中国工程院发布报告研判全球工程前沿 助推工程科技发展和产业升级

新华社北京12月10日电(记者张泉)人工智能在生物医药的应用、类脑智能、材料生命周期工程、肿瘤免疫治疗技术、基于3D打印的生物组织再生技术……中国工程院战略咨询中心、科睿唯安以及高等教育出版社10日联合发布《全球工程前沿2019》报告,遴选出年度全球工程研究前沿93项和全球工程开发前沿94项,旨在深刻把握科技创新与发展大势,更好发挥科技创新的支撑引领作用。

近年来火山喷发报道频见,这是否意味着地质活动比以前更加频繁了?火山喷发是否只带来温室效应?火山与地震是不是一对“孪生”兄弟?记者就此专访了中国科学院地质与地球物理研究所研究员、中国科学院院士刘嘉麒。

地球地质作用的正常表现

温室效应还是阳伞作用,要看喷发类型和规模

火山喷发的很多气体中包括二氧化碳,有人说这是造成温室效应的元凶之一,这种说法是有依据吗?

火山喷发时,媒体报道中往往会提及一个相关的词地震。火山喷发和地震之间有因果关系吗?

地震不一定会伴随火山喷发

在他看来,要实现准确预报,除了要深入了解火山地质背景,还要对火山有先进、齐全、周密的监测,监测时间要持续,甚至需要全天候监测,同时要有足够的监测空间和布控点,并与全球火山监测联网。

在刘嘉麒看来,这种说法有一定的道理。

值得关注的是,火山喷发还有另一种作用,叫阳伞作用。所谓阳伞作用,就是火山喷出的气体、火山灰,在高空形成一个气溶胶层,这个气溶胶层犹如地球空中的一把“遮阳伞”,能阻挡太阳光能量辐射到地球表面,致使地球表面温度随之降低,且阴雨天气增多。

“火山喷发前,岩浆从地球深部往上升的过程中会产生大量气体,因为气体流动性比较强,又比较轻,就先冒出来,好像山在‘冒烟’,但跟我们日常生活中所说的‘冒烟’不是一回事。”刘嘉麒解释,火山喷出的气体和火山灰等混在一起,形成“冒烟”假象。

刘嘉麒说,火山和地震是伴生关系,火山喷发或者喷发前后,可能有不同震级的地震发生。但反过来,发生地震不一定会伴随火山喷发。

刘嘉麒总结,火山喷发有时会带来温室效应,有时会引发阳伞作用,二者效果完全相反,主要取决于火山喷发的类型和喷发的规模。如果火山喷发的是基性岩浆,规模小、爆发力比较弱,喷出的气体、火山灰比较少,不易产生阳伞作用,会带来温室效应,比如夏威夷的火山喷发多属这种情况。在意大利、日本发生的火山喷发,规模比较大,喷发的火山灰、火山气体比较多,产生阳伞作用的几率更大,对整个气候的影响也比较大。

现在地质活动更加频繁?

项目负责人陈建峰院士介绍,2019年度全球工程前沿总体上呈现交叉融合、智能赋能、绿色环保的趋势。在方法上,项目增加了从需求角度研判前沿的力度,优化了专家与数据的双向交互,提升了前沿研判的专业性、学术性。

怀特岛位于新西兰北岛丰盛湾地区,是新西兰一处著名旅游景点,其火山长期活跃,经常喷发浓烟和气体,地表温度高,景观奇特,人们可以乘船或直升机游览该火山岛。历史上怀特岛火山曾多次喷发。早在今年六七月份,新西兰地理科学研究院科学家就警告,怀特岛火山近期有趋于喷发的明显迹象。从今年9月下旬开始,火山口后部气体和泥浆的喷出变得更为频繁。

火山喷发灾害频发,是否意味着地质活动更加频繁了?

