2023年9月，香港历经“五百年一遇”的“黑雨”，部分地区两小时内录得逾150毫米雨量；2024年4月，受强降雨影响，广东北江流域4月22日出现接近百年一遇洪水……
随着全球气候变暖的加剧，沿海城市正面临极端天气的侵袭。海平面上升、强降水以及山体滑坡等环境问题始终是悬在香港这一座高楼林立、山地环绕的沿海城市之上的一柄“达摩克利斯之剑”。
根据香港科技大学、香港中文大学以及香港大学研究团队的推算，预计未来香港的极端天气会更加频繁，极端高温和降雨将愈发严重，甚至演变成新常态。2040~2049年的最高一小时雨量或可达230毫米，相比2023年的黑雨纪录增加超过40%。
“剧烈的气候变化导致极端天气和气候事件频率和强度增加。对于沿海城市而言，强降雨的频率会越来越高，同时分布也会非常不均匀，这将会导致山体滑坡等一系列的次生灾害。”香港科技大学（广州）副校长吴宏伟介绍道。
破解滑坡密码
香港地势陡峭，雨量充沛，历史上曾多次发生造成严重人员伤亡和财产损失的滑坡灾害。2008年6月，香港的强降雨就曾导致大屿山公路上方发生泥石流，机场往来市区的陆路交通中断16小时后才重新开通。
滑坡的有效预测与防治始终是香港面临的重大挑战。吴宏伟表示，当前香港天文台的暴雨预警系统仅能实现提前3小时的大范围气象预报。针对这一技术瓶颈，其研究团队正致力于提升预测技术的精准度，力争将预警窗口延长至暴雨来临前6小时，并将暴雨范围预测精度提升至1平方公里量级，从而为防灾减灾部门争取更充分的应急响应时间。
根据香港创科署提交立法会的最新文件显示，国家科学技术部今年初共批准15所实验室的申请，其中就包括吴宏伟和香港理工大学李向东教授共同负责的沿海城市气候韧性全国重点实验室。除了强降雨之外，沿海城市气候韧性全国重点实验室的研究范围也包括与香港地理环境和地质条件密切相关的斜坡稳定性、海岸线防治等关键领域。
在沿海城市气候韧性全国重点实验室中，有一台可以模拟气候变化影响的土工离心机。这是实验室破解滑坡密码的钥匙。该机器最大离心加速度为150g，可以通过转动中产生的离心力模拟现场场景。在模拟场景中，吴宏伟以及其团队建立了“状态相关非饱和土本构关系及应用”，阐明了传统设计方法误判边坡安全性的根源，确定了柔度矩阵的所有耦合参量，形成了状态相关的非饱和土力学理论体系。
根据此研究成果，吴宏伟参与编写了全球首部非饱和松散土边坡评估与设计指南，用于中国香港、巴西与马来西亚等地。该指南提升了非饱和土边坡的设计与治理水平，助力香港滑坡风险的显著下降，实现近10年零伤亡的历史纪录。
2017年~2022年，吴宏伟当选第17届国际土力学及岩土工程学会主席牛管家，为该学会自1936年成立以来首位中国人主席。在2020年，凭借“状态相关非饱和土本构关系及应用”，吴宏伟荣获国家自然科学奖二等奖。
学科交叉融合是发展必然
吴宏伟所研究的生态岩土学是近年来建立和发展的新兴交叉学科，综合了土力学、岩石力学、生态学、植物学和大气学等多学科知识。
而学科交叉融合是近年来高校教育发展的热点。根据国务院发布的《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，高校要优化学科布局，打破传统学科专业之间的壁垒，突出学科交叉融合和协同创新，大力推进科研组织模式创新，强化有组织创新，鼓励跨校跨机构跨学科开展高质量合作。
吴宏伟指出，发展学科交叉融合是高等教育演进的必然趋势。当前面临的重大科学与工程问题，都需要通过跨学科协作方能解决。以能源领域为例，其复杂性和系统性决定了无法仅凭物理或数学等单一学科攻克。
