2009年7月,比爾·蓋茨一時間又成為社會關注的焦點人物,這次是因為他準備作“颶風殺手”。美國政府對外公布的一系列有關“颶風消減”的專利文件上,比爾·蓋茨的名字出現(xiàn)在13名發(fā)明者中。這項專利的名稱叫做“改變海水結(jié)構的方法及應用”,由一個名叫知識風險有限公司的下屬實體——斯瑞特有限責任公司提交。該公司名屬微軟前首席技術官內(nèi)森·麥沃爾德,他一直是蓋茨很好的合作伙伴。
比爾·蓋茨挑戰(zhàn)颶風?
當了多年的世界首富,蓋茨出現(xiàn)在哪里都會非常引入關注,令人浮想聯(lián)翩。專利本身反倒成了次要內(nèi)容,人們紛紛以為“改造颶風”將成為比爾·蓋茨的下一步投資方向:“世界上最精明的腦袋都認為‘颶風消減’很有前途,那我們還懷疑什么?”“自然的一股力量向另一股力量宣戰(zhàn)!”隨后媒體向比爾與美琳達·蓋茨基金會求證,基金會拒絕回答有關專利問題。知識風險有限公司相關人員出來澄清,這個專利只是一個初步設想,到真的實踐操作還有許多很實際的困難需要克服。所以專利中的設備,連對付颶風災害的下策(B計劃)都算不上,充其量算個c計劃。而且蓋茨基金會并不會參與,公司將游說受到颶風襲擊的美國各州和保險公司對項目進行投資。
美國還有很多人申請過關于改造颶風的專利,只要有原創(chuàng)性就可以。至于是否實施試驗,那又另當別論。搞了半天,蓋茨這次純屬“湊熱鬧”。其實,蓋茨挺喜歡“科技愛好者”活動,這之前他同內(nèi)森·麥沃爾德等人還申請了關于電磁發(fā)動機和可控溫啤酒桶之類的專利。內(nèi)森-麥沃爾德對媒體說,他的公司通過申請各種科技專利已經(jīng)掙到上十億美元的專利費。
颶風如何消減
拋開蓋茨的新聞轟動效應,這項專利本身是否真的能夠消減颶風,解救人類于颶風的巨大危害之下,給蓋茨換來高額的投資回報呢?
該專利希望通過把深海的冷水抽到海表面,將颶風賴以生存的溫暖洋面冷卻下來,這樣颶風就會減弱甚至消散。我們知道,臺風和颶風統(tǒng)稱熱帶氣旋,生成在26.5度以上的熱帶洋面上。觀測表明,當熱帶氣旋移到海表面溫度較低的海域時,強度會減弱。計算機數(shù)值模擬顯示,海表面溫度對熱帶氣旋的強度影響很大,如果其他條件不變,僅降低1~2度海表面溫度,就能讓模擬的熱帶氣旋的強度明顯減弱。中國近海水溫相對較低,臺風登陸之前往往因此受到一定程度的削弱。今年3號臺風燦都移入近海接近廣東時不減反強,人們認為就是因為沿岸海表溫度過高,給燦都提供了能量補給。東北太平洋的美國和墨西哥西海岸的海區(qū)水溫較冷,大多數(shù)移動到這里的颶風基本上會減弱消散。因而,較低的海表面溫度成為東北太平洋颶風消散的主要原因。
由于海洋表層接受到進入海水的絕大部分陽光,所以水溫最高,越往下,光照越弱,海水溫度越低?;旌献饔米尵嗪C?00多米的海水層溫度上下變化不大,稱作混合層,熱帶海洋的混合層溫度在20~28度左右。混合層以下100米范圍內(nèi),海溫迅速降低到10度以下。這個迅速變化的層次被稱作溫躍層,海水溫度和密度在此都會發(fā)生明顯變化。如果熱帶氣旋移動緩慢,在同一海面駐留過久,熱帶氣旋自身翻起深層冷水,令海表面水溫下降,自身強度也會減弱。
