水文气象交叉学科人才培养模式创新与实践研究

王琳 渠姗 王洁 王健健 于志国

摘要：在全球变暖与高强度人类活动影响下，水文气象灾害加剧，水利行业监管难度增大，亟需加强水文、气象学科的交叉融合。在强化水利学科、气象学科设的同时，培养掌握先进信息技术、具有水利和气象交叉背景的高层次工程技术与管理人才尤为重要。本文从水文气象学科设置的必要性、人才需求分析、特色与优势、行业衔接、人才培养及特色思想政治教育状况等进行探讨。

关键词：水文气象学  交叉学科  人才培养  行业衔接

中图分类号：P339      文献标识码：A

Abstract：Under the influence of global warming and high-intensity human activities， not only hydrometeorological disasters have intensified but also the supervision of the water conservancy industry has become more difficult. As such， it is urgent to strengthen the disciplinary cross connection between hydrology and meteorology. While strengthening the construction of these two disciplines， it is particularly important to cultivate high-level engineering and management talents with advanced information technology and a background in hydrology and meteorology. This paper discusses the necessity of the establishment of hydrometeorological disciplines， the demand for talents， the training of talents connected with characteristic and superior industries ， the status of characteristic ideological and political education.

Key Words：Hydrometeorology;Interdisciplinary;Talent cultivation;Industry convergence

水文氣象学是气象学的一个分支，也是水文学的重要组成部分[1]。水文气象学利用气象学和水文学的基本原理和方法，研究大气、海洋、陆地之间水分和能量转换与循环，它连接大气科学、水文科学、海洋科学以及生态科学，共同构成一个完整的地球系统水循环的交叉科学体系。通过深入理解水分在气候系统各圈层中的运动规律，研究水文气象过程与生态系统的相互影响机制，为陆面生态水文过程模拟和预报提供理论依据，进而服务于水资源管理和水利工程、河流水治理和生态文明建设[2]。水文气象学科目前仍处于探索发展阶段，该文就水文气象交叉学科培养模式创新与实践进行探讨。

1   水文气象学科设置的必要性

水文气象学是一门以气象学和水文学理论和方法为基础、以水文工程应用为导向的新兴学科[3]。它连接水文科学、大气科学和海洋科学，共同构成一个完整的地球系统水循环的交叉科学体系。它是一个宽口径、覆盖面广的领域。

一方面，水文学的良性发展离不开气象学的大力支撑，比如：水文预报需要借助数值天气预报模式来延长预报时效，并在集合预报技术的支持下，提高预报精度、完善预报性能。对于突发性的短历时山洪泥石流灾害事件，借助卫星和天气雷达来对其进行预警[4]。利用数值天气预报的结果来驱动水文模型进行水文预报，延长预报期;同时将水文模拟和预报的结果通过陆面过程模式返回到大气模式中，对大气的变量进行调整，实现陆气相互作用和改进[5]。另一方面，以大气科学为平台发展的水文学可以完善大气科学的学科体系，服务于气象领域，开创我国气象技术发展的新局面。比如：基于水文学理论和技术，来发展准确的水文气象集合预报模型，即气象与水文耦合模拟系统的研制和集合预报的理论与方法等[6]。此外，为适应新时期水利行业重心转型，国家强调水利监督、管理，掌握先进信息技术的水利现代化人才需求增加;且适应变化环境下水文气象防灾减灾需要：水利与气象亟需交叉互补，大力培养具有扎实水文气象知识、掌握最新防洪设计及防灾减灾等有关领域的水文气象复合型高级专业技术人才。

国内代表性水利学科人才培养、就业情况现状：以江苏省为例，江苏省内拥有水利工程学位点共有5所，侧重传统水利工程（河海大学）、农业水利工程（扬州大学、江苏科技大学）、地下水工程（中国矿业大学）等，各自具有特色培养方向，人才培养总规模约360人/年，远不足以支撑江苏水利现代化要求。硕士平均就业率98%左右，主要从事于水文水利、农业水利、地质地下水等行业，但目前具有水文气象、水利信息化多学科交叉融合特色的水利工程学科人才培养较为薄弱[7]。目前仅有南京信息工程大学依托大气科学与信息科学学科优势，重点培养具有气象、信息特色的复合型水利工程人才，由上可见，水文气象领域的高级人才需求较大。

