用、資源循環利用等生態產業體系。該產業不同于現在的以化石能源為動力的產業，以化石能源為動力的產業屬于熵增產業，其發展的越大，對生態環境的負面影響越大。而該方法是一種熵減產業，該產業發展的規模越大，普及的越廣泛，其生態效果越明顯?？梢灶A測：將來既需要熵增產業的存在，也需要熵減產業的發展，當熵減產業的正效應發展到與熵增產業的負效應相當時，即兩者的正負效應達到動態相對平衡時，我們的生態可持續發展事業才算實現。

該方法的最重要特征是將可再生能源、水資源、生物資源從微觀到宏觀上進行了系統融合，找到了一條生態可持續發展之路。特別是將太陽輻射的熱能直接轉換成水的勢能后再利用。

本發明所述太陽能是指廣義的太陽能。

下面針對地球溫度升高的原因、降溫機理及實施上述方法需要的環境自然資源條件做進一步說明。

1、環境氣溫升高的重要原因是人類排放熱量和二氧化碳共同作用的結果。

（1）人類生產生活過程中向大氣排放過多的熱量。就像在蔬菜大棚里生爐子，會增加大棚里的熱量，提高大棚里的溫度一樣。人類的生產生活，會向我們生活的空間里排放熱量，提高空間里的溫度。例如：各種電廠、工廠排放的熱量，運輸工具排放的熱量，家庭爐灶排放的熱量，制冷過程排放的熱量，各種電器排放的熱量，人類和動物自身排放的熱量，森林植物減少吸收熱量能力降低等等造成了環境溫度升高。人類利用能源，無論是化石能源，還是太陽能、風能、核能，其最終的結果只要不是變成物質的勢能都會轉換成熱量排向大氣。對于空氣和一般吸熱物質而言，熱量是溫度的函數，熱量的增加，必然造成溫度的上升。例如：汽車行進過程中，其尾氣要排放熱量，發動機要散熱，輪胎與地面摩擦要散熱，車體與空氣摩擦最終也變成了熱量。再如，光——熱轉換過程，分子碰撞，光子有動量動能，與物質的分子碰撞后將動能轉移到分子上，于是分子動能升高，內能增加，就是發熱。光其實是一種能量，在照射到物質上時，使物質的原子吸收能量，形成躍遷，從而加大了體系的溫度。

特別值得注意的是，各種形式的能量只要轉換成水或其它物質的勢能形式就不會產生熱量，其轉換過程中是一個吸熱的過程。

（2）人類生產生活過程中向大氣排放過多的二氧化碳。二氧化碳氣體對來自太陽輻射的可見光具有高度透過性，而對地球發射出來的長波輻射具有高度吸收性，能強烈吸收地面輻射中的紅外線，導致地球溫度上升，而當熱量不斷增加，地氣系統吸收與發射的能量不平衡，能量不斷在地氣系統累積，從而導致溫度進一步上升，形成溫室效應，造成全球氣候變暖這一現象。例如：各種電廠、工廠排放的二氧化碳，運輸工具排放的二氧化碳，家庭爐灶排放的二氧化碳，制冷過程泄露的氟利昂工質，人類和動物自身排放的二氧化碳，森林植物減少吸收二氧化碳能力降低等等。 形成溫室效應的氣體，除二氧化碳外，還有其他氣體，如甲烷、一氧化氮等30多種。其中二氧化碳約占75%、氯氟代烷約占15%～20%，

（3）熱量和二氧化碳積累形成惡性循環效應?？茖W家預測，今后大氣中二氧化碳每增加1倍，全球平均氣溫將上升1.5～4.5℃，而兩極地區的氣溫升幅要比平均值高3倍左右。新華社2016年10月24日電：2015年全球二氧化碳濃度首次達到400ppm，創新高,本世紀末將全球氣溫升幅控制在2°C以內非常困難?！栋屠鑵f定》要求努力把溫升控制在1.5°C以內，長遠控制在2°C之內的任務難度很大。

2、提出上述方法的降溫、固碳機理是：

（1）水具有吸熱、吸碳作用。眾所周知，灌溉或噴水是可以降低環境溫度的。灌溉十分頻繁的地區可達到降溫1-2攝氏度。另外，灌溉的水吸收二氧化碳，與土壤中的化合物結合后會更好的吸收二氧化碳。特別是海水中存在著大量的綠色單細胞或多細胞的植物，他們的光合作用過程中大量吸收二氧化碳。

（2）植物有吸熱、固碳作用。植物在生長過程中不僅要吸收光能，還要通過光合作用吸收二氧化碳。據相關資料表明，凡是有植物覆蓋的墻面溫度通常可降低2—7攝氏度；林木每生長1立方米蓄積量，大約可以吸收1.83噸二氧化碳，釋放1.62噸氧氣。因此，水利灌溉不僅促進植物生長，還吸收熱量、增加碳匯。

