氣象學家實名批「天河工程」不顧質疑倉促上馬

最近，「天河工程」啟動星箭研製的消息引起氣象學家們的注意。

我們陸續收到了多位氣象學家的意見——

我國大氣動力學和氣候動力學家、中科院院士吳國雄：

科學爭論是正常的。當一個理論還不成熟的時候，科學家有責任去完善理論以更地為決策服務。作為一項工程計劃，「天河工程」應組織多學科的專家充分討論後再啟動工程項目。國家的投入要為納稅人負責，要研究這些錢是不是值得花。

國防科技大學氣象海洋學院教授陸漢城：

這是一個既沒有科學基礎也沒有技術可行性的荒誕幻想項目，居然得到立項支持，是不可思議的。人民的血汗要珍惜！

中科院大氣物理所研究員孫繼明：

科學上對人工影響天氣的雲降水物理過程的認識還不完善和全面，還沒有人工干預晴空大氣形成雲和降水的理論和技術。苟利國家生死以，豈因禍福避趨之。科學家有責任向公眾和決策部門進行科普，讓大家作出正確的判斷。

一位在人工影響天氣領域工作多年的資深院士：

在氣象學界集體缺席前期論證的情況下，決策部門不顧氣象學家的諸多質疑，執意迅速推動「天河工程」。重大工程上馬應徵詢各學科科學家的意見。

美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）研究員杜鈞：

為了不浪費寶貴的資源和誤導公眾，在沒有得到氣象部門的充分論證之前，希望有關部門三思而行，切不可好高騖遠！

到底是怎麼回事？我們先看看，「天河工程」都幹了啥。

我們綜合青海大學、清華大學、青海省氣象局等官方網站查詢到資料，以及採訪中獲得的信息，整理一份「天河工程」的時間線，供大家參考：

最早的公開信息可追溯至2015年8月，清華大學、青海大學、青海省氣象局聯合開展「天河工程」人工增雨科學試驗進入作業實驗階段。

布設的五個作業點共開展地面作業15次，其中火箭作業4次，耗用火箭彈8枚；燃燒爐作業11次，耗用碘化銀1100克。

新聞還明確指出，「天河工程」是我國南水北調西段工程中的的科學實驗項目。項目利用三江源區天然的水汽輸送格局，採用人工影響天氣技術，把一部分天然落入長江流域的降水截留在或誘導到黃河流域，實現空中調水。

可見，最初的計劃是人工影響天氣技術。

青海省氣象局報道：

2015年底，科技部和青海省人民政府批准共同建設了「省部共建三江源生態與高原農牧業國家重點實驗室」。

從經費上看，2016-2017年，青海省科技廳投入1200萬，青海大學投入3890萬配套建設經費（包括中央財政800萬，省級財政3090萬），清華大學水沙科學和水利水電工程國家重點實驗室作為夥伴實驗室每年投入100萬。

加上整合青海大學相關學科儀器設備資源，儀器設備平台建設資金已超過一億人民幣。

「天河工程」是該實驗室的重頭戲。

• 2016年5月

「天河工程」團隊在《中國科學：技術科學》上發表論文《天空河流: 發現、概念及其科學問題》。

論文稱，（大氣中）通量強度很高的條帶構成的網路結構是水汽匯聚、輸送最為集中、強度最大的網路，與地表河流具有類似的分級屬性，我們可將這種水汽輸送的網路結構上稱為「天空河流（River in the Sky）」, 或簡稱「天河（SkyRiver）」。

有了重點實驗室，「天河工程」多了個「天河星」。

• 2016年9月10日

「天河工程與天河星」論證啟動會在青海大學召開。

彼時，青海省委、省政府對「天河工程」高度重視，已經將其列入全省的「十三五」規劃，確定為青海省的重點創新項目。

青海大學新聞網報道：

就是這次會議後，大氣科學家開始質疑「天河工程」的可行性。

微信公號「科學加」的新聞報道指出：

專家們認為，如果跨區域的水汽搬運沒辦法解決，「天河工程」就無法實施。現在關鍵的問題是，中國氣象學界有專家認為這樣的工程在現在的科技水平上根本就做不到。

（https://mp.weixin.qq.com/s/FnBEfb1CuFCTbqSCv9Mt3Q）

當時，「天河」團隊表示，未來更多的氣候專家將會參與進來。

然而，兩年中並沒有大氣科學家的參與，只有「天河工程」悄悄快速更新著日程。

• 2017年4月24日

「青海省天河動力學規律及其利用」項目通過論證。

專家組成員一致認為該項目研究目標明確，技術方案可行，研究內容設置合理，技術難點分析準確，創新點突出，進度安排合理，考核指標具有可操作性，能夠達到預期目標。

三江源協同中心官方網站報道：

補充一點，這是2015年立項的青海省科技支撐計劃，經費300萬。

• 2017年5月17日

「天河工程雲雨監測雷達」通過青海大學及青海省財政廳驗收。

再次明確「天河工程」的任務，該項目旨在科學分析大氣中存在的水汽分布與輸送格局，進而採取人工干預手法，實現不同地域間大氣、地表水資源再分配。

雲雨監測雷達作為「天河工程」監測平台的一部分，與多源衛星等其他監測手段相結合，為「天河工程」作業前期提供試驗方案依據、作業期間全程記錄，並為後期效果及影響評估提供數據。

