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注意到近日媒體有關(guān)“天河工程”的報(bào)道和討論，作為“天河”研究團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人，感覺有義務(wù)對(duì)大家關(guān)注的若干問題做些說明。

非常感謝社會(huì)各界對(duì)“天河”相關(guān)研究的關(guān)心和討論。這將促進(jìn)我們更全面、更嚴(yán)謹(jǐn)、更深入地探索這一復(fù)雜的問題。天河研究開展的挑戰(zhàn)性在于對(duì)一些未知領(lǐng)域的探索的不確定性，正因如此我們一直將之定位在研究探索層面，同時(shí)在對(duì)未來充滿期待的激動(dòng)驅(qū)動(dòng)下開展了一些野外觀測(cè)與人工降雨新途徑的探索。在這里，我對(duì)有關(guān)這項(xiàng)工作的推進(jìn)過程概要梳理如下。

水循環(huán)是地球物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分，既包括地表和地殼表層水文過程，也包括空中水汽輸運(yùn)和降水轉(zhuǎn)化。水利學(xué)科以研究陸地水循環(huán)為主，而通常將空中水物質(zhì)產(chǎn)生的降水作為陸地水循環(huán)的輸入。在觀測(cè)、模擬技術(shù)快速發(fā)展的背景下，我認(rèn)為空-地整體研究是學(xué)科發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是未來水利、氣象、信息等學(xué)科交叉融合的內(nèi)在需求，天河研究超越了傳統(tǒng)水利學(xué)科，但也是水循環(huán)研究的自然延伸。

由于水資源分布時(shí)空分布不均衡，水資源豐枯變化、高效利用及調(diào)控技術(shù)一直是水利行業(yè)關(guān)心和研究的核心問題之一，江河安瀾和健康兩利也是水利人追逐的夢(mèng)想。上世紀(jì)90年代之前的黃河，從歷史上“三年兩決口”演變?yōu)椤八哪耆龜嗔鳌保绕涫巧鲜兰o(jì)70~90年代末，“斷流”頻發(fā)。在國(guó)家高度重視下，水利行政部門采取了強(qiáng)有力的措施，2000年以來實(shí)現(xiàn)了黃河不斷流。但是，要確保黃河下游的長(zhǎng)治久安、維持河口生態(tài)功能和更好地支撐黃河流域及黃河兩岸經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，仍面臨著巨大挑戰(zhàn)，這也是水利科技工作者的心病。根據(jù)第二次全國(guó)水資源評(píng)價(jià)成果，黃河的多年平均天然徑流量已由第一次評(píng)價(jià)時(shí)的580億立方米減少為535億立方米，將來還可能進(jìn)一步減少。在全球氣候變化導(dǎo)致水文情勢(shì)變化、未來仍有極大的不確定性背景下，維持黃河下游河道的過流能力，實(shí)現(xiàn)黃河從一般意義上的“不斷流”向“功能性不斷流”轉(zhuǎn)變，形勢(shì)依然嚴(yán)峻。如果到2050年時(shí)的黃河水資源量再減少幾十億立方米，怎么辦？這些問題大家都在關(guān)注、思考和研究。我們認(rèn)為，不管從水利的角度還是從氣象的角度，任何有希望解決問題的辦法都是值得嘗試的。

“黃河之水天上來”。青海是黃河水的主要來源區(qū)，近49%的水量來自于青海。而在三江源區(qū)，云水資源量豐富，具備良好的空中水資源降水轉(zhuǎn)化條件和利用潛力，如果能在源區(qū)通過有效的技術(shù)手段適當(dāng)干預(yù)，適度增加降水，將是對(duì)黃河水源的有效補(bǔ)充，這就是我提出“天河”猜想和“天河工程”設(shè)想的初衷。