（3）熱動力水泵具有消耗熱量和吸熱的作用。無論機械壓縮熱泵循環模式提水裝置、熱動力循環模式提水裝置，還是吸附式、吸收式循環模式的提水裝置，都會從環境中吸收熱量，而太陽能熱動力模式和吸收、吸附模式的提水裝置，還以太陽能熱能作為動力，其吸熱效果是疊加的。例如，太陽能熱動力提水方式，在5米揚程時，熱轉換效率可在70%左右，有效吸收面積內的溫度可降低10度左右。

（4）生態環境可以通過人為干預和自然生態系統的物流和能量的轉化來實現。首先，歷史上和現在，世界上有許多人為干預自然規律使其趨利避害的案例，特別是許多水利工程使人類受益，自然生態受到保護。其次，對于當前地球升溫問題，也可以通過人為干預得以解決。熱量是能量，熱量度高即溫度高，通過人類創新，制造出高效的具有多重價值的能量轉換裝置，將熱能轉換成水或其它物質的勢能，可以實現吸熱、吸碳、降低環境溫度、加熱冷水、提水灌溉、促進生物生長、提高生物資源供給能力的目標。再次，自然生態系統通過物流和能量流的轉化，具有一定的自凈、再造、自回復、自適應等能力，只要人類控制不過度破壞地球，自然生態環境還是可維持的。

3、自然資源條件。

實施上述方法，達到生態可持續發展的目標，首先需要有足夠的自然資源條件。經過大量系統的研究，我們認識到：

（1）地球上有足夠的可再生礦物資源及可再生能源滿足人類生產和生活需要，只是利用方式還不理想及利用成本過高。首先對于不可再生資源的循環再生利用能夠滿足人類需求。據百度百科網介紹：目前我國的可循環利用資源，如：報廢的鋼鐵、有色金屬、塑料、橡膠、纖維等回收利用速度遠高于國民經濟的增長速度。但與發達國家相比，我們的報廢物資利用率還很低。如我們的廢塑料的回收率不到25%；再生鉛消費率僅33%，而美國已經達到82%?！笆濉逼陂g，我國主要再生資源回收利用率要遠超過70%。如果將來人類需要的不可再生資源80%以上實現再生循環利用，加上發展一些替代性可再生資源和地下儲存的剩余不可再生資源，是完全可以滿足人類需要的。

其次，人類生活生產所需的能源最終要靠可再生能源，地球上的可再生能源的一小部分就足夠人類生活和生產需求。據中國百科網站介紹：太陽光可以滿足全世界2850倍的能源需求。風能可滿足全世界200倍的能源需求，水力可以滿足全世界3倍的能源，生物質能可以滿足全世界20倍的能源，地熱能可滿足全世界5倍的能源需求。現今人類實際使用可再生能源遠遠低于其上述可被開發的潛力。

（2）地球上有足夠的水資源來滿足人類和生物生長的需要，只是我們的存儲和利用方式需要改進。人類生活生產所需要的水資源最終要靠有效截流雨水、回收處理利用廢水和可再生能源淡化海水三類措施，合理開發利用水資源足夠人類生產和生活需求。據中國學網介紹：陸地上每年約有3.6×10¹³立方米的水流入海洋。從總的水儲量和循環量來看，地球上的水資源是豐富的，如能妥善截留、保護與利用，可以供應200億人使用。我們應該使更多的淡水留在陸地參與循環，部分改變雨水流入大海再蒸發循環到陸地的自然循環過程。

（3）地球上有足夠的生物資源來滿足人類的需要，只是沒有創造良好的生物生長條件。生物生長的關鍵因素之一是供水，現在的情況是降水時間不適宜，水量分布不均勻。全球實現水的適宜循環、培育良好的生物品種，實現綠色發展后所生產的生物資源足夠人類生活和部分生產需要，屆時人們將更多地利用生物資源。據百度百科網介紹：據估計，在自然界中生活著的生物約有2000～5000萬種。它們在人類的生活中占有非常重要的地位，人類的一切需要如衣、食、住、行、衛生保健等都離不開生物資源。當能源、水資源、土地資源有效利用問題解決之后，加上先進的生物技術，生物資源供給能力自然會大大提高，糧食供給自然會得到保障。

