◎ 文/李云山

風(fēng)云變幻 起舞向之
—— 記南京信息工程大學(xué)地理與遙感學(xué)院教授王國杰

◎ 文/李云山

“天有不測風(fēng)云，人有旦夕禍福”。自古以來，人類的安全感就與“老天爺”一直息息相關(guān)。人們驚懼于雷電、悲號于狂風(fēng)、惶恐于巨浪……如今，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和現(xiàn)代科技的進步，這些激烈而神秘的自然現(xiàn)象已不再深不可測。但與此同時，現(xiàn)代社會對自然災(zāi)害特別是氣象災(zāi)害的影響越來越敏感，通過有效的防災(zāi)減災(zāi)措施應(yīng)對各種災(zāi)害問題，已成為國家發(fā)展進程中的一項重要任務(wù)，也是保障與改善民生并實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重大課題。為此，我們特意就相關(guān)問題采訪了南京信息工程大學(xué)地理與遙感學(xué)院王國杰教授，他在水文氣象災(zāi)害致災(zāi)機理、預(yù)警預(yù)報和風(fēng)險管理研究方面已深耕十余年。

風(fēng)云變幻不再“莫測”

王國杰于中國科學(xué)院獲得水文學(xué)博士學(xué)位，并于荷蘭阿姆斯特丹自由大學(xué)獲得氣象學(xué)博士學(xué)位，水文學(xué)和氣象學(xué)交叉的學(xué)科背景，為他的研究帶來了一種天然的優(yōu)勢。多年的辛勤耕耘，使他在相關(guān)領(lǐng)域奠定了扎實的理論體系和知識技術(shù)積累。

2013年初，王國杰任職于南京信息工程大學(xué)，從此開啟了一段新的征程。主要從事微波水文遙感、氣象災(zāi)害致災(zāi)機理、預(yù)警預(yù)報和風(fēng)險管理方面的研究。憑借著多年來深厚的技術(shù)積淀，他在多項重點項目研發(fā)中表現(xiàn)突出，帶領(lǐng)團隊申請并由本人主持了多項國家自然科學(xué)基金項目，包括面上項目、重大計劃項目和重點國際合作項目等。

自然災(zāi)害帶來破壞的同時，也會給人類帶來許多新的研究課題。王國杰喜歡不斷地探索，不斷地思考。在探索中摸出道理，在思考中悟出真諦。監(jiān)測風(fēng)云變幻，執(zhí)著追求夢想。王國杰表示，他的夢想就是讓更多人遠(yuǎn)離災(zāi)害，幸福生活。

面對氣象科學(xué)中一個又一個問號，作為一名有責(zé)任感的氣象科技工作者，怎么能袖手旁觀？面對土壤濕度觀測資料的缺乏問題，他大膽轉(zhuǎn)變研究思路，果斷提出利用衛(wèi)星遙感土壤濕度資料，綜合利用數(shù)學(xué)分析和數(shù)值模擬兩種手段，以研究土壤濕度對大氣降水的反饋作用，具體包括優(yōu)化現(xiàn)有全球多源衛(wèi)星遙感觀測的土壤濕度數(shù)據(jù)，利用該數(shù)據(jù)庫和最新的數(shù)學(xué)方法，診斷土壤濕度對大氣降水的統(tǒng)計反饋關(guān)系。

最近5年來，他作為科研骨干參與并完成荷蘭科學(xué)研究組織（NWO）項目、中國科技部-荷蘭科學(xué)研究組織（NWO）重點國際合作項目、歐盟第七次框架（PF7）項目各1項。2016年11月份，受國家自然科學(xué)基金委中德科學(xué)中心資助，組織召開“氣候服務(wù)科學(xué)”中德雙邊會議。在國內(nèi)外重要期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，出版英文專著1部，獲得專利3項。研究成果受到《科技日報》等媒體廣泛報道。獲得2016年度中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新獎。

沿著這些堅實的足跡，我們能夠清晰地感到其跳動的脈搏里舞動著的內(nèi)驅(qū)力和蓬勃飽滿的創(chuàng)造力。

土壤濕度：小世界里的大格局

全球正經(jīng)歷著顯著的氣象變化，其主要特征是溫度升高。氣候變暖還造成了海平面上升、降水變化以及極端氣候事件發(fā)生頻率增加等事件。由此可見，氣候變化已成為全球最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一，而作為環(huán)境生態(tài)表征因子之一的土壤水，必然會對氣候變化產(chǎn)生一定的響應(yīng)。

作為氣候變化研究中的一個重要物理量，土壤濕度積累了大量的地表水文過程信息，它的變化增加了陸面和大氣相互作用的復(fù)雜性，對氣候變化起著非常重要的作用。近年來，國際學(xué)術(shù)界越來越關(guān)注土壤濕度在氣候變化中的重要作用，國內(nèi)學(xué)者也開展了一系列研究。王國杰在土壤濕度領(lǐng)域開展了扎實的研究工作。“關(guān)于土壤濕度的研究看似瑣碎，實際上它對于深入認(rèn)識氣候變化對地表水循環(huán)的影響機制并促進氣象學(xué)和水文學(xué)的學(xué)科交叉有重要意義?！睘榇耍诤商m從事博士后研究期間，開展了利用極地軌道衛(wèi)星微波資料反演地表土壤濕度的研究工作，以期為水文學(xué)和氣象學(xué)的交叉研究提供數(shù)據(jù)支持。