2022年，香港科技大学（广州）正式设立，在设立之初，港科大（广州）就提出将采用创新的融合学科教育和科研模式，以应对全球高速变化的需求。港科大（广州）组建了四个连接多个学科的枢纽，包括功能枢纽、信息枢纽、系统枢纽和社会枢纽，每个枢纽均有多个以新兴领域为研究方向和重点的学域，以打破学科间的壁垒及界限。
为实现不同学科之间的融合发展，吴宏伟指出，港科大（广州）也为博士生和研究生设置了双导师制，要求来自不同专业的导师来辅导学生。他笑称，港科大（广州）甚至在将不同专业的教授分配在相邻办公室，希望以此让不同专业之间碰撞出火花。
按计划，港科大（广州）首六年将在重点交叉学科领域先行招收硕士及博士研究生以及少量本科生。到2031年时，学校在校研究生将达到6000人，本科生达4000人；正式设立约六年后，视情况将开展本科生教育。
应对气候变化挑战
《21世纪》：您在香港暴雨预防和研究领域成果斐然，能否简要介绍一下相关情况？
吴宏伟：人类正面临气候变化的严峻挑战。对香港而言，强降雨给香港带来的问题尤为突出。例如，去年东九龙遭遇了百年一遇的强降雨。我们团队研究发现，过去30年间，此类强降雨事件发生了5次。大约6年前，香港政府向我们研究团队授予了一个名为AoE（卓越学科领域计划）的纵向项目。在该项目框架下，边坡安全中心在香港科技大学成立，并联合香港大学、香港中文大学、香港理工大学三所高校共同开展研究，由香港科技大学负责统筹协调，而我担任项目首席科学家。
该项目研究重点聚焦于如何精准预测暴雨发生地点。目前，全球范围内的预测手段仅能实现大范围预测。以香港天文台为例牛管家，其仅可提前三小时发出天气或暴雨预报，同时预报范围过大，只能预测在整个九龙半岛或是香港岛的天气情况，因此不能很好地预防灾害。毕竟，如此大范围的居民转移是不现实的事情。因此，当前我们正致力于研究精准预测技术，力求将预测精度提高至一平方公里以内。如此一来，便能够准确评估潜在破坏情况，政府相关部门也可据此做出科学决策，采取有效措施，切实保护老百姓的生命财产安全。该项目的最终目标是提前6小时发出预警，相关研究工作正在有序推进。
《21世纪》：据了解，今年新设立了一个全国重点实验室——沿海城市气候韧性全国重点实验室，您是主要的负责人之一，能否介绍一下该实验室的主要研究内容以及成立背景？
吴宏伟：该全国重点实验室的研究范畴不仅涵盖边坡问题，还包括洪涝问题，例如如何有效防止洪涝在香港发生。另一个重要研究方向是海岸线问题，每次台风来袭，伴随的暴雨都会对海岸线造成不同程度的破坏，而我们致力于探索更有效的海岸线防治方法。在材料选用上，我们特别强调采用绿色材料，并且未来治理方向也将朝着环保绿色材料的应用不断推进，这些均是该实验室当前的研究重点方向。
交叉学科的发展是必然趋势
《21世纪》：您如何看待学科之间的融合发展？对交叉学科的未来发展有何见解？
吴宏伟：学科之间的融合发展，交叉学科的发展是必然趋势，这也是港科大（广州）成为全球规模最大的交叉学科大学的关键原因，整个大学积极贯彻交叉理念，因为当下诸多重大科学与工程问题必须依靠交叉学科才能解决。以能源问题为例，该问题就无法单纯依靠物理系、数学系或采矿系等单一学科解决，需要交叉学科协同攻关。
因此，在港科大（广州）的规划设计中，设置了四个聚焦交叉学科的枢纽，汇聚不同专业教师，促进学科之间的深度融合。此外，我们办公室布局打破传统模式，通过抽签方式让不同专业教师混合办公，以此激发创新思维。综上所述，交叉学科发展势在必行，对解决未来重大科学与工程问题具有重要意义。
打破大湾区内高校合作政策壁垒
《21世纪》：您如何看待当前大湾区的科研合作现状？您认为还存在哪些亟待解决的堵点和痛点？
