向《科學(xué)》投稿兩個(gè)多月了，Hamid M. Behzad仍沒(méi)有收到任何消息。正當他幾乎要放棄時(shí)，一天，其博士后合作導師、中國科學(xué)院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)亞熱帶生態(tài)所）研究員聶云鵬跑到辦公室，帶給他文章被接收的喜訊。

“我起初還不太相信。”這位來(lái)自伊朗的“80后”，只比聶云鵬小一歲。為了這篇評述文章，他們兩人忙活了近一年。

近日，該評述文章在Letter欄目以封面文章形式發(fā)表，Hamid為第一作者，聶云鵬為通訊作者。這是《科學(xué)》第三次發(fā)表與中國西南喀斯特生態(tài)環(huán)境有關(guān)的內容。

文章中指出，地下水洪水隱蔽、破壞力大且長(cháng)期被忽視，其風(fēng)險遠未引起公眾、學(xué)術(shù)界以及相關(guān)部門(mén)的足夠重視。這篇文章譯成中文雖然只有800多字，卻為全球范圍內廣泛存在但常被忽視的地下水泛濫風(fēng)險敲響了警鐘。

一封來(lái)自伊朗的長(cháng)郵件

Hamid和聶云鵬在地下水研究方面結緣，還要從一封長(cháng)郵件說(shuō)起。

那是2023年1月9日，正在瀏覽喀斯特領(lǐng)域最新研究論文的聶云鵬，收到一封來(lái)自伊朗的博士后申請郵件。但讓他顧慮的是，伊朗的官方語(yǔ)言不是英語(yǔ)，萬(wàn)一申請者英語(yǔ)不好，溝通起來(lái)會(huì )不會(huì )很困難？更何況申請者的年齡只比1984年出生的他小一歲。

聶云鵬說(shuō)，Hamid的第一封郵件并不長(cháng)，但寫(xiě)得足夠誠懇，他便復信讓其補充工作內容以便深入了解。

聶云鵬當年計劃招3名博士后，已有幾名滿(mǎn)意的申請者。“起初我沒(méi)對Hamid抱太大希望，因為他的研究?jì)热莺臀姨嗨疲覔暮茈y碰撞出新東西，而其他幾位申請者的研究方向較為不同，反而更容易拓展出新成果。”聶云鵬說(shuō)。

第二封郵件很快發(fā)來(lái)了。與上次不同的是，這封郵件足有6000多個(gè)英文單詞。郵件中，Hamid通過(guò)五六個(gè)附件著(zhù)重介紹了他的研究工作、成果和未來(lái)計劃。他還對聶云鵬的研究工作如數家珍，甚至具體到一篇論文的方法、觀(guān)點(diǎn)、結論等，這讓聶云鵬印象十分深刻。“關(guān)鍵是他之前引用了我們團隊的很多成果，同時(shí)延伸出不少新的成果。”聶云鵬說(shuō)。

申請者對導師的研究?jì)热荨⒖蒲谐晒热绱耸煜ぃ瑹o(wú)疑會(huì )讓導師動(dòng)心。但真正讓聶云鵬決定接收Hamid的是共情。

“我有太多發(fā)郵件的經(jīng)歷。”聶云鵬回憶說(shuō)，此前，他的導師、亞熱帶生態(tài)所研究員陳洪松承擔國際項目時(shí)想邀請一位國際知名學(xué)者，聶云鵬負責撰寫(xiě)邀請郵件。“那封郵件我寫(xiě)得很誠懇，既有目的地的美景、美食、文化等內容，又有翔實(shí)的附件參考。后來(lái)那位科學(xué)家告訴我，就是這封用心的郵件，讓他決定再次來(lái)中國做學(xué)術(shù)訪(fǎng)問(wèn)。”

“或許我收到Hamid的郵件和外國專(zhuān)家收到我的郵件時(shí)的心情是一樣的。”聶云鵬說(shuō)，即使可能會(huì )遇到語(yǔ)言不通等問(wèn)題，他還是決定把Hamid招過(guò)來(lái)。

從特殊洪水中獲重要線(xiàn)索

Hamid一直從事喀斯特相關(guān)研究，在伊朗攻讀了喀斯特水文地質(zhì)專(zhuān)業(yè)的碩士和博士學(xué)位。在這個(gè)過(guò)程中，他被中國的喀斯特研究深深吸引。

喀斯特就是巖溶，是水對可溶性巖石進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用為主，以流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的地質(zhì)作用，以及由這些作用產(chǎn)生的現象總稱(chēng)。

喀斯特地貌在全球范圍內廣泛分布，約占陸地總面積的15%。在中國，喀斯特地貌約占全國陸地總面積的三分之一，集中分布于廣西、云南、貴州等地，形成世界上連片出露面積最大的喀斯特區。

“我們有很多國外沒(méi)有的喀斯特地貌形態(tài)，并且我國喀斯特地區人口密集，國外則人口稀少。”亞熱帶生態(tài)所研究員、中國科學(xué)院環(huán)江喀斯特生態(tài)系統觀(guān)測研究站站長(cháng)王克林表示，中國有著(zhù)全球最復雜的喀斯特地貌，我國科學(xué)家圍繞喀斯特做了大量研究，走在國際前列。

2023年6月，《科學(xué)》發(fā)表了一篇關(guān)于南美平原區過(guò)去幾十年因農業(yè)擴張導致地下水洪水增加的文章。“我當時(shí)拿著(zhù)這篇文章和Hamid交流，閑聊中我第一次了解到伊朗有種特殊的洪水，即地下水洪水，破壞力很大。”Hamid展示的幾張照片給聶云鵬留下深刻印象。