土壤濕度并非常規(guī)的氣象觀測要素，數(shù)據(jù)資料極為缺乏，所以土壤濕度的很多研究只能借助于數(shù)值模式。近年來，隨著衛(wèi)星氣象事業(yè)的快速發(fā)展，利用遙感技術(shù)獲取大尺度土壤濕度數(shù)據(jù)成為可能。

王國杰領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊，利用中國氣象局風(fēng)云系列衛(wèi)星微波資料研發(fā)全球土壤濕度產(chǎn)品，并通過集合卡爾曼濾波等技術(shù)，把衛(wèi)星遙感土壤濕度同步到WRF和RegCM4數(shù)值模式中，模擬土壤濕度對大氣過程的反饋作用及其對干旱、降水等極端氣候事件的影響；同時，以土壤濕度為切入點，研究青藏高原熱力作用對東亞季風(fēng)區(qū)夏季降水的影響和季節(jié)性預(yù)報，這對于深入認(rèn)識我國東部季風(fēng)區(qū)夏季水文氣象災(zāi)害的發(fā)生機制，對于提高其預(yù)報能力無疑具有重要的科學(xué)價值和指導(dǎo)意義。

另外，受國家自然科學(xué)基金委的國際合作項目資助，王國杰與加拿大著名團隊合作，研究我國東部季風(fēng)區(qū)土壤濕度和地表水循環(huán)對氣候變化的響應(yīng)機制。此外，土壤濕度的應(yīng)用價值也在不斷被發(fā)掘和進一步延伸，比如，把衛(wèi)星遙感土壤濕度同化到洪水預(yù)報模型中，這可以作為提高洪水預(yù)報能力的一種可行途徑加以嘗試和應(yīng)用。

堅持做對社會有用的事業(yè)

王國杰認(rèn)為，氣象服務(wù)要面向社會需求，什么是“需求”？它指的是政府和老百姓、經(jīng)濟和社會發(fā)展需要我們氣象部門提供什么樣的氣象產(chǎn)品、氣象信息和氣象服務(wù)。隨著經(jīng)濟和社會發(fā)展，過去傳統(tǒng)的服務(wù)方式已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足日益變化的社會需求，如今，更高、更精、更準(zhǔn)、更有特色、更個性化的需求擺在了我們的面前。這就要求我們運用現(xiàn)代科技手段,不斷提高預(yù)報預(yù)測能力,提升氣象服務(wù)水平,更好地發(fā)揮防災(zāi)減災(zāi)作用,更好地服務(wù)于經(jīng)濟社會。但無論如何，堅持做對社會有用的事業(yè)，方向就不會錯。

王國杰意識到，作為一名氣象科技工作者，應(yīng)該緊密結(jié)合工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際進行科研，促進氣象科技進入經(jīng)濟建設(shè)的主戰(zhàn)場，為地方乃至國家的發(fā)展戰(zhàn)略出謀劃策。于是，他以更大的熱情投入到對研究成果在氣象防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用的研究中去。利用中國氣象局風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星資料研發(fā)全球高分辨率土壤水分產(chǎn)品，用于陸-氣界面水循環(huán)和水文氣象過程研究，并在國家氣象局干旱監(jiān)測業(yè)務(wù)系統(tǒng)中得到推廣使用。土壤濕度的系列研究成果已經(jīng)在國家氣候中心和江西省氣候中心等業(yè)務(wù)化運行，實現(xiàn)了全天時、全天候的全國干旱實時監(jiān)測，為防旱抗旱和災(zāi)后救援提供了可靠的決策依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，同時，也對提高我國自主知識產(chǎn)權(quán)氣象衛(wèi)星資料的應(yīng)用價值和國際競爭力做出了貢獻。針對城市暴雨洪水相關(guān)業(yè)務(wù)的具體需求，開展理論和技術(shù)攻關(guān)，建立了“城市數(shù)字高程遙感建?！?、“水文-水動力城市洪水仿真模擬”和“降水精細(xì)化預(yù)報”等一整套技術(shù)方案，實現(xiàn)由降水預(yù)報向城市洪水預(yù)報的轉(zhuǎn)化。該方法已在國家氣候中心、江西省氣候中心、南昌市氣象局等部門業(yè)務(wù)化運行，為城市內(nèi)澇預(yù)警預(yù)報和防災(zāi)減災(zāi)做出重要貢獻，產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

“十三五”不是一個時段和概念，此刻，氣象科技發(fā)展正站在一個新的歷史起點上。如何面對發(fā)達國家長期在氣象科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢的局面和日益激烈的國際競爭，實現(xiàn)從氣象大國向氣象強國的跨越，我國氣象科學(xué)技術(shù)發(fā)展面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和課題。嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和新的機遇，使得“三十五”氣象科技發(fā)展目標(biāo)更加清晰，也必將引領(lǐng)氣象科技發(fā)展的腳步邁入一片更加嶄新的天地。

王國杰覺得，作為一名氣象科研工作者，從事一些具體的應(yīng)用氣象科研、業(yè)務(wù)和服務(wù)工作，把氣象知識與各行業(yè)結(jié)合，這樣才能使氣象工作更有意義和生命力。氣象科學(xué)，大有可為，這份責(zé)任，這份情懷，使他有干不完的勁！