李明麗

氣溶膠應(yīng)該算是近幾年出現(xiàn)在科普領(lǐng)域里的高頻詞了。

從“臭名昭著”的霧霾顆粒污染物PM2.5，到澳大利亞森林大火形成的“火云”，再到近期因為新冠病毒沖上熱搜的病毒飛沫。這個“調(diào)皮的小家伙”憑借其“魔幻神力”一次又一次地展露人前。但其實，人類對這個自然界中普遍存在的微小物質(zhì)還知之甚少。

“氣溶膠有很多種，我研究的只是其中的一個領(lǐng)域?！蔽∥W(xué)府，水木清華。清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系副教授彭怡然自始至終對大自然的神奇奧秘懷有一顆敬畏和探索之心。她和她所在的團(tuán)隊主要從事的是大氣物理方向下氣溶膠與云物理研究，意在通過數(shù)值模擬分析等現(xiàn)代技術(shù)手段揭開氣溶膠對天氣和氣候的影響面紗。

坐看云卷云舒，靜聽花開花落。當(dāng)清華園中一名手持現(xiàn)代“利器”的女科學(xué)家與云、霧、塵、氣相遇，會擦出怎樣的火花？

沙和塵的相伴

“在現(xiàn)實生活中，你幾乎看不到它。它是懸浮在大氣中的塵埃，它無處不在。它非常微小，但有時候會很強(qiáng)大。它可能來自沙漠的塵土，也可能來自海洋逸散的海鹽，它可能從噴發(fā)中的火山而來，也可能在森林大火中形成，它可能從工廠的煙囪飛出，也可能是卡車排放的尾氣。氣溶膠可以做一些讓人印象深刻的事，就像把太陽光反射回太空，可以給地球降溫，或者通過收集水汽來形成云朵；另一方面，一些氣溶膠顆?？梢圆东@陽光并加熱空氣，從而防止云團(tuán)的形成。氣溶膠可能會造成化學(xué)反應(yīng)，破壞臭氧層；而在地球上，它可能會導(dǎo)致人類出現(xiàn)一系列的健康問題……”進(jìn)入神奇的氣溶膠世界，你會發(fā)現(xiàn)這里包羅萬象，真正詮釋著大自然的宏觀與微觀——小顆粒，大不同。

北京女孩彭怡然與氣溶膠結(jié)緣始于20世紀(jì)90年代。那時，她以優(yōu)異成績考入北京大學(xué)地球物理系。未名湖畔，博雅塔下，大師云集，包羅萬象。恰同學(xué)少年，風(fēng)華正茂。彭怡然記憶中的北大地球物理系，囊括了從天上到地下的很多自然學(xué)科，而他們直到大三才開始分專業(yè)。在空天領(lǐng)域，上至浩瀚縹緲的宇宙銀河太空，中至火箭發(fā)射到空中幾百公里的空間領(lǐng)域，下至從地面到空中幾十公里的范圍，都有彭怡然的同學(xué)涉及其中，而她最終選擇了從地面到空中幾十公里范圍內(nèi)的大氣科學(xué)研究，只因“覺得它并不是那么遙不可及，而是與人類生活密切相關(guān)的，親切而實在的學(xué)科”。

抱著對大氣科學(xué)的好奇探索之心，彭怡然在大四那一年與氣溶膠有了“自然而然的第一次相遇”。因為跟隨我國氣溶膠研究的先驅(qū)——毛節(jié)泰教授做畢業(yè)研究論文，那一年她接觸了一個關(guān)于沙塵氣溶膠的研究課題。彼時，相關(guān)研究在國內(nèi)尚屬空白，大家對氣溶膠的關(guān)心程度亦如一張白紙，而彭怡然卻對此充滿好奇。作為一名成長在20世紀(jì)八九十年代的北京女孩，她對北京春秋時刻黃沙漫卷、突如其來的沙塵暴天氣有著深刻的記憶和體會?！拔乙幌氲阶约旱难芯咳绻軌?qū)徍捅本┥硥m暴天氣起到一定作用就覺得很不錯?！痹诤闷嫘暮统删透序?qū)使下，彭怡然就跟著攻讀博士的師兄和師姐們跑到位于北京郊區(qū)的興隆天文臺開始了她第一次的氣溶膠研究初體驗，采樣觀測、記錄觀察……一點(diǎn)一滴的積累最終化成夢想的種子，從此生根發(fā)芽。

