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科学家们应该拿国家钱解决迫在眉睫的科学问题
科学家们应该拿国家钱解决迫在眉睫的科学问题
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  【#天河工程被质疑天河工程为什么不靠谱?#】近日,多名气象学家实名质疑“天河工程”,认为有些科学家们应该拿国家的钱解决迫在眉睫的科学问题,而不是异想天开地做一些根本办不到的事情。
 
  天河工程被质疑天河工程为什么不靠谱?
 
  那什么是“天河工程”,为什么气象学家认为“天河工程”不切实际呢?
 
  所谓“天河工程”是我国南水北调西段工程中的科学实验项目。项目利用三江源区天然的水汽输送格局,采用人工影响天气技术,把一部分天然落入长江流域的降水截留在或诱导到黄河流域,实现空中调水。项目由清华大学、青海大学、青海省气象局联合开展。
 
  通俗点讲,“天河工程”就是空中的南水北调工程。众所周知,下雨的地方必然有云,而有云却不一定会下雨,想要通过人工的方式,将本来在长江流域天然下的雨放在黄河流域下,就需要将长江流域上空的水汽,搬运到黄河流域上空。气象学家认为,这种跨区域的水运搬运以目前的科技水平根本达不到,既然达不到“天河工程”就无法实施。
 
  天河工程被质疑天河工程为什么不靠谱?
 
  天河工程为什么不靠谱?
 
  1、“天河”并非新概念,且缺乏科学内涵
 
  “天河工程”的科学基础源自一篇论文。
 
  2016年5月,青海大学校长、中科院院士王光谦带领的团队在《中国科学:技术科学》上发表题为《天空河流:发现、概念及其科学问题》,正式提出“天空河流(RiverintheSky)”及其简称“天河(SkyRiver)”的概念。
 
  论文中,作者根据欧洲中期天气预报中心的再分析数据及进一步基于“统计力学系综”理论绘制了全球冬季和夏季两幅高通量水汽带的分布图。
 
  研究人员结合他们在水利领域的学术背景,称上述水汽含量较高的条带构成的网络“与地表河流具有相同的功能和类似的分级网络属性”。
 
  通过分析上述两组分布图,研究人员还结合他们在水利领域的学术背景,称上述水汽含量较高的条带构成的网络“与地表河流具有相同的功能和类似的分级网络属性”。
 
  这便是“天河”的由来。
 
  对此,气象学家怎么说?
 
  杜钧:
 
  天河,气象上一般称为”大气河流”(atmosphericriver),并不是一个新概念,而是一个大家都熟知的大气现象。这个概念最早由麻省理工学院的科学家在上世纪九十年代初提出来,在天气预报中经常应用。
 
  例如美国西海岸的大暴雨往往同大气河流相联。这个概念本身并没有问题,但它完全是一个自然现象,人是没有能力去制造它或控制它流向什么地方,或不流向什么地方的。
 
  陆汉城:
 
  国际上有些气象学家将大气环流中的水汽分布带称为“atmosphericriver”,译为“大气河”,或者“troposphericriver”,也译为“对流河”。这是将大气中的水汽分布带形象化的表达。
 
  论文《天空河流:发现、概念及其科学问题》充其量是对全球大气科学工作者观测和理论研究及数值试验的系列结果的科普式介绍。同时,文中提出“天河”与“大气河”之间的三个不同点,实际上就是大气科学早就有成果的研究。
 
  孙继明:
 
  论文提出的“天河”概念只是创造了一个新名词,没有物理内涵上的创新。
 
  吴国雄:
 
  作为一种科学理论,“天河”概念的提出无可厚非。一个科学理论提出来最终有成功的、也有失败的,这是科学发展的过程。
 
  2、水汽输送属自然现象,难以人工控制
 
  吴国雄:
 
  水汽输送通道和陆地上的河流完全是两个概念。大气中水汽输送通道不固定,也没有边界。多年来,大气科学理论已经达成的共识是,水汽输送的动力来自全球热力驱动。
 
  我们上世纪末研究提出的青藏高原“感热气泵”观点,解释了水汽在喜马拉雅南坡爬升的现象。水汽之所以会输送爬升上青藏高原,依靠的正是热效应。
 
  青藏高原作为地理上的隆起,形成了对周围大气的“感热气泵”——冬季,青藏高原上空的大气下沉并向高原低空四周排放;夏季,高原低空四周的大气则被高原“抽吸”上升在对流层上部向外排放。
 
  这种周而复始的抽吸-排放作用导致的大气上升-下沉,正像一部巨型“气泵”,影响亚洲大气环流和气候季节变化。
 
  “感热气泵”让我们相信,水汽输送并不是简单的物理空间上的“搬运”,而是一个伴随着诸如温度、地表条件、大气环流等等因素的复杂过程。
 
  陆汉城:
 
