百年清华

“天河”团队负责人王光谦回应质疑:探索之旅刚刚开始

2018-11-29 | 王菡娟 王硕 | 来源 人民政协网2018年11月28日 |

王光谦(清华大学水利系1985届硕,1989届博),2009年当选为中国科学院院士。2013年7月受聘为青海大学校长。

近日,科学网《气象学家实名批“天河工程”不顾质疑仓促上马》一文引起社会广泛关注,文章报道了多名气象学家质疑“天河工程”。一系列媒体也随之跟进,并展开了相关讨论。

对于这些质疑和关注,记者独家采访了“天河”研究团队负责人,全国政协委员、中国科学院院士、青海大学校长王光谦。

“社会上存在一系列对‘天河工程’的误解。”王光谦明确表示,“现阶段‘天河工程’还是科学探索的研究项目,并非大型水利工程建设项目。对天河研究的定位在于研究探索层面,离实际规模性应用尚有很大距离,探索之旅刚刚开始。”

寻找解决黄河缺水的另一条可能路线

记者:近日社会上对“天河工程”有一些质疑声音,有人评价这是一个“既没有科学基础也没有技术可行性的荒诞幻想项目”。什么是天河工程?为什么当初提出这个设想?

王光谦:对于天河工程的最初设想,是为了缓解黄河缺水问题。

由于我国水资源时空分布不均衡,黄河一度“断流”频发。虽然通过国家强有力的措施,2000年以来实现了黄河不断流。但根据第二次全国水资源评价成果,黄河的多年平均天然径流量已由第一次评价时的580亿立方米减少为535亿立方米,将来还可能进一步减少。在全球气候变化导致水文情势变化、未来仍有极大的不确定性背景下,实现黄河从一般意义上的“不断流”向“功能性不断流”转变,形势依然严峻。

因此不管从水利的角度还是从气象的角度,通过科学研究,任何有希望解决问题的办法都是值得尝试的。

在应对水资源短缺方面,水利行业传统上是通过筑坝蓄水方式或跨流域调水实现水资源的统筹配置。但对于黄河上游而言,由于三江源地区高海拔、高寒、地质情况复杂等因素,这两种方式都存在很大难度。

除传统手段外,我们思索是否还有第三条可能的路线?

事实上,气象部门长期开展的人工影响天气工作给予我们很多启发:水在天上,可以通过人工影响天气增加降水量。

因此,作为科学研究问题,我和我的团队设想:通过研究确定适宜地域,在合适的地区和恰当的时机,可以将人工影响天气增加降水量与水利工程调节水资源的工作结合起来,主动挖掘利用一部分空中的水资源,实现空-地联合的水资源调配。

例如:在三江源地区,空中云水资源量相对丰富,具备良好的降水转化条件和利用潜力,如果能在源区通过有效的技术手段适当干预,适度增加降水,将是对黄河水源的有效补充,并可通过水利工程调配缓解流域的水资源短缺形势。基于这些考虑,我们提出了“天河工程”设想,希望从水利角度寻找一条利用空中水资源的途径。

超越了传统水利学科,是多学科的交叉融合

记者:现在社会上提出的一个质疑是,该工程是在“气象学界集体缺席前期论证”的情况下通过的,在项目执行过程中,也缺乏气象学界的参与。作为水利专家,为什么去研究气象问题?

王光谦:天河研究不仅仅是气象问题。

水循环研究地球水物质的运动,既包括地表水文过程,也包括空中水汽输运和降水转化。在观测、模拟技术快速发展的背景下,我认为空-地整体研究是学科发展的必然趋势,也是未来水利、气象、信息等学科交叉融合的内在需求。

例如,气候变化导致的水文情势的变化和不确定性日益显著,水利科学与工程逐渐从河流研究拓展为流域研究,进而扩展为对全球水循环的研究。构建气象、水利、信息深度融合的学科不仅是科学研究的需要,也是我国水资源安全保障的需求。

具体到天河研究,是水循环研究的自然延伸,超越了传统水利学科,需要多学科的交叉和融合。

此外,在本项目推进过程中,一直有中国气象科学研究院、中科院大气物理所、青海省气象科学研究所以及国外一些大学相关气象专家的参与,并不存在气象学界的缺失。

“天河工程”并非“南水北调”等工程建设项目

记者:根据媒体报道,有气象学界专家指出,所谓“天河理论”,气象学家几十年前已经发现了,有气象学家将大气环流中的水汽分布带称为“Atmospheric River”,就是“大气河流”。您把它称为“天河理论”实际上没有区别;此外,气象科学上对人工影响天气的云降水物理过程的认识还不完善和全面,影响大气环流是不可实现的,因此提出项目没有技术可行性,您怎么看?

