气象学家实名批"天河工程"：不顾质疑仓促上马

　　最近，“天河工程”启动星箭研制的消息引起气象学家们的注意。

　　我们陆续收到了多位气象学家的意见——

　　 中国大气动力学和气候动力学家、中科院院士吴国雄：

　　科学争论是正常的。当一个理论还不成熟的时候，科学家有责任去完善理论以更地为决策服务。作为一项工程计划，“天河工程”应组织多学科的专家充分讨论后再启动工程项目。国家的投入要为纳税人负责，要研究这些钱是不是值得花。

　　 国防科技大学气象海洋学院教授陆汉城：

　　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，居然得到立项支持，是不可思议的。人民的血汗要珍惜！

　　 中科院大气物理所研究员孙继明：

　　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，还没有人工干预晴空大气形成云和降水的理论和技术。苟利国家生死以，岂因祸福避趋之。科学家有责任向公众和决策部门进行科普，让大家作出正确的判断。

　　 一位在人工影响天气领域工作多年的资深院士：

　　在气象学界集体缺席前期论证的情况下，决策部门不顾气象学家的诸多质疑，执意迅速推动“天河工程”。重大工程上马应征询各学科科学家的意见。

　　 美国国家海洋和大气管理局（NOAA）研究员杜钧：

　　为了不浪费宝贵的资源和误导公众，在没有得到气象部门的充分论证之前，希望有关部门三思而行，切不可好高骛远！

　　 到底是怎么回事？我们先看看，“天河工程”都干了啥。

　　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。

　　 2016年5月

　　“天河工程”团队在《中国科学：技术科学》上发表论文《天空河流: 发现、概念及其科学问题》。

　　论文称，（大气中）通量强度很高的条带构成的网络结构是水汽汇聚、输送最为集中、强度最大的网络，与地表河流具有类似的分级属性，我们可将这种水汽输送的网络结构上称为“天空河流（River in the Sky）”, 或简称“天河（SkyRiver）”。

　　有了重点实验室，“天河工程”多了个“天河星”。

　　 2016年9月10日

　　“天河工程与天河星”论证启动会在青海大学召开。

　　彼时，青海省委、省政府对“天河工程”高度重视，已经将其列入全省的“十三五”规划，确定为青海省的重点创新项目。

　　就是这次会议后，大气科学家开始质疑“天河工程”的可行性。

　　微信公号“科学加”的新闻报道指出：

　　专家们认为，如果跨区域的水汽搬运没办法解决，“天河工程”就无法实施。现在关键的问题是，中国气象学界有专家认为这样的工程在现在的科技水平上根本就做不到。

　　当时，“天河”团队表示，未来更多的气候专家将会参与进来。

　　然而，两年中并没有大气科学家的参与，只有“天河工程”悄悄快速更新着日程。

　　 2017年4月24日

　　“青海省天河动力学规律及其利用”项目通过论证。

　　专家组成员一致认为该项目研究目标明确，技术方案可行，研究内容设置合理，技术难点分析准确，创新点突出，进度安排合理，考核指标具有可操作性，能够达到预期目标。

　　补充一点，这是2015年立项的青海省科技支撑计划，经费300万。

　　

　　 2017年5月17日

　　“天河工程云雨监测雷达”通过青海大学及青海省财政厅验收。

　　再次明确“天河工程”的任务，该项目旨在科学分析大气中存在的水汽分布与输送格局，进而采取人工干预手法，实现不同地域间大气、地表水资源再分配。

　　云雨监测雷达作为“天河工程”监测平台的一部分，与多源卫星等其他监测手段相结合，为“天河工程”作业前期提供试验方案依据、作业期间全程记录，并为后期效果及影响评估提供数据。

　　

　　 2017年8月18日

　　天河工程第二次专家组会议在上海举行。

　　

　　 2017年11月9日

　　青海大学国家实验室承担的两项国家重点研发计划项目启动。

　　“天河工程”是其中之一，经费1002万元，清华大学为牵头单位，青海大学为第一参与单位，获资助经费300万元。

　　关于重点研发计划，有一个插曲。

　　一位从事大气科学研究的专家告诉我们，实际上，2016年，“天河工程”团队申请了国家重点研发计划“水资源高效开发利用”重点专项，也就是原“973项目”。

　　他作为评审专家曾参与了这一项目的评审，17位专家投票后，“天河工程”并没有通过。对于人工增雨的技术方案，该团队在此次申请中计划采用飞秒激光技术产生硝酸盐促进大云滴形成以及冰晶的形成。

　　“但是没有任何室外的实验证明这套方案能够行得通。”这名专家告诉我们。

　　为何青海大学又宣布“天河工程”作为国家重点研发计划启动呢？

　　清华大学水沙科学和水利水电工程国家重点实验室对国际合作工作的介绍为我们提供了答案。

　　原来，在冲击“973”没有成功后，“天河工程”团队转而申请了科技部“科技创新国际化环境”类项目。

　　科普一下，这是“战略性国际科技创新合作”重点专项下的一类项目。

　　根据2016年项目申请指南，“科技创新国际化环境”项目的任务目标是“促进中方参与单位在相关国际组织中发挥更大作用，提升我国在科技领域参与全球治理层次和水平”。

　　来源：科技部网站

　　在这个国际合作项目的支持下，2018年7月，清华大学成立了“天河工程”研究网络，同时召开研讨会。

　　来自包括中国、美国、英国，澳大利亚、德国、新西兰、希腊、香港、哈萨克斯坦、俄罗斯、以色列等10个国家和地区的约50名专家学者、企业界代表、清华大学水利系师生代表参会。

　　与会专家合影

　　 与此同时，2018年3月3日

　　青海省-清华大学-中国航天科技集团三方为“天河工程”项目签订战略协议。

　　2018年9月4日，“水圈探测及天河工程项目合作研讨会”在深圳召开，“天河工程”团队负责人与深圳市、清华深研院开展合作。会后，团队负责人与贵阳市贵山基金公司商议建设地面站相关问题。

　　看到这里，可能有人要问，气象学家为什么认为“天河工程”不靠谱？

　　如有烧脑余力，请阅读以下文字：

　　 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（River in the Sky）”及其简称“天河(Sky River)”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”（atmospheric river），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“atmospheric river”，译为“大气河”，或者“tropospheric river”，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。

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