  大气中的水汽集中可以用“河”来表示,但是它与地球表面的固态水形成的河有着截然不同的概念。地表水的河有边界、有河床,但大气中的水汽是三维空间呈弥漫式分布,而且总是和复杂的大气运动联系在一起。
 
  目前降水物理机理和准确预报仍然是具有挑战性的科学问题,特别是局部强降水(暴雨、暴雪、特大暴雨雪),是属于中尺度的天气现象,不仅涉及不同尺度环流相互作用,还涉及地球系统边界层的作用。
 
  人类对自然现象的认识具有一定的限度,对地球系统(大气圈、生物圈、地球本身等)的任何人工控制措施都是在遵循规律的条件下才可能实现。
 
  杜钧:
 
  “天河工程”要实现空中调水,难点是跨区域的水汽搬运,要让雨下在黄河流域而不要降在长江流域,这超出了人类的能力范围。
 
  我们目前还不可能在空中搬运水汽,也没有能耐让该下雨的云不下雨。
 
  3、人工降雨技术不成熟,无疑杯水车薪
 
  据英国《快报》报道,“天河工程”计划2020年完成“天河一号”卫星首批双星发射开展应用示范,2022年完成六星组网建设。卫星携带的传感器将监测向干旱地区运移的水蒸气,同时,安装在地面的设备将向空中释放能在其周围形成云的银离子。
 
  孙继明:
 
  人工影响天气技术本质上建立在暖云降水、混合云降水等两种物理机制上。无论哪种类型的降水,都要经历从水汽到云滴、再到降水的过程。
 
  仅就水汽凝结生成云滴这一个环节而言,必须要满足大气中的水汽分子达到饱和这个条件,而在自然界大气达到饱和的主要途径就是气流上升伴随的膨胀冷却过程以及冷暖空气的混合过程。
 
  如果没有水汽饱和的大气,自然条件下就无法大范围地将水汽人工直接干预催化生成云滴。
 
  即使在有云的条件下,要达到有效的人工催化降水,条件也很苛刻,并不是所有的云都适合催化,云层厚度、云底的高度以及过冷水含量等都是进行人工催化需要考虑的主要物理参量。
 
  此外,在有限的时空范围内催化形成多少降水,目前科学上对这一物理过程的认识还不完善和全面。
 
  吴国雄:
 
  人工降雨条件很苛刻,除了有云,还必须采取降温、增加凝结核等措施。最重要的是,还需要增强大气的上升运动。如果大气状态稳定,没有上升运动,有云也降不了水。
 
  前述匿名院士:
 
  人工增雨仍处在试验阶段,目前最好的成绩是增加10%~20%的雨量,远无法实现“天河工程”每年在青藏高原的三江源地区增加25亿立方米降水的目标。
 
  杜钧:
 
  6颗卫星、大量源源不断的火箭和导弹以及诸多地面设备将耗资巨大,如果仅用于人工增雨,无异于“杯水车薪”。
 
  陆汉城:
 
  人工影响天气技术发展100多年来,仍然是一项不成熟的技术。如果仅为监测大气中的水汽含量,目前已有足够的天基、地基、海基系统,因而“天河工程”的建设也是重复、多余的。
 
  天河工程时间线
 
  我们综合青海大学、清华大学、青海省气象局等官方网站查询到资料,以及采访中获得的信息,整理一份“天河工程”的时间线,供大家参考:
 
  最早的公开信息可追溯至2015年8月,清华大学、青海大学、青海省气象局联合开展“天河工程”人工增雨科学试验进入作业实验阶段。
 
  布设的五个作业点共开展地面作业15次,其中火箭作业4次,耗用火箭弹8枚;燃烧炉作业11次,耗用碘化银1100克。
 
  新闻还明确指出,“天河工程”是我国南水北调西段工程中的的科学实验项目。项目利用三江源区天然的水汽输送格局,采用人工影响天气技术,把一部分天然落入长江流域的降水截留在或诱导到黄河流域,实现空中调水。
 
  可见,最初的计划是人工影响天气技术。
 
  2015年底,科技部和青海省人民政府批准共同建设了“省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室”。
 
  从经费上看,2016-2017年,青海省科技厅投入1200万,青海大学投入3890万配套建设经费(包括中央财政800万,省级财政3090万),清华大学水沙科学和水利水电工程国家重点实验室作为伙伴实验室每年投入100万。
 
  加上整合青海大学相关学科仪器设备资源,仪器设备平台建设资金已超过一亿人民币。
 
  “天河工程”是该实验室的重头戏。
 
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