比爾·蓋茨他們據(jù)此設計了一個可控浮漂桶狀裝置,底部連著兩根伸到海洋深處的水管。這種浮漂桶可以浮出海面一定高度,海浪將海水灌進桶中。裝滿的浮漂桶內(nèi)水位比外面高,水壓讓暖水從一根暖水管流出,沉到海洋深處。安在暖水管里的渦輪被水推動產(chǎn)生電能,驅(qū)動另一根冷水管將海面下的冷水抽上來。如果將浮漂桶提前安置在颶風前方海面上,當熱帶氣旋接近時帶來的風浪就能驅(qū)動這些抽水裝置把海面下的冷水抽上來,進而消減颶風的破壞力。
消減颶風當真不易
乍一看這個計劃邏輯嚴謹,步步為營,振奮人心??上ШQ蟛皇侨藗冏约液笤旱挠斡境?,一個馬達就能把水抽得底兒朝天?;旌蠈右韵碌暮K蠈雍K啾?,溫度低密度大。較暖較輕的上層海水下沉到溫躍層以下需要克服很大的浮力,僅用專利中提到的水位差產(chǎn)生的水壓很難實現(xiàn)。同樣,漂浮桶要將很冷很沉的深層海水抽到海洋表面需要的能量也會很大。這些浮漂桶還需要進一步改進,才能真正做到“翻江倒?!?。
另一方面,熱帶氣旋也不是廚房爐子上沸騰的蒸鍋,一盆冷水就澆老實了??紤]到影響熱帶氣旋最大的是眼墻周圍直徑大約50千米的范圍,熱帶氣旋每小時移動大約為20-30千米,這樣一來,熱帶氣旋12小時移過的關鍵海區(qū)面積起碼是120億平方米。如果以僅影響海表3~4米深的海水為限,也有起碼300億立方米水,差不多相當于三峽水庫的最高庫容(393億立方米)量級!因此,夢想通過冷卻海面來消減熱帶氣旋的人,可以先練習在12小時以內(nèi)把一個巨大水庫的水冷卻幾度。
在中國和美國,熱帶氣旋都是主要的自然災害。有統(tǒng)計顯示,1947~1980年,全球由于熱帶氣旋造成的死亡人數(shù)占十大主要自然災害之首。近年來科研水平和信息通訊技術的發(fā)展,使得熱帶氣旋造成的死亡人數(shù)有所下降。但是各國沿海經(jīng)濟不斷發(fā)展,熱帶氣旋帶來的財產(chǎn)損失明顯增加。例如2005年是臺風和颶風的重災年,根據(jù)我國防洪抗旱總指揮辦公室的統(tǒng)計,臺風在我國直接造成750億元財產(chǎn)損失,共有7284萬人受災。在美國,大西洋颶風卡特里娜造成超過800億美元財產(chǎn)損失,至少1836人死于颶風和颶風引起的洪水。新奧爾良至今仍未能從廢墟中重建起來。當初50萬人緊急撤離,一年后僅有20萬人回到新奧爾良。因此在很多人看來,如果能夠征服熱帶氣旋,那將給人類帶來前所未有的福祉。
人類對熱帶氣旋的觀測和研究,不斷深入又不夠深入,夢想消減甚至改造熱帶氣旋的人有成千上萬。通過冷卻海表面溫度來減弱熱帶氣旋的想法很早以前就出現(xiàn)了。有人建議把北極的冰山運送過來給熱帶氣旋“消暑”,考慮到長途跋涉的艱難還有北極熊的心情,也就作罷了。還有人提出制造大量干冰或者液氮,用船只運送到熱帶氣旋周圍播撒開來,既可以冷卻海水也能直接冷卻空氣。這些材料比運送冰山方便而且降溫效果好,可是一旦考慮到颶風的尺度問題,就知道實用性不大。
決定熱帶氣旋強度的因素除了海表面溫度以外,還有所處的環(huán)境濕度和風場、海氣相互作用過程、高空天氣系統(tǒng)、熱帶氣旋眼墻和螺旋雨帶結(jié)構等等。很多人也想打這些條件的主意,希望能改變它們,然后消減熱帶氣旋。林林總總的方案中,絕大多數(shù)都低估了熱帶氣旋的尺度,就像冷卻海水計劃那樣,另一些又存在太多不穩(wěn)定因素無法確定方案效果。
其實,比爾·蓋茨的專利事件不過是成千上萬美好夢想中的一個,只是因為名人效應,當初才被媒體炒得沸沸揚揚。一年多過后的現(xiàn)在,北半球各個海區(qū)又進入臺風(颶風)季節(jié),不知道還會有多少人提起比爾·蓋茨的這個計劃,提到的又有幾個不是拿來當作反面教材。