（4）要給地球降溫，實現生態發展，需要大量采用該方法和可再生能源提水裝備。過去的近200年全球升溫0.85°C，造成冰山融化、海平面上升、極端天氣頻發、生物異常變化等?！栋屠鑵f定》要求到2050年要控制溫升不超過2°C?，F存的熱量和二氧化碳狀況是上百年積累而成的，要恢復到工業革命前的氣候需要兩個階段。一是解決當期熱量和二氧化碳的增量，以維持地球的現有溫升；二是解決往期熱量和二氧化碳的存量，以恢復到工業革命前的溫度水平，這需要經過長期的努力。就滿足應對氣候變化而言，可再生能源提水裝備產業規模最少相當于全球所有消耗化石能源的裝備及工程的規模。

有益效果：

（1）廣泛應用該方法，發展水利生態產業，可減少二氧化碳和熱量排放，可再生能源泵不需要消耗化石能源，而現有的電動和燃料抽水系統主要是消耗的是化石能源，據中國通用工業協會統計，我國的泵的用電量約占全國總用電量的20%，其中，農業排灌機械用電量約占5%-6%。

（2）廣泛應用該方法，發展水利生態產業，可有效解決水需求，可供陸地生命使用的淡水量不到總水量的0.3%，以我國為例，每年可用水資源總量約28000億立方米，人均2100立方米，為世界人均的1/4。

我國有些地區由于缺水，造成土地荒漠化、沙漠化嚴重，《2015年中國環境公報》顯示：截止2014年全國荒漠化土地面積261.16萬平方千米，沙化土地面積172,12萬平方千米。

當前，首先要解決虧欠水問題，我們地球的大部分地方土壤和植物相比50年前減少了大量的水分，需要補充虧欠大量的水；其次水是隨時蒸發、流失的，需要隨時補充維系流失的水分。

（3）廣泛應用該方法，發展水利生態產業，可提供充足的生產生活所需資源，生態環境形成后，動植物及糧食供給能力就會大大提高，加上不可再生資源的循環使用，可滿足人類的需要。

（4）廣泛應用該方法，發展水利生態產業，可實現降溫與減排兼得。常規給地球降溫的方法，一般需要增加化石能源消

（5）耗，從而增加二氧化碳排放和熱量排放，強化室溫效應。而利用低品位可再生能源作為動力進行提水灌溉，動力來源是可再生能源或環境中的熱能，將熱能變成水的勢能，可降低環境溫度；灌溉水和生長的植再次吸收熱能，再次降溫。形成生態環境后，雨水凈化過濾空氣，植物儲存過濾水，水稀釋分解無機物、沉淀重金屬等，最終形成良性循環，實現降溫減排與可再生資源利用效果的有機統一。

（6）廣泛應用該方法，發展水利生態產業，可實現降溫減排與經濟發展兼得。過去大多認為，實行降溫減排會影響經濟發展，現在通過發展水利生態產業，利用現有人力資源、加工制造條件，從供給側設計、生產、制造生態產業裝備，建立一種新供給，從需求側建立一種實施降溫減排工程的新需求，從而推動過剩產能消納、部分解決產能過剩與市場需求不足的矛盾，增加綠色就業，促進實現綠色、低碳、循環發展的生態產業體系，建立碳交易和溫度交易市場體系，可形成龐大的生態產業。

（7）廣泛應用該方法，發展水利生態產業，可實現降溫減排與扶貧致富兼得。干旱缺水、遙遠無電、交通不便等是少數農牧地區貧困的主要原因。解決了水的問題，就可逐步形成生態，人們可發展農、牧、漁、林、果、藥和生態旅游產業等，逐步脫離貧困。

（8）廣泛應用該方法，發展水利生態產業，可實現降溫減排與生態文明建設兼得。過去，降溫減排與生態文明建設之間存在著諸多矛盾，這一方案可以有效解決遵從自然與改造自然的矛盾，投入與收益的矛盾，眼前利益與長遠利益的矛盾，個體利益與社會利益的矛盾。

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

實施案例：在現有的河流河床下建設暗水庫，暗水庫可減少對耕地的占用；在河岸上安裝太陽能直接提水裝置，提水裝置接有主管路、閥門，主管路接有若干支管路、閥門，支管路接有恒壓水槽，恒壓水槽接有若干支滴灌管路、閥門，閥門為遠程遙控閥門，遠程遙控閥門連接到電源控制器上，電源控制器連接到集控中心，集控中心通過通訊網絡連接到控制平臺。在擬被澆灌的土地上設置若干土壤含水自動監測儀，自動測試儀的數據信號通過無線網絡發往通訊網絡控制平臺，網絡控制平臺根據土壤含水情況和植物需水情況自動控制或人工控制閥門遠程遙控閥的開關，實現智能化灌溉農業。

盡管已經結合實施例描述了本發明的方法，但是本發明不限于本文所述的具體形式，相反，其目的在于覆蓋理所當然會落入所述權利要求書限定的本發明范圍內各種實施方式。