吴宏伟：目前，大湾区内的科研合作呈现出良好的发展态势，合作日益紧密，但仍存在一些需要解决的问题，其中，部分政策尚未跟上发展步伐。一些政策是此前殖民地政府为了阻碍香港与内地之间的沟通而设立的规则，到如今都需要更新。
例如，一位来自香港中文大学的教师若前往香港中文大学深圳校区授课，深圳校区出于合作诚意，愿意承担部分工资，比如支付一半薪资，这便可能会引发问题。因为根据现行政策，若该教师并非在香港全职任职，那么就不能在香港特区政府的纵向课题中担任首席。
但实际上，在政府资助的8所高校中，教职人员时间分配比例大致为40%用于科研、40%用于教学、20%用于行政或社会服务。从时间分配角度来看，香港中文大学的教师用40%的时间去深圳校区授课，另外40%的时间仍留在香港从事研究工作，理论上并不影响其本职工作。但根据现有政策规定，这种行为却属于违规，这显然缺乏合理性。为此，我已多次与香港特区政府相关部门沟通，期望共同探讨如何打破这一政策壁垒，为科研合作创造更加宽松、有利的环境。
《21世纪》：除了刚刚谈及了一些不足，那在过去的两年里，您是否观察到大湾区在科创合作方面取得了哪些进步？
吴宏伟：在过去两年里，大湾区推出了一系列政策，旨在吸引粤港两地人才交流，并设立了粤港澳大湾区联合实验室以鼓励相关领域的发展，这些举措值得肯定。但如果大湾区联合实验室能够加上“国际”二字，将有助于其更好地融入国际元素。外国学者可以直接在内地的联合实验室中进行实验，将数据以及样品等敏感信息留在内地，从而规避跨境数据和经费流动的难题。
面对打压，香港要积极“抢人才”
《21世纪》：国际学术合作对大学发展至关重要。然而，目前美国政府对部分国际合作采取打压态度，如暂停学者签证、终止合作项目等。您对此有何看法？
吴宏伟：以个人经验为例，我曾负责一个边坡中心项目，当时有美国著名学者加入团队，但后来因美国政府的干预而退出。这是美国打压所造成的负面影响。
但与此同时，由于美国对华人群体的打压，导致部分学者以及学生无法在美国进行正常科研，因此他们会回到香港或是内地任职，这是我们目前观察到的现象。
此外，美国在科研领域的打压也激发了中国自主研发的动力。在过去的发展进程中，我们或许在一定程度上依赖外部资源，例如通过购买技术或者模仿创新来推动自身进步。但当下形势已发生变化，中国必须依靠自身的科研能力和创新实力。从长远来看，坚持自主研发是积极且必要的举措。如今，国家专利数量不断增加，正凭借自身努力突破技术瓶颈。
《21世纪》：您刚刚提到在美国的学术审查环境下，许多华人学者选择回流。您认为香港应采取哪些措施来吸引和承接这些人才？
吴宏伟：对于香港而言，这无疑是一个吸引人才的重要机遇。然而，要实现人才的有效承接，关键在于完善相关配套服务，包括解决人才住房保障、子女教育入学等实际问题，为他们打造一个完善的生态圈。只有构建一个全方位、多层次的人才发展支持体系，才能吸引并留住这些优秀人才，为香港的科研发展注入新的动力。
《21世纪》：在美国政府试图科技脱钩的背景下，您认为香港应如何与美国的一些顶尖高校保持合作？
吴宏伟：在当前的国际形势下，香港与美国顶尖高校的合作可聚焦于纯粹的学术科学领域，例如通过举办国际会议这一形式来搭建交流平台。国际会议在学术交流层面具有较低的政治敏感性。我们可以打造具有中国品牌的学术会议，可参照戈登会议模式。会议将聚焦重大科学问题，邀请各方学者参与学术研讨交流，不涉及具体合作项目谈判。我认为，这一方案符合当前国际形势牛管家，具有较高的可行性，相信相关高校和学者也会基于学术交流的共同需求，积极参与其中。
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