2  水文气象行业人才需求分析

近年来，在习近平主席“十六字”治水方针的指引下，水利行业发展重心由水利“工程建设”转到工程“补短板”、行业“强监管”;《国家“十三五”规划》也提出了要完善江河综合防洪减灾体系的目标，具体来说，就是要加强中小河流治理、山洪灾害防治、病险水库水闸除险加固、加强气象水文监测预报，提高防洪减灾水平。由此可见，从国家到地方、从水利水电部门、气象部门到核电部门，都特别强调“强化水文气象和水利科技支撑” “为建立健全水文气象技术标准、促进国家防灾减灾这个大目标服务”。目前适应水利现代化发展的人才缺口近10万人，水利部《新时代水利人才发展创新行动方案（2019—2021）》也指出人才培养重心要向以重大问题为导向、服务行业和地方发展的复合应用创新型转变。

江苏通江达海，水网密布，水旱灾害频发，新时代治水方式将以系统治水为导向、生态河湖行动为抓手[8]。但近几年，随着水利行业的不断发展，水利的功能逐渐拓展开来，其涉及的领域也在不断扩大，对水利人才的层次、类型以及内涵等需求也在发生着变化，特别是在大型水电工程和核电站建设的防洪设计及近年来频繁发生的山洪泥石流灾害、城市内涝等领域，对水文气象复合型人才需求尤为强劲迫切，而高层次创新人才不足、基层专业技术人才匮乏，并且在全球变暖与高强度人类活动影响下，水文气象灾害加剧，水利行业监管难度增大，亟需加强学科交叉融合，在强化水利学科、气象学科建设的同时，培养更符合现代水利、气象发展需要的、掌握先进信息技术、具有水利和气象交叉背景的高层次工程技术与管理人才。

3水文气象人才培养及思想政治教育状况

水文气象是水文学与气象学交叉融汇的一门学科，而交叉学科是优势学科的发展点，科技上的许多重大突破都是多学科的合作与碰撞带来的，因此发展交叉学科、培养新人才是非常有必要的[9]。但交叉学科并不是多门学科内容简单拼凑堆积起来的，而是经过有机融合与渗透后，逐步形成的一门新的综合理论。作为国内第一家培养水文气象学科复合型人才的学校，我校在学科设置和人才培养上充分发挥创新精神，解放思想，大胆革新，努力解决新学科和交叉学科面临的双重困难。立足培养系统掌握水文气象基础理论、基本知识和应用技能的专门人才，着力打造基础实、能力强、素质高、具有国际化视野的创新型水文气象人才。

水文气象学科参考国内外有关高校人才培养计划，并以水文气象学学科的人才需求、就业情况等为依据，分析水文气象学科教学模式和配套课程体系，提出其人才培养方案和实施措施，积极探索多样化培养模式，注重理论与应用结合，努力发挥特长、办出特色。南京信息工程大学近五年培养本科生289名，研究生145名，本科生升学率持续约40%，高质量就业率约98.5%。在水利、气象交叉领域深受好评，很多毕业生在行业部门掌握涉猎水文兼气象内容，成为既能胜单一岗位，又能够适应多个岗位的会监测、能分析、敢预警的高质量人才。同时践行立德树人，鼓励学生积极参加西部计划支教团，依托大气海洋综合观测科普教育基地，引导学生热爱水利、气象事业，主动到艰苦地区就业。

4   水文气象学科人才培养课程体系探讨

水文气象人才培养课程体系，首先，树立核心课程的标杆性，深度梳理课程体系，优化课程结构。比如：将大气科学的主干课程《天气学原理》《动力气象》《大气科学概论》等与水文科学的主干课程《水文学原理》《水文预报》《水文统计与水文水利计算》等视为主要参考对象，在此基础上融会贯通，开设新的课程，通过对课程体系调整，使知识点更加层次化和科学化，最终达到夯实学生基本知识技能目的。其次，以国家发展面临的重大技术问题为出发点，以学校科研亮点为依托，大胆设置创新性和实用型的课程[10]。水文气象学科作为工科和理科的交叉学科，其课程设置应突出特色，更具针对性，例如：针对水文气象学科开设了《普通水文气象学》《山洪泥石流预警预报》和《洪水预报与雷达降雨的耦合应用》等课程。而后，认真探讨学生培养模式，注重学生培养的个性发展[11]。交叉学科的突出特点就是创新性，在学生的培养和课程设置上需要大胆改革和创新，注重学生的个性发展，重视兴趣的培养。