每年在陆地、海洋发生的大小火山活动差不多有五六十次,有的可能被人感知到了,有的在海底发生的火山喷发活动却没有被人感知。

刘嘉麒同时告诉记者,目前还没有实现对全球火山的统一监测和整体监测,我国也有潜在危险的火山,但火山的监测相对滞后,应该给予重视,努力加强监测。

“火山活动是一种地质构造作用,有时候比较活跃,有的时候相对消沉。在不同时间、不同地点,表现也不同。”刘嘉麒总结,目前来看,地球构造活动比较活跃,但也不是到了高峰期,“应该说现在的火山活动是整个地球地质作用的一个很正常的表现。”

因为地震不完全都由火山作用造成,比如我国很多地方的地震叫构造地震,不是火山地震。但像日本,地震和火山经常伴生。主要是因为地质条件不一样。

火山喷发和地震之间互为因果?

在此次新西兰火山喷发灾害之前,不少人对去年5月爆发的夏威夷基拉韦厄火山仍历历在目。

据了解,中国工程院自2017年组织开展全球工程前沿研究以来,尝试在宏观战略层面将定量分析与定性研究深度结合,促进文献数据分析专家与领域技术专家深度交互,既关注工程科技的研究动向,也关注工程科技的开发趋势。工程前沿研究规模庞大,先后动员了高校、科研院所、企业、行业协会等上百家机构以及上千名科技工作者,以后将每年发布一次报告。

刘嘉麒告诉记者,火山是一个很重要的地质现象。火山喷发一般需要具备三个基本条件,一是地下有岩浆,二是在岩浆上面应该有个通道,即断裂或裂谷,三是要有促使岩浆上涌的动力,否则地下的岩浆也不一定喷到地表来,这样的地质条件往往出现在板块俯冲带或大陆裂谷带,例如环太平洋带。

“中国工程院充分发挥多学科、跨领域的联合优势,组织广大院士和工程科技人员,研判全球工程研究和全球工程开发前沿,以期推动工程科技发展和产业升级,为人类应对全球挑战、实现可持续发展提供行动参考。”中国工程院副院长王辰院士表示。

报告聚焦工程科技领域具有前瞻性、先导性和探索性,对工程科技未来发展有重大影响和引领作用的主要研究和技术方向,围绕机械与运载工程、信息与电子工程、化工冶金与材料工程、能源与矿业工程、土木水利与建筑工程、环境与轻纺工程、农业、医药卫生、工程管理9个领域,遴选出年度全球工程研究前沿93项和全球工程开发前沿94项,并对其中关键的28项工程研究前沿和28项工程开发前沿从国家布局、合作态势以及发展趋势等角度进行详细剖析。

可以推测,但具体时间难保每次准确

灾害引发了大家对火山的关注。2014年日本中部御岳火山喷发,造成60多人死亡;2017年哥斯达黎加的火山喷发,迫使其所在的国家公园关闭并疏散附近城镇。

刘嘉麒说,火山喷发具有继承性和连续性,一般没有火山的地方很难发生新的火山喷发。所以火山喷发的地点基本可以确定。其次,借助现有的科学手段,比如地球物理方法,可以探测地下有没有岩浆,岩浆有多深有多大的规模,然后再进一步观测有没有促使岩浆往上喷发的动力条件。如果满足条件,可能就要有火山喷发了。此外,火山喷发之前会出现一些征兆,通过严密监测捕捉、掌握火山喷发的征兆,就能判断、推测火山能否喷发。

在现有技术条件下,能否准确预测火山是10天后喷发,还是半个月后喷发?刘嘉麒说,这个时间有的时候准,有的时候不准。比如2000年,日本北海道火山喷发前,当地居民转移5天后火山喷发。“我觉得已经比较准了。如果在火山喷发前很短的时间做出预测,即使更精准,恐怕也来不及躲避和撤离了。”

火山喷发时,特别是在喷发前,经常会“冒烟”。

“但人们不太在意,赶上喷发了,就造成损失了。”刘嘉麒说,“总的来说,现在对火山的预测还是比较客观,比较准的。”

火山喷发会带来温室效应?

“各国会根据火山所在的位置、重要性、危害性通盘考虑。”他举例说,日本肯定会对富士山进行重点监测,因为富士山位于东京和大阪之间,一旦火山喷发,会造成很大的影响。相反,那些处于很偏僻地方的火山,即使喷发,也不见得对人、对社会有多大影响,也就不用下太多功夫进行监测。

火山喷出来的气体,包括水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫等,其比重比空气大,能在低空形成一个温室层,阻碍地球表面释放的能量往外边扩散,使地表温度增高,便产生温室效应。