王光谦:气象学对水汽输运及与之相关的天气过程进行了深入的研究,比如“大气河流”就是其中的一个典型,有助于理解水汽输运对极端水文过程的认识。我们在论述天河设想的学术论文中也引用了相关的研究成果。但是,从水利科学与工程的角度看,我们不仅关心空中水物质的输运及附带的天气过程,同时还关心与之相应的降水转化、水资源形成与开发利用的可能。

天河工程的研究,其核心是分析大气中的水物质分布与输送格局,利用已有成型技术并研发空-地水物质的联合监测技术、新型高效人工干预技术,为实现空中水资源与地表水资源的耦合调控和统筹利用提供科学和技术支撑,其核心目标是如何在局部区域用好人工影响天气适度增加地表径流,绝非改变大气环流。

所以说,天河(SkyRiver)的定义与大气河流有相同之处,但我们的“天河”从一开始就是从水资源利用的角度提出的,关心的是统计意义上的结构特征及其对海陆间水资源空中输送的长期贡献。

这是水利人抬头看天的尝试,目的是为了更好地开展水循环和水资源研究,也学习借鉴气象领域的已有成果。

记者:根据此前媒体报道,我国目前已正式启动“天河工程”卫星和火箭工程研制。是不是意味着就像南水北调、长江三峡等水利工程项目一样,国家已经把相关部署提上议事日程?

王光谦:这里有一个误解需要澄清。现阶段“天河工程”还是科学研究项目,并非“南水北调”等大型水利工程建设项目。取名为“天河工程”,主要是“天河”已有很多指向,比如神话传说中的“天河”、现实社会中的“天河”计算机等。为与已有以“天河”命名的其他项目区分,才用了“天河工程”,本质上还是相关理论的研究。

当然,我们提出“天河工程”也是想把“猜想”走向实用,而不是只停留在概念或理论研究上。

“天河工程”目前还定位在理论探索和试验研究

记者:根据此前媒体报道,“天河工程”卫星和火箭工程由中国航天科技集团八院总研制,计划2020年完成首批双星发射;计划2022年完成六星组网,届时将实现三江源地区24次/天的卫星监测重访能力。但也有质疑说,目前全球的气象观测网已经可以对全球大气所有变量进行深入观测研究,没有必要再建新的观测系统。

王光谦:空-地水循环一体化监测对多个领域的研究具有重要意义。天河一号卫星在卫星轨道设计、载荷配置、研发周期等方面进行了权衡优化,有助于弥补现有气象卫星监测能力的不足,并强化了对三江源及同纬度地区的观测重访能力。卫星载荷采用的是气象业务与科研卫星常用的水汽、云、降水观测仪器,并在性能指标和工作模式上有所优化。卫星发射组网后,可提供高时空分辨率的数据集,供共享使用,其机动观测能力可为台风等灾害天气的观测、预警和研究提供服务。天河一号卫星设计的近地轨道重访性能和机动观测能力是风云系列气象卫星目前不具备的。

记者:对这个科研项目,有人质疑这是仓促上马,并对“天河工程”的审批流程和立项情况提出异议。您能否介绍一下具体情况?

王光谦:我们团队目前承担的是科学研究项目,目的是探索研究相关现象的机理、研发新技术。这些项目都是经过严格审查、专家网评、专家会议评审和公示等程序后获批立项的。国家的科技项目立项、论证和审批都是有严格程序的,包括项目申报指南征求意见、预申报、网评、会评答辩、公示等环节。

项目获批以来,研究团队严格按照有关科研项目管理的要求稳步推进,始终秉承严谨治学之精神,扎实工作。青海大学和清华大学的青年教师和学生团队40多人,今年的中秋和国庆节都在海拔4200多米的高原野外试验场度过。

我们研究的部分初步成果虽已有在国内外学术期刊发表,但离实际规模性应用尚有很大距离,探索之旅刚刚开始。

目前,天河工程还定位在理论探索和试验研究阶段,有的想法还显幼稚,有的方法还不成熟,有的领域专家还未来得及沟通和前去请教,有的论证还远没有结束。我们非常感谢社会各界对“天河”相关研究的关心和讨论,这将促进我们更全面、更严谨、更深入地探索这一复杂的问题。

天河研究开展的挑战性在于对一些未知领域的探索的不确定性,正因如此我们一直将之定位在研究探索层面,同时在对未来充满期待的驱动下开展了一些野外观测与人工降雨新途径的探索。作为科技工作者,我们也将一直坚守科技工作者的操守,珍惜用好科研经费。


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