5南京信息工程大学水文气象学科历史沿革、特色与优势

该校自1960年开始培养水文气象防灾减灾人才，2009年成立我国首个应用水文气象研究院，依托大气科学与信息科学学科优势，在气象、信息特色的水利工程研究方面走在国内前列[12]。该校拥有一流工程实践平台：气象灾害教育部重点实验室、江苏省地理大数据智能应用工程研究中心等10个省部级教学科研平台，并与中国水科院、南京水科院等12个单位建立了工程实践基地。

该学科注重气象学和水文学内涵式结合，以理论指导实践，以需求引导创新，凝练了水文气象及水旱灾害预警、水文气候及全球变化应对、生态水文及水利工程管理等学科方向[13]。其中，水文气象方向的研究领域为水文气象灾害防治、水文气象监测技术，其依托气象灾害教育部重点实验室、未来地球计划中国委员会“灾害风险管理研究院”、大气科学与气象信息虚拟仿真实验教学中心，利用高顶尖水文气象监测技术，开展短临降雨预报、水文气象集合预报、工程防洪、水文气象灾害防治等方面的应用研究，开发的防洪设计标准等成果被作为美国的国家标准，获得青海省、江苏省科学技术奖2项，中国气象学会大气科学基础研究成果奖2项;水利信息化与智慧水利方向的研究领域为水利信息化、人工智能与智慧水利，依托江苏长三角智慧水务研究院、江苏省地理大数据智能应用工程研究中心、软件工程与信息服务省级实践教育中心、省级物联网工程实践教育中心，拥有4个教学科研实践基地，以水利信息化、AI为核心，结合大数据技术，开展水信息智慧管理、水利系统化建设及应用。有省部级以上人才3名，孵化南京市新型研发机构1个，研发的高分辨率陆面水文模型在氣象、水利行业应用效果较好;生态水利方向的研究领域为生态水文学、水利工程生态效应、生态系统修复，其依托江苏省农业气象重点实验室、工程实践教学中心，拥有教育部“陆地碳水循环与气候变化”科技创新团队、江苏省“人类活动的环境效应”双创引进团队，已建成以中国科学院院士领衔的研究团队，提出水利工程生态效应的评估和预测体系，建立生态系统修复和重建的技术和工程方案，开发的湖沼生态修复技术在国内得到广泛认可。

6水文气象人才的行业衔接

水文气象学科属于交叉学科，目前仍在不断发展，需要借鉴水利科学、大气科学以及其他地球科学的经典方法，融会贯通，因此学校与水利、气象、工信部门联合成立教学指导委员会制定复合型人才培养方案[14]。

顺应全球气候变化和智慧水利大背景，我校着重培养学生的专业技能和个人能力，并重视在实践中的应用，鼓励学生积极参与实践活动、开展创新学习[15]。我们一直以来都奉行“以学生为中心，以就业为导向”的方针，一方面建立双导师制，构建专任和行业教师联合团队，理论实践同步培养，并及时了解、解决学生所遇到的问题，加强在学习方法上的指导和日常生活上的关心，为实现高质量就业打下基础[16]。另一方面，强调开放式的办学理念，且鼓励学生多接触社会，利用学校的优惠政策，自主创业，为将来就业找准方向。此外，我们还加强校地合作，共建实践基地智慧水务研究院，产教融合，为培养复合型水利应用人才提供保障。

7水文气象学科发展存在的不足

水文气象复合人才培养规模不足：气候变化背景下，江河洪水、山洪、内涝、干旱等水文气象灾害加剧，对灾害防治人才需求存在较大缺口。该校在水文气象人才培养方面有较好经验但培养规模不足，需拓展山洪泥石流、城市内涝、骤旱等水旱灾害智能监测预警领域的技术研发，以科研带动水利人才培养，进一步扩大气象、信息特色的水利工程复合型人才的培养规模。

水利行业人才产教融合不足：新时代我国水利行业发展迅速，目前的水利人才培养不能满足水利现代化、水利信息化对人才的需求。该校在已有教学科研实践基地基础上，需要进一步提高产教融合水平，加强水利行业人才实践能力的培养，提高解决实际水利问题的能力。

8结语

水文气象学科的建立，抓住了当前水文学和气象学发展相结合的关键问题。建立一个科学完整的水文气象学科是一项复杂的系统工程，但对于解决我国频发的干旱和洪涝灾害具有重大作用。我们应该及时分析我国经济社会概况以及现代水利发展对于人才的规模、专业、结构的具体需求，结合自身优势，调整人才培养目标，逐步完善课程体系，培养多层次、多类型的创新综合型人才。

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