關(guān)于長江模擬器的答疑解惑 科技創(chuàng)新支撐長江流域綜合管理——采訪夏軍院士

環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:今年6月，長江模擬器示范基地在重慶成立。長江模擬器將為智慧水利體系建設(shè)提供科技引領(lǐng)，為流域水災(zāi)害預(yù)警、流域水環(huán)境水生態(tài)現(xiàn)狀評(píng)估、流域水資源和生態(tài)系統(tǒng)管理與調(diào)控提供有效手段，為流域長遠(yuǎn)規(guī)劃、管理和應(yīng)對(duì)提供科學(xué)依據(jù)。水利部部長李國英在“三對(duì)標(biāo)一規(guī)劃”行動(dòng)總結(jié)講話中提出推進(jìn)智慧水利建設(shè)，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線，加快構(gòu)建具有預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案功能的智慧水利體系。中國水利報(bào)記者為此采訪參與長江模擬器建設(shè)的中國科學(xué)院院士、武漢大學(xué)水安全研究院院長夏軍，對(duì)長江模擬器的功能以及未來發(fā)展等問題答疑解惑。

夏軍

中國科學(xué)院院士

武漢大學(xué)水安全研究院院長

問：什么是長江模擬器?

長江模擬器具有監(jiān)測-模擬評(píng)價(jià)預(yù)警決策支持功能，可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、水資源管理、航運(yùn)、防洪、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域，服務(wù)于美麗中國、長江大保護(hù)的綠色發(fā)展目標(biāo)。

夏軍：長江模擬器，簡單地講就是以長江流域?yàn)閷?duì)象，以流域水循環(huán)為紐帶，將自然過程與社會(huì)經(jīng)濟(jì)過程相耦合的流域模擬系統(tǒng)及其裝置。它強(qiáng)調(diào)上、中、下游以及湖庫-岸線城市群的互聯(lián)互動(dòng)，強(qiáng)調(diào)自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的深度交叉，強(qiáng)調(diào)大數(shù)據(jù)和人工智能信息支持，具有監(jiān)測-模擬-評(píng)價(jià)預(yù)警決策支持功能?？蓱?yīng)用于農(nóng)業(yè)、水資源管理、航運(yùn)、防洪、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域，服務(wù)于美麗中國、長江大保護(hù)的綠色發(fā)展目標(biāo)。

問：與國家大科學(xué)裝置地球模擬器相比，長江模擬器在功能上有哪些不同?

長江模擬器以流域?yàn)檠芯繉?duì)象，具有更高的空間分辨率、更快的時(shí)間響應(yīng)，以直接服務(wù)于流域生態(tài)文明建設(shè)為目標(biāo);長江模擬器的建成，有助于地球模擬器的計(jì)算成果應(yīng)用;兩大科學(xué)裝置協(xié)同運(yùn)行，將有力促進(jìn)中國地球科學(xué)的發(fā)展,提升中國地球科學(xué)研究的國際地位。

夏軍：2018年開始建設(shè)的地球模擬器大科學(xué)裝置，是目前國家唯一在建的地球科學(xué)大裝置。從2009年開始醞釀，到落地建設(shè)經(jīng)過了10年時(shí)間。地球模擬器起源于全球大氣和海洋環(huán)流模式，側(cè)重地球系統(tǒng)各圈層大尺度數(shù)值模擬，建設(shè)目標(biāo)更趨向于超大數(shù)據(jù)科學(xué)運(yùn)算設(shè)施和計(jì)算方法的研發(fā)。對(duì)流域的管理和調(diào)控而言，需與高分辨率的流域模擬器相結(jié)合，側(cè)重流域尺度陸表生態(tài)水文過程、河湖水動(dòng)力過程和人類活動(dòng)過程的模擬。

長江模擬器以流域?yàn)檠芯繉?duì)象，具有更高的空間分辨率、更快的時(shí)間響應(yīng)，以直接服務(wù)于流域生態(tài)文明建設(shè)為目標(biāo)。長江模擬器將在監(jiān)測監(jiān)控體系的建設(shè)、科學(xué)數(shù)據(jù)中心建設(shè)、集成現(xiàn)有科學(xué)研究成果和水環(huán)境水生態(tài)治理技術(shù)、公眾參與和公眾教育、科學(xué)研究與政府決策服務(wù)方面體現(xiàn)出與地球模擬器不同的特色。

長江模擬器的建成，有助于地球模擬器的計(jì)算成果應(yīng)用;地球模擬器可為長江模擬器提供更為精細(xì)和精確度更高的氣象水文輸入，從而提高長江模擬器的模擬精度。兩大科學(xué)裝置協(xié)同運(yùn)行，將有力促進(jìn)中國地球科學(xué)的發(fā)展，提升中國地球科學(xué)研究的國際地位。

問：長江模擬器如何把脈長江“前世今生”?