在應(yīng)對(duì)干旱、洪澇災(zāi)害和水資源短缺方面，水利和氣象從來都是并肩戰(zhàn)斗的。國(guó)家和一些地方氣象部門專設(shè)人工影響天氣辦公室，研發(fā)人工影響天氣技術(shù)并開展實(shí)際作業(yè)，取得了顯著成效。但是，我國(guó)的水資源的需求和來源在時(shí)空上并不匹配，比如黃河上游的主要用水集中在寧夏和內(nèi)蒙古灌區(qū)，但水資源主要來源于黃河源區(qū)；用水和產(chǎn)水的季節(jié)也不匹配，7~9三個(gè)月的水量占全年總水量一半以上，而春灌時(shí)節(jié)的水資源短缺，就需要修建水利工程進(jìn)行調(diào)節(jié)。水利行業(yè)傳統(tǒng)上，通過筑壩蓄水方式對(duì)流域內(nèi)水資源的時(shí)間分布不均勻性進(jìn)行調(diào)控，而流域間則通過跨流域調(diào)水實(shí)現(xiàn)水資源的統(tǒng)籌配置，這兩者是水資源時(shí)空調(diào)控與配置的主要手段，在我國(guó)的水資源開發(fā)、利用實(shí)踐中也取得了舉世矚目的成就。

除筑壩蓄水、跨流域調(diào)水兩種水資源保障的傳統(tǒng)手段外，是否還有第三條可能的路線呢？事實(shí)上，氣象部門長(zhǎng)期開展的人工影響天氣工作給予我們啟發(fā)：水在天上，可以通過人工影響天氣增加降水量。氣象部門長(zhǎng)期實(shí)踐也告訴我們，系統(tǒng)性的空中水資源的開發(fā)利用，可能是一條解決水資源短缺的新的途徑。我們?cè)O(shè)想：通過精細(xì)地確定適宜地域，在合適的地區(qū)和恰當(dāng)?shù)臅r(shí)節(jié)，可以將人工影響天氣增加降水量與水利工程調(diào)節(jié)水資源的工作結(jié)合起來，主動(dòng)挖掘利用一部分空中的水資源，實(shí)現(xiàn)空-地聯(lián)合的水資源調(diào)配（例如：在水汽條件較好的黃河源區(qū)增加降水量，通過時(shí)空轉(zhuǎn)換和地面調(diào)節(jié)，可增加黃河中下游的可用水量，緩解中下游的水資源短缺形勢(shì)）?；诖?，我們提出了“天河工程”的設(shè)想，從水利的角度來尋找一條利用空中水資源的途徑。

氣象學(xué)對(duì)水汽輸運(yùn)及與之相關(guān)的天氣過程進(jìn)行了深入的研究，比如“大氣河流”就是其中的一個(gè)典型，有助于理解水汽輸運(yùn)對(duì)極端水文過程的認(rèn)識(shí)。我們?cè)谡撌鎏旌釉O(shè)想的學(xué)術(shù)論文中也引用了相關(guān)的研究成果（參見：Study on sky rivers: Concept, theory, and implications. Journal of Hydro-environment Research, https://doi.org/10.1016/j.jher.2018.09.003）。但是，從水利科學(xué)與工程的角度看，我們不僅關(guān)心空中水物質(zhì)的輸運(yùn)及附帶的天氣過程，同時(shí)還關(guān)心與之相應(yīng)的降水轉(zhuǎn)化、水資源形成與開發(fā)利用的可能。

根據(jù)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)公布的《水利科技名詞》（科學(xué)出版社，1997）的定義，水資源是指地球上具有一定數(shù)量和可用質(zhì)量，能從自然界獲得補(bǔ)充并可資利用的水。顯然，空中的水物質(zhì)也是水資源。由于空中水資源無法直接通過水利工程納入水資源的調(diào)控與配置體系，因此，在國(guó)家十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“水資源高效利用”重點(diǎn)專項(xiàng)中，將雨洪水、再生水、礦井水、苦咸水、海水和大氣水等列入非常規(guī)水資源。區(qū)別于地表徑流穩(wěn)定的通道和流量過程，空中水物質(zhì)在時(shí)空上的遷移轉(zhuǎn)化具有更大的隨機(jī)性，即便是大氣河流，也是具有強(qiáng)隨機(jī)性的水汽輸運(yùn)通道，目前通過人工影響天氣產(chǎn)生的降水也具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，無法統(tǒng)籌利用，從而造成了空中水資源開發(fā)利用效率偏低。