青海大學本科生招生網報道：

• 2017年8月18日

天河工程第二次專家組會議在上海舉行。

• 2017年11月9日

青海大學國家實驗室承擔的兩項國家重點研發計劃項目啟動。

「天河工程」是其中之一，經費1002萬元，清華大學為牽頭單位，青海大學為第一參與單位，獲資助經費300萬元。

關於重點研發計劃，有一個插曲。

一位從事大氣科學研究的專家告訴我們，實際上，2016年，「天河工程」團隊申請了國家重點研發計劃「水資源高效開發利用」重點專項，也就是原「973項目」。

他作為評審專家曾參與了這一項目的評審，17位專家投票後，「天河工程」並沒有通過。對於人工增雨的技術方案，該團隊在此次申請中計劃採用飛秒激光技術產生硝酸鹽促進大雲滴形成以及冰晶的形成。

「但是沒有任何室外的實驗證明這套方案能夠行得通。」這名專家告訴我們。

為何青海大學又宣布「天河工程」作為國家重點研發計劃啟動呢？

清華大學水沙科學和水利水電工程國家重點實驗室對國際合作工作的介紹為我們提供了答案。

原來，在衝擊「973」沒有成功後，「天河工程」團隊轉而申請了科技部「科技創新國際化環境」類項目。

科普一下，這是「戰略性國際科技創新合作」重點專項下的一類項目。

根據2016年項目申請指南，「科技創新國際化環境」項目的任務目標是「促進中方參與單位在相關國際組織中發揮更大作用，提升我國在科技領域參與全球治理層次和水平」。

來源：科技部網站

在這個國際合作項目的支持下，2018年7月，清華大學成立了「天河工程」研究網路，同時召開研討會。

來自包括中國、美國、英國，澳大利亞、德國、紐西蘭、希臘、香港、哈薩克、俄羅斯、以色列等10個國家和地區的約50名專家學者、企業界代表、清華大學水利系師生代表參會。

圖為與會專家合影

來源：

• 與此同時，2018年3月3日

青海省-清華大學-中國航天科技集團三方為「天河工程」項目簽訂戰略協議。

2018年9月4日，「水圈探測及天河工程項目合作研討會」在深圳召開，「天河工程」團隊負責人與深圳市、清華深研院開展合作。會後，團隊負責人與貴陽市貴山基金公司商議建設地面站相關問題。

看到這裡，可能有人要問，氣象學家為什麼認為「天河工程」不靠譜？

如有燒腦餘力，請閱讀以下文字：

1、「天河」並非新概念，且缺乏科學內涵

「天河工程」的科學基礎源自一篇論文。

2016年5月，青海大學校長、中科院院士王光謙帶領的團隊在《中國科學：技術科學》上發表題為《天空河流: 發現、概念及其科學問題》，正式提出「天空河流（River in the Sky）」及其簡稱「天河(Sky River)」的概念。

論文中，作者根據歐洲中期天氣預報中心的再分析數據及進一步基於「統計力學系綜」理論繪製了全球冬季和夏季兩幅高通量水汽帶的分布圖。

研究人員結合他們在水利領域的學術背景，稱上述水汽含量較高的條帶構成的網路「與地表河流具有相同的功能和類似的分級網路屬性」。

通過分析上述兩組分布圖，研究人員還結合他們在水利領域的學術背景，稱上述水汽含量較高的條帶構成的網路「與地表河流具有相同的功能和類似的分級網路屬性」。

這便是「天河」的由來。

對此，氣象學家怎麼說？

杜鈞：

天河，氣象上一般稱為」大氣河流」（atmospheric river），並不是一個新概念，而是一個大家都熟知的大氣現象。這個概念最早由麻省理工學院的科學家在上世紀九十年代初提出來，在天氣預報中經常應用。

例如美國西海岸的大暴雨往往同大氣河流相聯。這個概念本身並沒有問題，但它完全是一個自然現象，人是沒有能力去製造它或控制它流向什麼地方，或不流向什麼地方的。

陸漢城：

國際上有些氣象學家將大氣環流中的水汽分布帶稱為「atmospheric river」，譯為「大氣河」，或者「tropospheric river」，也譯為「對流河」。這是將大氣中的水汽分布帶形象化的表達。