了解過去長江,再現(xiàn)長江流域水系產(chǎn)生和演化的過程;認(rèn)識(shí)現(xiàn)在長江，對(duì)流域水系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、評(píng)估、預(yù)警和調(diào)控，診斷問題成因、提出管理措施;展望未來長江，模擬預(yù)測水生態(tài)水環(huán)境演變趨勢(shì)，提出相應(yīng)調(diào)控對(duì)策和政策措施建議。

夏軍：長江模擬器以“了解過去長江、認(rèn)識(shí)現(xiàn)在長江、展望未來長江”為其主要功能。

一是了解過去長江，即基于中生代以來的地質(zhì)歷史時(shí)期的考古、古地質(zhì)、古地貌、古氣候研究成果，再現(xiàn)長江流域水系產(chǎn)生和演化的過程。包括長江流域古氣候演變、長江流域水系形成、古湖泊演化、長江文明誕生和城市文明的演化過程。

二是認(rèn)識(shí)現(xiàn)在長江，即通過建設(shè)流域水系統(tǒng)全面監(jiān)測監(jiān)控能力，發(fā)展流域水系統(tǒng)全面模擬能力，具備對(duì)流域水系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、評(píng)估、預(yù)警和調(diào)控的能力。模擬再現(xiàn)近40年來的長江流域水環(huán)境水生態(tài)的演變過程，系統(tǒng)診斷流域水環(huán)境水生態(tài)問題的成因和機(jī)制，提出綜合調(diào)控策略和具體管理措施。

三是展望未來長江，即針對(duì)未來可能的氣候變化情景及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景，模擬預(yù)測不同情景下的流域水生態(tài)水環(huán)境演變趨勢(shì)。通過模擬分析不同綠色發(fā)展路徑下的流域綠色發(fā)展水平的時(shí)空差異，提出相應(yīng)的調(diào)控對(duì)策和政策措施建議。

問：長江模擬器的研發(fā)，在流域綜合管理中起到什么作用?

長江模擬器是科技創(chuàng)新支撐長江流域綜合管理的體現(xiàn)，是支撐綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的先進(jìn)科學(xué)利器，將為流域水災(zāi)害預(yù)警、流域水環(huán)境水生態(tài)現(xiàn)狀評(píng)估、流域水資源和生態(tài)系統(tǒng)管理與調(diào)控提供有效科技手段，為流域長遠(yuǎn)規(guī)劃、管理和應(yīng)對(duì)提供科學(xué)依據(jù)。

夏軍：通過建設(shè)長江模擬器，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)、水環(huán)境、水生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)過程耦合模擬，集成創(chuàng)新流域水生態(tài)恢復(fù)和水環(huán)境治理技術(shù)體系，長江模擬器可以說是科技創(chuàng)新支撐長江流域綜合管理的體現(xiàn)。

長江模擬器建成后，將匯集長江上中下游的水文氣象、生態(tài)保護(hù)、城市建設(shè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)、水生態(tài)、水環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)多過程的耦合模擬，打造支撐綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的先進(jìn)科學(xué)利器，促進(jìn)全流域系統(tǒng)治理水平、綠色發(fā)展水平和生態(tài)文明水平提升，為國家生態(tài)文明建設(shè)作出戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和前瞻性貢獻(xiàn)。

長江模擬器建設(shè)涉及6個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括建設(shè)長江流域空天地一體化立體監(jiān)測系統(tǒng)，建設(shè)長江流域多源數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，研發(fā)長江流域水系統(tǒng)綜合模擬模型，建立長江流域綠色發(fā)展評(píng)估系統(tǒng)，建立長江流域生態(tài)文明公眾參與和教育平臺(tái)，建成科學(xué)研究與政府決策的溝通平臺(tái)。

長江模擬器的建成，將為流域水災(zāi)害預(yù)警、流域水環(huán)境水生態(tài)現(xiàn)狀評(píng)估、流域水資源和生態(tài)系統(tǒng)管理與調(diào)控提供有效科技手段,為流域長遠(yuǎn)規(guī)劃、管理和應(yīng)對(duì)提供科學(xué)依據(jù)。

問：長江模擬器對(duì)于公眾認(rèn)識(shí)了解長江，能夠傳遞哪些信息?