我們認(rèn)為，結(jié)合空地條件，優(yōu)選適宜的時(shí)機(jī)、地點(diǎn)和方式進(jìn)行人工影響天氣的作業(yè)，使降水轉(zhuǎn)化率、流域產(chǎn)流系數(shù)、流域水資源調(diào)控能力三者間能夠相互匹配，構(gòu)建空中-地表聯(lián)合的水資源利用體系，是緩解局部區(qū)域水資源短缺形勢(shì)并實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用的可能途徑之一。為此，我們提出了“天河”的概念：在水汽集中輸運(yùn)通道，且具備轉(zhuǎn)化為降水潛力的區(qū)域，意為地表水之根源（參見“天空河流: 發(fā)現(xiàn)、概念及其科學(xué)問題”，中國(guó)科學(xué)，2016，第46卷，第6期，649-656），并進(jìn)一步對(duì)天河的力學(xué)內(nèi)涵進(jìn)行了研究（參見：Study on sky rivers: Concept, theory, and implications Journal of Hydro-environment Research,https://doi.org/10.1016/j.jher.2018.09.003）。在此認(rèn)識(shí)指導(dǎo)下，開展了開發(fā)空中水資源的模式（即天河工程）的研究，其核心是分析大氣中的水物質(zhì)分布與輸送格局，利用已有成型技術(shù)并研發(fā)新型高效人工干預(yù)技術(shù)、空-地聯(lián)合的水物質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)空中水資源與地表水資源的耦合調(diào)控和統(tǒng)籌利用提供科學(xué)和技術(shù)支撐，其核心目標(biāo)是如何在局部區(qū)域用好人工影響天氣適度增加地表徑流，而非改變大氣環(huán)流（參見：“天河工程：空中水資源開發(fā)利用的機(jī)遇與挑戰(zhàn)”，中國(guó)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略—水利科學(xué)與工程前沿，北京：中國(guó)科學(xué)出版社, 2017.4, 122-138；“空中水資源及其降水轉(zhuǎn)化分析”，科學(xué)通報(bào), 2018, 63（26）: 2785–2796.doi:10.1360/N972018-00162）。

水利科學(xué)一直關(guān)注地表水物質(zhì)的輸運(yùn)及其附帶的洪澇和干旱災(zāi)害問題及對(duì)策。正如水利科學(xué)與地貌學(xué)、環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等眾多學(xué)科的交叉融合，形成了眾多的交叉科學(xué)，為解決日益復(fù)雜的水問題提供了理論和技術(shù)支撐。氣候變化導(dǎo)致的水文情勢(shì)的變化和不確定性日益顯著，水利科學(xué)與工程伴隨著理論研究的進(jìn)步、觀測(cè)手段的發(fā)展，逐漸從河流研究演變?yōu)榱饔蜓芯?，進(jìn)而演變?yōu)槿蛩h(huán)的研究，水利科學(xué)與氣象科學(xué)的交叉不再僅限于氣象水文學(xué)，構(gòu)建氣象、水利、信息深度融合的學(xué)科不僅是科學(xué)研究的需要，也是我國(guó)水資源安全保障的需求。

天河研究需要用到水利、氣象、地理、信息等多學(xué)科的知識(shí)，是多學(xué)科的交叉和融合，從空-地耦合的角度認(rèn)識(shí)水循環(huán)，探索認(rèn)識(shí)空中水資源的演變規(guī)律和對(duì)地表水資源變化的影響。從天河這一概念出發(fā)，將為我們認(rèn)識(shí)空中水資源的形成、遷移、轉(zhuǎn)化提供新的更好的物理圖景和分析工具。

天河（Sky River）的定義與美國(guó)提出的大氣河流（Atmospheric River）異曲同工，雖然中英文術(shù)語的不同是由于文化背景不同產(chǎn)生的，但都是指的大氣流動(dòng)中水汽傳輸?shù)奶厥膺吔鐚油ǖ?。但是，中?guó)“天河工程”中的“天河”從一開始就是從水資源利用的角度提出的，關(guān)心的是統(tǒng)計(jì)意義上的結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)海陸間水資源空中輸送的貢獻(xiàn)。

