為海洋繪制"體溫"變化圖 30多歲研究員靠的是"笨功夫"
成里京(前)在開展課題研討。
受訪者供圖
人物小傳
成里京,1988年生,山西呂梁人,中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員,主要從事海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)處理和重建、海洋熱含量變化、地球系統(tǒng)能量和水循環(huán)研究。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)2019年發(fā)布的海洋和冰凍圈特別報(bào)告采用了成里京團(tuán)隊(duì)的研究數(shù)據(jù)。2020年,他獲得“謝義炳青年氣象科技獎(jiǎng)”。
成里京辦公室的墻上,掛有一幅全球上層海洋熱含量變化圖。圖上,一條曲線持續(xù)向上,反映了過去半個(gè)多世紀(jì)海洋逐漸變暖的情況。
“瞧,這條曲線直觀反映了人類活動(dòng)對(duì)氣候變化的影響,為我們采取應(yīng)對(duì)措施提供了科學(xué)依據(jù)?!背衫锞└嬖V記者。
曲線看似簡(jiǎn)單,背后卻凝結(jié)著成里京團(tuán)隊(duì)10多年的探索和積累。
訂正探溫儀數(shù)據(jù)偏差,破解海洋變暖速度估算難題
全球變暖,地球多余的熱量聚集在哪兒?科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),超過90%的熱量?jī)?chǔ)存在海洋。因此,觀察氣候變化,海洋熱含量變化是一個(gè)重要方向。然而,由于海洋觀測(cè)的歷史數(shù)據(jù)質(zhì)量不高,準(zhǔn)確估算海洋變暖速度成為一個(gè)難題。
2009年,成里京進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所(以下簡(jiǎn)稱“大氣物理所”)攻讀博士學(xué)位。在導(dǎo)師的幫助下,他開始了海洋拋棄式探溫儀數(shù)據(jù)偏差研究。
拋棄式探溫儀是測(cè)量海洋溫度的傳感設(shè)備,數(shù)十年來,它一直是為海洋測(cè)“體溫”的主要工具。隨著研究的深入,專家們意識(shí)到,這種“體溫計(jì)”記錄的數(shù)據(jù)存在系統(tǒng)性偏差。能不能研發(fā)出一套技術(shù)手段,將系統(tǒng)性偏差降到最低?
從數(shù)據(jù)底層開始鉆研,成里京逐漸摸清了數(shù)據(jù)偏差來源。2014年,他提出了一個(gè)新的偏差訂正方案。此時(shí),國(guó)際上一些課題組也發(fā)布了類似方案,同臺(tái)競(jìng)技,成里京團(tuán)隊(duì)的方案由于考慮因素更多、模型更完善,得到國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可。
克服觀測(cè)數(shù)據(jù)偏差,新的挑戰(zhàn)不斷出現(xiàn)。成里京告訴記者,人類觀測(cè)的海洋區(qū)域有限,且空間分布不均勻,僅憑現(xiàn)存數(shù)據(jù)無法描述海洋溫度變化全貌。成里京帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出了新的數(shù)據(jù)空間融合方法,結(jié)合觀測(cè)數(shù)據(jù)和一系列氣候模型的模擬數(shù)據(jù),充分利用海洋變化的時(shí)空相關(guān)性,填補(bǔ)了一些缺少觀測(cè)海域的熱含量數(shù)據(jù)空白。
在上述兩個(gè)研究基礎(chǔ)上,2017年,成里京提出了一個(gè)海洋上層2000米熱含量估計(jì)。研究發(fā)現(xiàn),全球海洋過去60年變暖速率顯著快于以往判斷,且海洋變暖在上世紀(jì)90年代后顯著加速。
聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)2019年發(fā)布海洋和冰凍圈特別報(bào)告《決策者摘要》,其中海洋溫度條目采用了成里京團(tuán)隊(duì)的研究數(shù)據(jù),這是該系列報(bào)告自1990年首次發(fā)布以來第一次使用中國(guó)學(xué)者的全球性氣候觀測(cè)數(shù)據(jù)。
“被引用,意味著對(duì)我們研究的認(rèn)可?!背衫锞└嬖V記者,起初國(guó)際上有學(xué)者質(zhì)疑其權(quán)威性,團(tuán)隊(duì)用扎實(shí)的科學(xué)數(shù)據(jù)支撐回應(yīng)了質(zhì)疑。
多年如一日與數(shù)據(jù)打交道,建立涵蓋多要素海洋數(shù)據(jù)庫
研究海洋熱含量變化需要更為準(zhǔn)確的測(cè)算,相關(guān)的研究者不少,成里京為何能脫穎而出?