因為有前期的興趣鋪墊，大四申請到國外留學(xué)的時候，彭怡然毅然選擇遵從內(nèi)心，到加拿大戴爾豪斯大學(xué)從事氣溶膠方面的研究深造。就是在那里，她跟隨博士生導(dǎo)師，開啟了用數(shù)值模式來模擬氣溶膠對天氣氣候的影響研究。如果說北京大學(xué)帶給彭怡然的是興趣的啟蒙，在海外科學(xué)殿堂恣意翱翔探索的日子，為她打開了一扇通往更廣闊探索天地的大門。難忘出國留學(xué)初期在語言溝通上面臨的挑戰(zhàn)，難忘第一次在國際學(xué)術(shù)大會上作報告時的青澀，難忘將多年研究成果展示在眾人前的那份成就感和自豪感……“當(dāng)你可以感受到這個世界上有那么多科學(xué)家和你一樣在關(guān)注同一個領(lǐng)域的問題，而你又可以自由暢快地和他們探討，這是一件令人非常愉快的事情?！毖芯坑钊?，彭怡然在相關(guān)科學(xué)研究領(lǐng)域里一直探索下去的愿望愈篤定。

5年辛勤結(jié)碩果，2004年，彭怡然獲得加拿大戴爾豪斯大學(xué)大氣科學(xué)博士學(xué)位，之后前往德國馬克思-普朗克氣象研究所從事博士后研究工作。在那里，等待她的又是一次眼界和視野的開闊。德國馬克思-普朗克氣象研究所擁有世界上最先進(jìn)的全球氣候模式之一，彭怡然前往深造的時候，這個模式已經(jīng)發(fā)展到了第5代。吸收先進(jìn)技術(shù)和理念，彭怡然不僅參與了一些與氣溶膠云相關(guān)的參數(shù)化開發(fā)工作，還打破圈層，對海洋、生態(tài)等相關(guān)領(lǐng)域的物理過程有了更為深入、系統(tǒng)的了解，從而將自己的研究觸角伸到了地球系統(tǒng)模式。就像一張編織的大網(wǎng)，把上下研究的點(diǎn)成功串聯(lián)了起來。與此同時，最讓彭怡然獲益匪淺的是一項關(guān)于東亞沙塵氣溶膠模擬數(shù)值改進(jìn)的工作。結(jié)合東亞地區(qū)沙塵顆粒的特點(diǎn)，她和合作者修正了“出身歐洲”的模式對亞洲沙塵濃度模擬偏低的現(xiàn)象，使其更符合東亞的實際情況。將研究結(jié)合自己周邊的需要不斷調(diào)整改進(jìn)，彭怡然嘗到了研究惠及于人的成就感。

積沙成塔，集腋成裘，多年的學(xué)習(xí)積累不僅滿足了彭怡然探索氣溶膠神奇奧秘的好奇心，還為她之后將所學(xué)擴(kuò)展深入奠定了堅實的基礎(chǔ)。

云和雨的相遇

2007年，學(xué)有所成的彭怡然進(jìn)入加拿大氣候模式與分析中心從事博士后研究，并最終留在那里成為研究助理。加拿大氣候模式與分析中心是一家政府機(jī)構(gòu)，就此安定下來的彭怡然一方面繼續(xù)從事沙塵氣溶膠的模擬改進(jìn)工作，另一方面也開始深入探索研究氣溶膠和云對大氣能量的影響，期間受同事啟發(fā)開始將研究領(lǐng)域擴(kuò)展至輻射方面。她在中心使用的模式中開發(fā)出了一套完整的沙塵氣溶膠的模塊，并將能量和輻射等因素融入其中，大大提升了模式的可靠性。至今，該模塊還在加拿大氣候模式與分析中心使用著。