不是空中所有水物質(zhì)都稱為“空中水資源”，特指具備降水轉(zhuǎn)化潛力的那部分空中水物質(zhì)，階段性地作為空中水資源的定量指標(biāo)。從水資源的角度，這些研究工作是水利人抬頭看天的嘗試，目的是為了更好地開展水循環(huán)和水資源研究，也學(xué)習(xí)借鑒氣象領(lǐng)域的已有成果。

從水資源角度看，空中是否有部分水可以通過有效途徑加以開發(fā)利用？自然就是從“天河”走向“天河工程”，我們提出“天河工程”是想把一個(gè)“猜想”走向?qū)嵱?，而不是只停留在概念或理論研究上。?dāng)然，現(xiàn)階段“天河工程”還是研究項(xiàng)目，并非“南水北調(diào)”等大型水利工程建設(shè)項(xiàng)目。取名為“天河工程”，主要是“天河”已有很多指向，比如神話傳說中的“天河”、現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的“天河”計(jì)算機(jī)等。為與已有以“天河”命名的其它項(xiàng)目區(qū)分，才用了“天河工程”，本質(zhì)上還是“天河”相關(guān)理論的研究，這在我們采用的英文名稱可以體現(xiàn)出，我們用的是“Sky River”，而不是“Sky River Project”。

目前，國(guó)內(nèi)外多個(gè)氣象科研單位和氣象科學(xué)專家參與了共同研究，在2018年6月在北京召開了第一屆全球水循環(huán)與天河研究國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)，我們?cè)陂_篇就向與會(huì)的各國(guó)專家正式說明了天河（Sky River）和大氣河流（Atmosphere River）的異同，大家一致認(rèn)同研究“天河”的必要性和可行性，共同發(fā)起成立了“天河國(guó)際研究網(wǎng)絡(luò)”（Initiative of the Sky River International Research Network），全球10余個(gè)國(guó)家的50多名水利和氣象專家參加了會(huì)議。

空-地水循環(huán)一體化監(jiān)測(cè)對(duì)多個(gè)領(lǐng)域的研究具有重要意義。納入衛(wèi)星氣象監(jiān)測(cè)體系的天河一號(hào)衛(wèi)星，在衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)、載荷配置、研發(fā)周期等方面進(jìn)行了權(quán)衡優(yōu)化，有助于彌補(bǔ)現(xiàn)有氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)能力的不足，并強(qiáng)化了對(duì)三江源及同緯度地區(qū)的觀測(cè)重訪能力。衛(wèi)星載荷采用的是氣象業(yè)務(wù)與科研衛(wèi)星常用的水汽、云、降水觀測(cè)儀器，包括微波溫濕度計(jì)、降水測(cè)量雷達(dá)等。衛(wèi)星發(fā)射組網(wǎng)后，其機(jī)動(dòng)觀測(cè)能力可為臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害天氣提供觀測(cè)、研究、預(yù)警和天河研究等服務(wù)。

團(tuán)隊(duì)目前承擔(dān)的是科學(xué)研究項(xiàng)目，目的是探索研究相關(guān)現(xiàn)象的機(jī)理、研發(fā)新技術(shù)。

2016年2月，科技部發(fā)布了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“水資源高效開發(fā)利用”重點(diǎn)專項(xiàng)的第一批項(xiàng)目申報(bào)指南，其中“2. 非常規(guī)水資源開發(fā)利用技術(shù)”下面設(shè)置了“2.2 大氣水資源開發(fā)新技術(shù)”方向，要求“研發(fā)人工降水新技術(shù)及裝備，研發(fā)大氣水資源規(guī)?；_發(fā)新技術(shù)和成套技術(shù)裝備，開展應(yīng)用示范”。本人以青海大學(xué)作為牽頭單位，聯(lián)合多家氣象、地理、水文等領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)科研院所，以“云水資源開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)、裝備與應(yīng)用示范”為項(xiàng)目名稱申請(qǐng)?jiān)擁?xiàng)目；同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)申報(bào)該項(xiàng)目的還有其他科研團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過層層審核和專家評(píng)審，本人申報(bào)的“云水資源開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)、裝備與應(yīng)用示范”并未獲立項(xiàng)，是另外一個(gè)團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)的同類型項(xiàng)目獲批。