成里京給出了自己的答案:下“笨功夫”。
影響海洋溫度變化測(cè)算準(zhǔn)確程度的因素很多,各個(gè)因素在不同海域、不同時(shí)間的影響千差萬別。不只是拋棄式探溫儀,顛倒采水瓶、機(jī)械式探溫儀、動(dòng)物攜帶的傳感器等儀器記錄海洋數(shù)據(jù)時(shí)都會(huì)存在偏差。
有數(shù)據(jù)記錄以來,人類收集了總計(jì)1700多萬條海洋溫度觀測(cè)廓線,總數(shù)據(jù)超過1億條。只有盡可能地熟悉海量數(shù)據(jù),與它們“朝夕相處”,才可能構(gòu)建出科學(xué)的模型。
2009年到2014年,成里京在大氣物理所攻讀博士學(xué)位期間,天天與數(shù)據(jù)打交道。除了研究拋棄式探溫儀數(shù)據(jù)偏差,成里京逐一對(duì)各類儀器數(shù)據(jù)展開系統(tǒng)性偏差的溯源、建模、訂正工作。為高效識(shí)別錯(cuò)誤數(shù)據(jù),他梳理海量數(shù)據(jù)中不同類型的錯(cuò)誤數(shù)據(jù),并逐一進(jìn)行標(biāo)記。幾年間,他編寫了上萬行代碼,嘗試用不同的方法計(jì)算海洋變暖速率。
分析和處理數(shù)據(jù),特別考驗(yàn)?zāi)托摹3衫锞┗貞洠俺绦蚧驍?shù)據(jù)處理上,哪怕忽略一個(gè)小問題,工作都可能需要推倒重來?!?/p>
越是具有挑戰(zhàn)性,越是激起了成里京努力探索的決心?!氨仨氉鼋?jīng)得起時(shí)間檢驗(yàn)的研究?!背衫锞┩ㄟ^一遍遍地分析、處理數(shù)據(jù),漸漸摸清了數(shù)據(jù)的“脾氣”。扎實(shí)的研究獲得了回報(bào),成里京建立起一個(gè)涵蓋溫度、鹽度、層結(jié)、溶解氧等要素的高質(zhì)量的海洋數(shù)據(jù)庫。
“處理數(shù)據(jù)、構(gòu)建模型投入時(shí)間長(zhǎng)、出成果慢,但做科研,就要認(rèn)真做有分量、高質(zhì)量的成果?!背衫锞┱f。
成里京團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》等頂級(jí)期刊發(fā)表論文40多篇,相關(guān)研究成果被國(guó)際學(xué)術(shù)界廣泛引用,3次入選“中國(guó)海洋與湖沼十大科技進(jìn)展”,2021年入選國(guó)家“十三五”科技創(chuàng)新成就展。
扎扎實(shí)實(shí)培養(yǎng)科研團(tuán)隊(duì),為海洋氣象研究提供更多人才
如今,成里京組建了一支包括研究生在內(nèi)10多人的團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)一方面繼續(xù)在海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)方面深耕,為這一領(lǐng)域研究者提供技術(shù)支撐;另一方面不斷探索海洋氣象的重要科學(xué)問題。
科研之外,成里京把很多精力放在了培養(yǎng)學(xué)生上。“我們沒有周例會(huì),同學(xué)們隨時(shí)可以找我交流,我和大家一起成長(zhǎng)?!背衫锞┱f。
在博士生潘玉瑩看來,對(duì)科學(xué)研究,成里京總是精益求精。2021年,她下很大功夫?qū)懥艘黄P(guān)于海洋熱含量季節(jié)變化的論文,自認(rèn)為比較滿意后提交給成里京。不久,成里京找她細(xì)致分析,對(duì)有問題的內(nèi)容一一給出中肯的修改意見。經(jīng)過反復(fù)修改和數(shù)據(jù)整理,兩年多后這篇論文才最終完成并發(fā)表。嚴(yán)格的學(xué)術(shù)訓(xùn)練讓潘玉瑩收獲很大。
成里京扎實(shí)做研究的治學(xué)態(tài)度也影響著學(xué)生們。從本科四年級(jí)到讀博士,譚哲韜一直專注做海洋溫度、鹽度觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制系統(tǒng),力圖解決不同測(cè)量?jī)x器、測(cè)量手段導(dǎo)致的數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊的難題?!疤幚頂?shù)據(jù)工作很耗時(shí)很枯燥,有時(shí)甚至讓人產(chǎn)生了放棄的念頭,是成老師的鼓勵(lì)和幫助,讓我堅(jiān)持了下來?!弊T哲韜說。
經(jīng)過高強(qiáng)度訓(xùn)練,譚哲韜快速成長(zhǎng),他主導(dǎo)提出的新一代海洋溫度觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)獲得學(xué)術(shù)界肯定。該系統(tǒng)已經(jīng)在中國(guó)氣象局、中國(guó)科學(xué)院海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心等機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用,并有望在未來海洋溫度監(jiān)測(cè)中發(fā)揮作用。
國(guó)內(nèi)外對(duì)海洋和氣候變化的重視,為年輕的研究者開展科研提供了條件。“他們學(xué)術(shù)訓(xùn)練底子好,國(guó)際視野開闊,相信一定能形成更多原創(chuàng)性的成果。”成里京說,“過去,我們做研究以得到國(guó)際社會(huì)認(rèn)可為榮,未來我們要爭(zhēng)做行業(yè)引領(lǐng)者,讓別人以得到我們的認(rèn)可為榮?!?/p>
■記者手記
先苦后甜方結(jié)碩果
30多歲的成里京在海洋氣象研究領(lǐng)域取得了不小的成績(jī),靠的是什么?采訪中,記者體會(huì)到,舍得下“笨功夫”至關(guān)重要——從數(shù)據(jù)底層做起,多年如一日進(jìn)行瑣碎的數(shù)據(jù)處理并提出解決問題的方案。正是這些從事基礎(chǔ)工作的“苦”,換來日后學(xué)術(shù)成就上的“甜”,才有了海洋氣候領(lǐng)域的研究新突破。
科技創(chuàng)新,尤其基礎(chǔ)研究周期比較長(zhǎng),是一場(chǎng)“寂寞的長(zhǎng)跑”,先“苦”后“甜”乃科研規(guī)律。倘若急于求成,熱衷“短平快”研究,雖能嘗到一時(shí)之“甜”,卻很可能因?yàn)闆]有打牢基礎(chǔ),最終在科研競(jìng)賽中落在后面。期待更多科研人員可以像成里京一樣,甘于先“苦”后“甜”,為我國(guó)的科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)更大力量。