雖然研究取得不錯進(jìn)展，但在加拿大待了幾年的彭怡然總覺得“不太有歸屬感”，加之加拿大近年來削減相關(guān)領(lǐng)域的投入，與之相較，大洋彼岸的祖國卻在大力支持和鼓勵相關(guān)方面的發(fā)展。彭怡然深感回國的時機(jī)到了。

科研之外，讓彭怡然享受其中的，還有與學(xué)生的相處?！拔移鋵嵑芏鄷r候不會把他們當(dāng)成是我的學(xué)生，而是能夠在平等交流中給予我不少靈感啟發(fā)的同行者?！边@樣的相處方式讓她和學(xué)生亦師亦友，激發(fā)研究興趣、啟發(fā)獨(dú)立思考、鼓勵勇敢嘗試、提高動手能力……通過各種易于接受的方式，彭怡然在潛移默化中帶給學(xué)生很多不一樣的成長。

細(xì)膩柔軟、常懷感恩，彭怡然在工作中將女性工作者的風(fēng)格發(fā)揮得淋漓盡致，上至給予過自己關(guān)懷和指導(dǎo)的校院領(lǐng)導(dǎo)、前輩，中至給自己提供過幫助的協(xié)作者、同行，下至朝夕相處中共同成長的學(xué)生，點(diǎn)滴在心，感恩前行。

雖然研究偏基礎(chǔ)理論，但在彭怡然的心中，一直有一個研究惠及普通老百姓的夢想，這也是她多年堅持結(jié)合實際改進(jìn)模式的觸發(fā)點(diǎn)之一。最近幾年，她參與了不少與北京、河北、山西等地方人工影響天氣辦公室（簡稱“人影辦”）合作的項目。“呼風(fēng)喚雨是人類一直以來的夢想，人工影響天氣作為利用氣候資源和防災(zāi)減災(zāi)趨利避害的一種有效手段在水資源綜合管理、農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)和重大活動保障等方面發(fā)揮著重要作用，例如用飛機(jī)進(jìn)行人工增雨雪等，它可以通過向冷云中播撒碘化銀成冰劑產(chǎn)生大量的人工冰核，冰核轉(zhuǎn)化成冰晶進(jìn)入暖區(qū)后融化成為雨滴；或在暖云中通過向云中播撒適當(dāng)吸濕性物質(zhì)，設(shè)法增加大滴，啟動和加速碰并過程，促使云水向雨水轉(zhuǎn)化……”根據(jù)人影辦提供的大量云物理相關(guān)的觀測數(shù)據(jù)，彭怡然及其團(tuán)隊從數(shù)據(jù)中提取了一些規(guī)律來設(shè)計參數(shù)化方案且放到模式里，使得模式對中國地區(qū)氣溶膠、云的模擬更為合理、準(zhǔn)確?！叭擞稗k的數(shù)據(jù)產(chǎn)品對我們的模式工作非常具有價值和意義，通過與他們的合作，我獲得了不少幫助，非常感謝他們?！崩碚摻Y(jié)合實際，支撐實際應(yīng)用；實際應(yīng)用反過來又促進(jìn)理論研究方向的調(diào)整，讓彭怡然的工作步入了良性的軌道。

亦如往常，將點(diǎn)滴記錄在心，感恩前行，彭怡然離自己的夢想又近了一步。

未來幾年，彭怡然要做的工作也已經(jīng)清晰：“清華的氣候模式已經(jīng)取得階段性成果，我們已經(jīng)擁有了一個比較完整的氣溶膠模式，也參加過幾次關(guān)于氣候氣溶膠的國際比較計劃的評估，未來，我們準(zhǔn)備參加第六次全球模式比較計劃。”展示清華模式，發(fā)出清華聲音。彭怡然和她團(tuán)隊所做的事情這幾年得到越來越多同行的關(guān)注和了解。與此同時，他們探索、開發(fā)的模式也在不斷完善中趨向成熟。

“探索大自然的神奇魅力在于奧妙無窮無盡，科學(xué)探索永無止境，我們的探索也永無止境?！睉驯剿鞔笞匀粖W秘的初心，坐看云卷云舒，靜聽花開花落，穿梭在云和雨、沙和塵的能量交換之間，彭怡然在她摯愛的氣溶膠的研究世界里找到了快樂源泉。