2016年12月，科技部發(fā)布了“戰(zhàn)略性國(guó)際科技創(chuàng)新合作”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目申報(bào)指南，本人作為負(fù)責(zé)人，以清華大學(xué)作為牽頭單位，聯(lián)合中國(guó)氣象科學(xué)研究院、中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所、青海大學(xué)、澳大利亞氣象局、墨爾本大學(xué)、奧克蘭大學(xué)和俄克拉荷馬大學(xué)等單位，共同申報(bào)并獲批了“全球水循環(huán)及‘天河工程’理論與關(guān)鍵技術(shù)國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃”項(xiàng)目，項(xiàng)目研究的主要目標(biāo)是全球水循環(huán)與“天河”相關(guān)的科學(xué)探索和國(guó)際創(chuàng)新引領(lǐng)。

2017年國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“水資源高效開發(fā)利用”重點(diǎn)專項(xiàng)的第二批項(xiàng)目申報(bào)指南，其中，“2.非常規(guī)水資源開發(fā)利用技術(shù)與設(shè)備”中設(shè)置了“2.2 河源區(qū)及干旱區(qū)降雨徑流挖潛與高效利用技術(shù)”，我們團(tuán)隊(duì)以青海大學(xué)牽頭、清華大學(xué)等單位參與，聯(lián)合申報(bào)了“河源區(qū)及干旱區(qū)降雨徑流挖潛與高效利用技術(shù)”項(xiàng)目，經(jīng)過形式審查、專家網(wǎng)評(píng)、專家會(huì)議評(píng)審和公示等程序后獲批立項(xiàng)。據(jù)了解，同時(shí)還有另外一個(gè)團(tuán)隊(duì)也申報(bào)了該方向，參與競(jìng)爭(zhēng)。

項(xiàng)目獲批以來，研究團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格按照有關(guān)科研項(xiàng)目管理的要求穩(wěn)步推進(jìn)，編制了項(xiàng)目任務(wù)書，組織召開了任務(wù)書審查、項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)、實(shí)施方案論證會(huì)等，參與論證的專家涵蓋水利、氣象、生態(tài)等領(lǐng)域?qū)＜摇ｍ?xiàng)目重點(diǎn)圍繞空-地水資源形成轉(zhuǎn)化規(guī)律、空-地水資源聯(lián)合利用技術(shù)等開展探索性研究。項(xiàng)目組秉承嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)之精神，扎實(shí)工作，研究進(jìn)展和成果將通過學(xué)術(shù)論文、專利等形式發(fā)表。本人會(huì)堅(jiān)守一名科技工作者的操守，珍惜用好科研經(jīng)費(fèi)。

應(yīng)該指出，我們研究的部分初步成果雖已有在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表，但離實(shí)際規(guī)模性應(yīng)用尚有很大距離，探索之旅剛剛開始。研究團(tuán)隊(duì)成員仍在踏實(shí)工作，青海大學(xué)和清華大學(xué)的青年教師和學(xué)生團(tuán)隊(duì)40多人，今年的中秋和國(guó)慶節(jié)節(jié)都還在海拔4200多米的高原野外試驗(yàn)場(chǎng)度過。天河工程目前還定位在觀測(cè)與探索，有的想法還顯幼稚，有的方法還不成熟，有的領(lǐng)域?qū)＜疫€未來得及溝通和前去請(qǐng)教，有的論證還遠(yuǎn)沒有結(jié)束，我們誠(chéng)摯地歡迎廣大科研工作者和社會(huì)各界提出批評(píng)和建議，使我們的團(tuán)隊(duì)在不斷學(xué)習(xí)中進(jìn)步。