夏軍：公眾需求將以長江保護(hù)法的相關(guān)規(guī)定為出發(fā)點(diǎn)，在保障公眾的知情權(quán)和參與權(quán)方面，在公眾宣傳和公眾教育方面，長江模擬器結(jié)合支撐大河文明館建設(shè)，開發(fā)過去長江、現(xiàn)在長江、未來長江相應(yīng)的模塊展示功能，以網(wǎng)頁版和手機(jī)版的形式，滿足公眾認(rèn)識(shí)長江、參與保護(hù)長江的需求。

問：長江模擬器的建設(shè)分幾步走?

2020—2021年，完成“過去長江”的部分功能展示、“現(xiàn)在長江”系統(tǒng)軟件、展示平臺(tái)等初步搭建，掛牌“美麗中國”項(xiàng)目示范基地，啟動(dòng)建設(shè)廣陽島野外科學(xué)觀測站;2022—2023年，拓展長江模擬器科研功能，推進(jìn)長江模擬器產(chǎn)業(yè)應(yīng)用;2024—2030年，拓展完善基礎(chǔ)設(shè)施和功能和長江模擬器產(chǎn)業(yè)運(yùn)用。

夏軍：長江模擬器裝置分三期進(jìn)行，計(jì)劃用10年時(shí)間完成全部建設(shè)任務(wù)。

2020—2021年，將現(xiàn)有研究成果與智慧廣陽島、大河文明館建設(shè)結(jié)合，完成“過去長江”中長江流域相關(guān)的古地理、古氣候等功能展示，完成“現(xiàn)在長江”系統(tǒng)軟件的初步開發(fā)、計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)、展示平臺(tái)的初步搭建，模擬長江干流湖庫-岸線城市群的水生態(tài)水環(huán)境現(xiàn)狀，掛牌“”美麗中國”項(xiàng)目示范基地。同時(shí)，啟動(dòng)建設(shè)廣陽島野外科學(xué)觀測站，為長江模擬器運(yùn)行提供長期數(shù)據(jù)服務(wù)。

2022—2023年，首先是拓展長江模擬器科研功能。完善“過去長江”中長江形成過程、長江流域文明誕生與演化等模塊功能，完成流域侵蝕模型及水生生物多樣評(píng)估模型研制、“現(xiàn)在長江”中長江流域野外實(shí)時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和“未來長江”的模擬、模型開發(fā)，投入運(yùn)行廣陽島野外科學(xué)觀測站。其次是推進(jìn)長江模擬器產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。推進(jìn)與行業(yè)管理部門、科研機(jī)構(gòu)、科技企業(yè)的成果共享和相互促進(jìn)，以“政產(chǎn)研學(xué)用”創(chuàng)新加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，衍生孵化具有產(chǎn)業(yè)化前景的產(chǎn)品、技術(shù)或服務(wù)，發(fā)揮好科技支撐弓|領(lǐng)作用。

2024—2030年，對(duì)標(biāo)國家重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)要求和長江流域治理的需求變化，拓展完善基礎(chǔ)設(shè)施和功能，持續(xù)推動(dòng)長江流域水系統(tǒng)科學(xué)研究水平的提升，在流域系統(tǒng)治理和生態(tài)修復(fù)中充分發(fā)揮作用,努力將長江模擬器建設(shè)成為國家大科學(xué)裝置;拓展長江模擬器產(chǎn)業(yè)運(yùn)用，打造生態(tài)監(jiān)測設(shè)施研發(fā)與生產(chǎn)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與技術(shù)服務(wù)、流域系統(tǒng)診斷與評(píng)估服務(wù)、流域生態(tài)修復(fù)治理技術(shù)服務(wù)和流域產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃咨詢服務(wù)為一體的長江模擬器特色科創(chuàng)產(chǎn)業(yè)園。

原標(biāo)題:夏軍院士：科技創(chuàng)新支撐長江流域綜合管理