全球氣候變化極端天氣頻現，持續衝擊世界各地民眾。對像香港般人口稠密的沿海城巿來說，更面臨沉重的發展壓力。由香港理工大學和香港科技大學合建、今年7月新設立的沿海城市氣候韌性全國重點實驗室，正致力從科學與創新入手應對相關挑戰。實驗室主任之一、港科大副校長吳宏偉接受香港文匯報專訪，就此提出了建設海上漂浮城市的設想，透過配套開發深海可燃冰能源的計劃，並利用全球領先的土工離心機技術，系統地評估海上城市建設和資源開採的可行性，希望能匯聚科技的力量破解「向海要地」的世紀難題，拓寬人類在氣候變遷下的生存與發展空間。●香港文匯報記者 陸雅楠
在全國重點實驗室重組過程中，沿海城市氣候韌性全國重點實驗室是香港3所新設的實驗室之一，以科學視角對應國家，以至人類社會的當代重大需求。本身為國際斜坡治理專家的吳宏偉，正致力帶領團隊以創新科技應對氣候變化帶來的城市安全挑戰，希望能結合新實驗室的發展，推進其「海上人居」設想，為沿海城市於海平面上升的威脅及土地不足挑戰下，開創新出路。
海底生物留生存空間 維持海洋生態
吳宏偉憶述，自己30年前在劍橋大學做博士後研究時已接觸水上及水下城市概念，覺得像科幻片一般。他認為，要建設能容納萬人以上的海上大型漂浮建築與城鎮，理論上絕對可行，但必須全面考慮氣候變化的影響。為免因填海而阻斷雨水和海洋生物通道，衝擊生態環境，他提出利用鋼懸鏈線立管，作為支撐建設的大平台，留有供水流和海底生物通過的空隙，這樣不僅為海底生物保留生存空間，更能依靠生態群自然淨化水體，「這樣既可以維持海洋生態，又能讓人類在水面上安居，這才是人與自然和諧共處的理想模式。」
在其規劃中，由多段標準鋼管焊接成的鋼懸鏈線立管，可集海底管線與立管於一身，上端通過柔性接頭懸掛於平台，下端直接連接海底生產系統，既簡化水下施工又能兼顧油氣輸送功能。吳宏偉說，目前團隊面臨的核心挑戰，是如何確保水上平台長期穩定，「究竟需要多少根鋼纜來固定，5條？10條？還是一萬條？在氣候變化下，既要確保結構牢固，又要最大限度減少對海洋生態的影響。」
可燃冰作能源 新法助開採
為收集相關數據，團隊利用離心機加上新型模擬鋼懸鏈線立管三維運動模型箱，系統模擬海上巨型結構遭遇極端天氣時潛在的疲勞破壞，及海底地基所需的抓力，評估氣候變化對結構的影響。雖然實驗仍處起步階段，但吳宏偉有信心可設計出供長期使用的工程方案，為這座未來的海上城市奠基。
與此同時，面對海上城市龐大的能源需求，團隊將目光投向被譽為「海底新能源明珠」的可燃冰。吳宏偉指，可燃冰開採需在海底極端環境下精準控制溫度與壓力，使固態物質穩定轉化為氣態，「過程稍有不慎就可能導致管線爆裂，技術難度極高。」他以日本為例，在2002年至2017年間累計投入超過50億港元進行相關研究，足見開發成本的巨大。雖然我國在南海已成為全球首個實現深海可燃冰持續開採並轉化為天然氣的國家，但仍有關鍵技術瓶頸尚待突破。
針對這個難題，吳宏偉與博士生Sina Baghbanrezvan合作，帶領團隊設計新型離心機模擬可燃冰的開採箱，它具有維持天然氣水合物形成的熱力學有利條件、在氣化期間維持高壓水的連續輸入，以及在離心機轉動的過程中控制井筒溫度與壓力的能力，可在相對較小的模型中，重現深海採集可燃冰及其轉化過程，短時間評估出適合長期應用的工程方案，每次實驗成本少於數十萬港元。
吳宏偉說，此舉可為實現可燃冰商業化開採制定安全經濟的策略，為人類社會提供穩定可靠的能源保障；他希望能透過整合與匯聚各項科技工程的突破成果，讓科幻世界中的未來海上城市成真。
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