所謂地下水洪水，就是由地下而非地表水文過(guò)程主導的洪水。

中國有沒(méi)有類(lèi)似的地下水洪水？“其實(shí)我國喀斯特地區的地下水洪水和伊朗的類(lèi)似，只是成因不同。”聶云鵬說(shuō)，我國喀斯特地區一直飽受洪水困擾，多為極其隱蔽的地下水洪水，只是業(yè)界一直沒(méi)有明確它的概念，往往認為是地表水滲漏所致，地下水泛濫風(fēng)險遠未引起重視。

聶云鵬表示，喀斯特區地下形態(tài)多為雨水沿著(zhù)可溶性巖石的層面、節理或斷層進(jìn)行溶蝕而形成的地下孔道，即常見(jiàn)的落水洞、洞穴等。落水洞一般被認為是其所在小流域地表、地下徑流的排泄口。然而，落水洞往往不是孤立存在的，而是通過(guò)地下管道與其他小流域的落水洞連接。因此，相對高海拔落水洞排泄的徑流，往往會(huì )通過(guò)低海拔落水洞反涌，嚴重時(shí)會(huì )形成地下水洪水。

伊朗國土絕大部分在伊朗高原上，是高原國家。“伊朗水資源分布不均勻，耕地資源豐富的農區需要調用大量水源進(jìn)行澆灌，而不合理的灌溉會(huì )導致多余水分進(jìn)入地下，并形成農區下游的地下水洪水。”Hamid說(shuō)。

通過(guò)交流后，二人形成共鳴，并確定以被忽視的地下水洪水主題為喀斯特發(fā)聲。

他們在大量調研后發(fā)現，喀斯特地區地下水泛濫通常在強烈、短時(shí)間的降雨后立即發(fā)生，因此常被誤認為是地表洪水。與強降雨、融雪或河流溢流引發(fā)的常規洪水不同，當地下水滲入地下室等地下結構時(shí)，地下水洪水便會(huì )逐漸發(fā)生。

與常規洪水不同，地下水洪水可持續數月或數年。過(guò)去10年，英格蘭地下水洪水造成的經(jīng)濟損失是常規洪水的2.5倍。“城市的一些地上地下基礎設施是在工業(yè)時(shí)代建的，當時(shí)地下水位處于歷史最低水平，沒(méi)預見(jiàn)到未來(lái)地下水位上升的可能性。”Hamid表示。

而地下水泛濫規模巨大，難以準確評估其社會(huì )損失，深入研究則耗資巨大。

聶云鵬表示，由于地下水洪水與常規洪水的形成機制有明顯差異，傳統防洪堤壩等措施幾乎無(wú)益于地下水洪水防范。地下水洪水過(guò)程監測也極度匱乏，限制了基于翔實(shí)數據的預測模型構建和人工智能技術(shù)在無(wú)資料區洪水預報中的應用。

為800字的“豆腐塊”，值嗎？

當記者問(wèn)及為了800字的“豆腐塊”忙活近一年是否值得時(shí)，聶云鵬毫不猶豫地說(shuō)“值”。

“全社會(huì )對喀斯特的關(guān)注度太低了。”聶云鵬說(shuō)，喀斯特的最大特色和最大貢獻就是水，以占全球陸地僅15%的面積為全球1/4的人口提供了淡水資源，公眾和學(xué)界對該類(lèi)型區的關(guān)注度與其貢獻遠不匹配。

過(guò)去幾十年里，包括亞熱帶生態(tài)所等的科研團隊持續開(kāi)展喀斯特相關(guān)研究。2021年，亞熱帶生態(tài)所牽頭，聯(lián)合中國科學(xué)院、中國地質(zhì)調查局、教育部、國家林業(yè)和草原局等單位所屬的13個(gè)喀斯特生態(tài)系統野外觀(guān)測研究站，成立中國喀斯特生態(tài)系統野外觀(guān)測研究站聯(lián)盟，合力開(kāi)展聯(lián)網(wǎng)研究。

同時(shí)，王克林、陳洪松等牽頭研發(fā)的喀斯特石漠化綜合治理與生態(tài)服務(wù)功能提升技術(shù)研究示范成果，作為重點(diǎn)研發(fā)計劃生態(tài)類(lèi)項目代表性成果參加國家“十三五”科技創(chuàng )新成就展。相關(guān)成果獲廣西科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎。

“這還不夠。”聶云鵬表示，在全球范圍內，喀斯特研究仍然不足，且很多并未從喀斯特角度出發(fā)開(kāi)展系統研究，只是作為附加話(huà)題提及或隱藏在材料方法部分。“一旦有與喀斯特相關(guān)的任何成果，我都會(huì )第一時(shí)間分享給團隊，充分借鑒。”

除了邀請外國專(zhuān)家來(lái)中國考察交流、爭取國家重點(diǎn)研發(fā)計劃政府間（中美）國際科技創(chuàng )新合作項目等，聶云鵬還有個(gè)堅持很久的習慣，就是在發(fā)表論文時(shí)保留“karst”（喀斯特）字眼。“一些期刊的審稿專(zhuān)家曾建議我刪掉‘karst’，但我還是會(huì )極力解釋一番保留的必要性，爭取讓喀斯特研究成果多得到一些關(guān)注。”

聶云鵬表示，未來(lái)團隊將基于此次發(fā)表的評述文章，積極開(kāi)展喀斯特地下水洪水相關(guān)研究。他還建議政府等部門(mén)積極實(shí)施專(zhuān)門(mén)針對地下水管理的戰略，包括開(kāi)發(fā)和升級先進(jìn)的地下水監測系統、執行針對水敏感設計的建筑法規、限制人工地下水補給、實(shí)施適當的土地利用規劃、制訂協(xié)調地表水和地下水資源可持續利用的綜合水管理計劃等。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1126/science.ado6820