論文《天空河流: 發現、概念及其科學問題》充其量是對全球大氣科學工作者觀測和理論研究及數值試驗的系列結果的科普式介紹。同時，文中提出「天河」與「大氣河」之間的三個不同點，實際上就是大氣科學早就有成果的研究。

孫繼明：

論文提出的「天河」概念只是創造了一個新名詞，沒有物理內涵上的創新。

吳國雄：

作為一種科學理論，「天河」概念的提出無可厚非。一個科學理論提出來最終有成功的、也有失敗的，這是科學發展的過程。

2、水汽輸送屬自然現象，難以人工控制

吳國雄：

水汽輸送通道和陸地上的河流完全是兩個概念。大氣中水汽輸送通道不固定，也沒有邊界。多年來，大氣科學理論已經達成的共識是，水汽輸送的動力來自全球熱力驅動。

我們上世紀末研究提出的青藏高原「感熱氣泵」觀點，解釋了水汽在喜馬拉雅南坡爬升的現象。水汽之所以會輸送爬升上青藏高原，依靠的正是熱效應。

青藏高原作為地理上的隆起，形成了對周圍大氣的「感熱氣泵」——冬季，青藏高原上空的大氣下沉並向高原低空四周排放；夏季，高原低空四周的大氣則被高原「抽吸」上升在對流層上部向外排放。

這種周而復始的抽吸-排放作用導致的大氣上升-下沉，正像一部巨型「氣泵」，影響亞洲大氣環流和氣候季節變化。

「感熱氣泵」讓我們相信，水汽輸送並不是簡單的物理空間上的「搬運」，而是一個伴隨著諸如溫度、地表條件、大氣環流等等因素的複雜過程。

陸漢城：

大氣中的水汽集中可以用「河」來表示，但是它與地球表面的固態水形成的河有著截然不同的概念。地表水的河有邊界、有河床，但大氣中的水汽是三維空間呈瀰漫式分布，而且總是和複雜的大氣運動聯繫在一起。

目前降水物理機理和準確預報仍然是具有挑戰性的科學問題，特別是局部強降水（暴雨、暴雪、特大暴雨雪），是屬於中尺度的天氣現象，不僅涉及不同尺度環流相互作用，還涉及地球系統邊界層的作用。

人類對自然現象的認識具有一定的限度，對地球系統（大氣圈、生物圈、地球本身等）的任何人工控制措施都是在遵循規律的條件下才可能實現。

杜鈞：

「天河工程」要實現空中調水，難點是跨區域的水汽搬運，要讓雨下在黃河流域而不要降在長江流域，這超出了人類的能力範圍。

我們目前還不可能在空中搬運水汽，也沒有能耐讓該下雨的雲不下雨。

3、人工降雨技術不成熟，無疑杯水車薪

據英國《快報》報道，「天河工程」計劃2020年完成「天河一號」衛星首批雙星發射開展應用示範，2022年完成六星組網建設。衛星攜帶的感測器將監測向乾旱地區運移的水蒸氣，同時，安裝在地面的設備將向空中釋放能在其周圍形成雲的銀離子。

孫繼明：

人工影響天氣技術本質上建立在暖雲降水、混合雲降水等兩種物理機制上。無論哪種類型的降水，都要經歷從水汽到雲滴、再到降水的過程。

僅就水汽凝結生成雲滴這一個環節而言，必須要滿足大氣中的水汽分子達到飽和這個條件，而在自然界大氣達到飽和的主要途徑就是氣流上升伴隨的膨脹冷卻過程以及冷暖空氣的混合過程。

如果沒有水汽飽和的大氣，自然條件下就無法大範圍地將水汽人工直接干預催化生成雲滴。

即使在有雲的條件下，要達到有效的人工催化降水，條件也很苛刻，並不是所有的雲都適合催化，雲層厚度、雲底的高度以及過冷水含量等都是進行人工催化需要考慮的主要物理參量。

此外，在有限的時空範圍內催化形成多少降水，目前科學上對這一物理過程的認識還不完善和全面。

吳國雄：

人工降雨條件很苛刻，除了有雲，還必須採取降溫、增加凝結核等措施。最重要的是，還需要增強大氣的上升運動。如果大氣狀態穩定，沒有上升運動，有雲也降不了水。

前述匿名院士：

人工增雨仍處在試驗階段，目前最好的成績是增加10%～20%的雨量，遠無法實現「天河工程」每年在青藏高原的三江源地區增加25億立方米降水的目標。

杜鈞：

6顆衛星、大量源源不斷的火箭和導彈以及諸多地面設備將耗資巨大，如果僅用於人工增雨，無異於「杯水車薪」。

陸漢城：

人工影響天氣技術發展100多年來，仍然是一項不成熟的技術。如果僅為監測大氣中的水汽含量，目前已有足夠的天基、地基、海基系統，因而「天河工程」的建設也是重複、多餘的。

看完這些，你們覺得「天河工程」的錢值得花嗎？我們留言區見！

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