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

今年6月，長(cháng)江模擬器示范基地在重慶成立。長(cháng)江模擬器將為智慧水利體系建設提供科技引領(lǐng)，為流域水災害預警、流域水環(huán)境水生態(tài)現狀評估、流域水資源和生態(tài)系統管理與調控提供有效手段，為流域長(cháng)遠規劃、管理和應對提供科學(xué)依據。水利部部長(cháng)李國英在“三對標一規劃”行動(dòng)總結講話(huà)中提出推進(jìn)智慧水利建設，以數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化為主線(xiàn)，加快構建具有預報、預警、預演、預案功能的智慧水利體系。中國水利報記者為此采訪(fǎng)參與長(cháng)江模擬器建設的中國科學(xué)院院士、武漢大學(xué)水安全研究院院長(cháng)夏軍，對長(cháng)江模擬器的功能以及未來(lái)發(fā)展等問(wèn)題答疑解惑。

問(wèn)：什么是長(cháng)江模擬器?

長(cháng)江模擬器具有監測-模擬評價(jià)預警決策支持功能，可應用于農業(yè)、水資源管理、航運、防洪、環(huán)境保護等多個(gè)領(lǐng)域，服務(wù)于美麗中國、長(cháng)江大保護的綠色發(fā)展目標。

夏軍：長(cháng)江模擬器，簡(jiǎn)單地講就是以長(cháng)江流域為對象，以流域水循環(huán)為紐帶，將自然過(guò)程與社會(huì )經(jīng)濟過(guò)程相耦合的流域模擬系統及其裝置。它強調上、中、下游以及湖庫-岸線(xiàn)城市群的互聯(lián)互動(dòng)，強調自然科學(xué)與社會(huì )科學(xué)的深度交叉，強調大數據和人工智能信息支持，具有監測-模擬-評價(jià)預警決策支持功能�？蓱�用于農業(yè)、水資源管理、航運、防洪、環(huán)境保護等多個(gè)領(lǐng)域，服務(wù)于美麗中國、長(cháng)江大保護的綠色發(fā)展目標。

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

長(cháng)江模擬器以流域為研究對象，具有更高的空間分辨率、更快的時(shí)間響應，以直接服務(wù)于流域生態(tài)文明建設為目標;長(cháng)江模擬器的建成，有助于地球模擬器的計算成果應用;兩大科學(xué)裝置協(xié)同運行，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(kāi)始建設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(kāi)始醞釀，到落地建設經(jīng)過(guò)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，側重地球系統各圈層大尺度數值模擬，建設目標更趨向于超大數據科學(xué)運算設施和計算方法的研發(fā)。對流域的管理和調控而言，需與高分辨率的流域模擬器相結合，側重流域尺度陸表生態(tài)水文過(guò)程、河湖水動(dòng)力過(guò)程和人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程的模擬。

長(cháng)江模擬器以流域為研究對象，具有更高的空間分辨率、更快的時(shí)間響應，以直接服務(wù)于流域生態(tài)文明建設為目標。長(cháng)江模擬器將在監測監控體系的建設、科學(xué)數據中心建設、集成現有科學(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)方面體現出與地球模擬器不同的特色。

長(cháng)江模擬器的建成，有助于地球模擬器的計算成果應用;地球模擬器可為長(cháng)江模擬器提供更為精細和精確度更高的氣象水文輸入，從而提高長(cháng)江模擬器的模擬精度。兩大科學(xué)裝置協(xié)同運行，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(wèn)：長(cháng)江模擬器如何把脈長(cháng)江“前世今生”?

了解過(guò)去長(cháng)江,再現長(cháng)江流域水系產(chǎn)生和演化的過(guò)程;認識現在長(cháng)江，對流域水系統進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、評估、預警和調控，診斷問(wèn)題成因、提出管理措施;展望未來(lái)長(cháng)江，模擬預測水生態(tài)水環(huán)境演變趨勢，提出相應調控對策和政策措施建議。

夏軍：長(cháng)江模擬器以“了解過(guò)去長(cháng)江、認識現在長(cháng)江、展望未來(lái)長(cháng)江”為其主要功能。

一是了解過(guò)去長(cháng)江，即基于中生代以來(lái)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，再現長(cháng)江流域水系產(chǎn)生和演化的過(guò)程。包括長(cháng)江流域古氣候演變、長(cháng)江流域水系形成、古湖泊演化、長(cháng)江文明誕生和城市文明的演化過(guò)程。

二是認識現在長(cháng)江，即通過(guò)建設流域水系統全面監測監控能力，發(fā)展流域水系統全面模擬能力，具備對流域水系統進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、評估、預警和調控的能力。模擬再現近40年來(lái)的長(cháng)江流域水環(huán)境水生態(tài)的演變過(guò)程，系統診斷流域水環(huán)境水生態(tài)問(wèn)題的成因和機制，提出綜合調控策略和具體管理措施。

三是展望未來(lái)長(cháng)江，即針對未來(lái)可能的氣候變化情景及社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展情景，模擬預測不同情景下的流域水生態(tài)水環(huán)境演變趨勢。通過(guò)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，提出相應的調控對策和政策措施建議。

問(wèn)：長(cháng)江模擬器的研發(fā)，在流域綜合管理中起到什么作用?

長(cháng)江模擬器是科技創(chuàng )新支撐長(cháng)江流域綜合管理的體現，是支撐綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設的先進(jìn)科學(xué)利器，將為流域水災害預警、流域水環(huán)境水生態(tài)現狀評估、流域水資源和生態(tài)系統管理與調控提供有效科技手段，為流域長(cháng)遠規劃、管理和應對提供科學(xué)依據。

夏軍：通過(guò)建設長(cháng)江模擬器，實(shí)現水循環(huán)、水環(huán)境、水生態(tài)和社會(huì )經(jīng)濟過(guò)程耦合模擬，集成創(chuàng )新流域水生態(tài)恢復和水環(huán)境治理技術(shù)體系，長(cháng)江模擬器可以說(shuō)是科技創(chuàng )新支撐長(cháng)江流域綜合管理的體現。

長(cháng)江模擬器建成后，將匯集長(cháng)江上中下游的水文氣象、生態(tài)保護、城市建設、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等數據，實(shí)現水循環(huán)、水生態(tài)、水環(huán)境和經(jīng)濟社會(huì )多過(guò)程的耦合模擬，打造支撐綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設的先進(jìn)科學(xué)利器，促進(jìn)全流域系統治理水平、綠色發(fā)展水平和生態(tài)文明水平提升，為國家生態(tài)文明建設作出戰略性、基礎性和前瞻性貢獻。

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

長(cháng)江模擬器的建成，將為流域水災害預警、流域水環(huán)境水生態(tài)現狀評估、流域水資源和生態(tài)系統管理與調控提供有效科技手段,為流域長(cháng)遠規劃、管理和應對提供科學(xué)依據。

問(wèn)：長(cháng)江模擬器對于公眾認識了解長(cháng)江，能夠傳遞哪些信息?

夏軍：公眾需求將以長(cháng)江保護法的相關(guān)規定為出發(fā)點(diǎn)，在保障公眾的知情權和參與權方面，在公眾宣傳和公眾教育方面，長(cháng)江模擬器結合支撐大河文明館建設，開(kāi)發(fā)過(guò)去長(cháng)江、現在長(cháng)江、未來(lái)長(cháng)江相應的模塊展示功能，以網(wǎng)頁(yè)版和手機版的形式，滿(mǎn)足公眾認識長(cháng)江、參與保護長(cháng)江的需求。

問(wèn)：長(cháng)江模擬器的建設分幾步走?

2020—2021年，完成“過(guò)去長(cháng)江”的部分功能展示、“現在長(cháng)江”系統軟件、展示平臺等初步搭建，掛牌“美麗中國”項目示范基地，啟動(dòng)建設廣陽(yáng)島野外科學(xué)觀(guān)測站;2022—2023年，拓展長(cháng)江模擬器科研功能，推進(jìn)長(cháng)江模擬器產(chǎn)業(yè)應用;2024—2030年，拓展完善基礎設施和功能和長(cháng)江模擬器產(chǎn)業(yè)運用。

夏軍：長(cháng)江模擬器裝置分三期進(jìn)行，計劃用10年時(shí)間完成全部建設任務(wù)。

2020—2021年，將現有研究成果與智慧廣陽(yáng)島、大河文明館建設結合，完成“過(guò)去長(cháng)江”中長(cháng)江流域相關(guān)的古地理、古氣候等功能展示，完成“現在長(cháng)江”系統軟件的初步開(kāi)發(fā)、計算平臺的建設、展示平臺的初步搭建，模擬長(cháng)江干流湖庫-岸線(xiàn)城市群的水生態(tài)水環(huán)境現狀，掛牌“”美麗中國”項目示范基地。同時(shí)，啟動(dòng)建設廣陽(yáng)島野外科學(xué)觀(guān)測站，為長(cháng)江模擬器運行提供長(cháng)期數據服務(wù)。

2022—2023年，首先是拓展長(cháng)江模擬器科研功能。完善“過(guò)去長(cháng)江”中長(cháng)江形成過(guò)程、長(cháng)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估模型研制、“現在長(cháng)江”中長(cháng)江流域野外實(shí)時(shí)監測網(wǎng)絡(luò )構建和“未來(lái)長(cháng)江”的模擬、模型開(kāi)發(fā)，投入運行廣陽(yáng)島野外科學(xué)觀(guān)測站。其次是推進(jìn)長(cháng)江模擬器產(chǎn)業(yè)應用。推進(jìn)與行業(yè)管理部門(mén)、科研機構、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，對標國家重大科學(xué)基礎設施建設要求和長(cháng)江流域治理的需求變化，拓展完善基礎設施和功能，持續推動(dòng)長(cháng)江流域水系統科學(xué)研究水平的提升，在流域系統治理和生態(tài)修復中充分發(fā)揮作用,努力將長(cháng)江模擬器建設成為國家大科學(xué)裝置;拓展長(cháng)江模擬器產(chǎn)業(yè)運用，打造生態(tài)監測設施研發(fā)與生產(chǎn)、物聯(lián)網(wǎng)設備與技術(shù)服務(wù)、流域系統診斷與評估服務(wù)、流域生態(tài)修復治理技術(shù)服務(wù)和流域產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃咨詢(xún)服務(wù)為一體的長(cháng)江模擬器特色科創(chuàng )產(chǎn)業(yè)園。