2024年7月,紐約的夏夜悶熱黏膩。哈德遜河畔,剛抵達哥倫比亞大學不久、即將開始博士后生涯的何林強攥著手機,反復讀著博士導師、中國科學院大氣物理研究所(以下簡稱大氣所)研究員周天軍的郵件:“我們送投《自然》的文稿一審被拒了,但編輯給了申訴的機會。”
他們的論文提出了一個新的觀點:地球過去的暖期可以指示未來南亞夏季風的變化。在這之前,學界對于不同暖期下南亞季風的響應問題仍存在較大分歧。
伴隨著哈德遜河畔的閃閃燈光,何林強邊思考邊徘徊。“這項研究很有價值,要有信心,不能也不應放棄。盡管評審意見嚴厲、修改任務艱巨,只要認真對待,最終還是能顯著提升工作質量。”
在周天軍的鼓勵和指導下,他放下沮喪與焦慮,以平靜的心態開始論文修改工作,和導師反復討論確定修改方案,用4個月的時間、80余頁的文字和圖表,逐一回應了三位審稿人的兩輪評審意見。
近日,何林強的研究刊發在《自然》雜志。同期,《自然》刊登的評論文章指出,“該研究利用地球過去的暖期構建回歸模型,以驚人的精度描繪了未來南亞夏季風的變化,凸顯了古氣候在提升未來預估準確性中的巨大潛力。”
古氣候是未來的“一面鏡子”
南亞夏季風是全球季風系統重要的組成部分,除南亞地區外,對于我國青藏高原和西南地區的氣候也有顯著影響。可以說,夏季風是打開南亞及其毗鄰地區雨季的“開關”。
未來南亞季風如何變化也是學界關注的問題。在利用氣候模式預測的未來增暖情景下,伴隨溫室氣體濃度升高,南亞季風降水整體增多,但是驅動季風降水的大氣環流卻在減弱,這對理解和預測季風在全球變暖背景下的變化提出了挑戰。
如何解釋這種悖論?古今氣候融合是一條有效途徑。2020年,國家自然科學基金委員會啟動了“青藏高原地球系統基礎科學中心”項目,在研究范式上強調“打通時間隧道”,周天軍作為項目骨干負責西風-季風演化的研究任務,研究對象涵蓋了古今不同的冷暖時期,這為開展古今季風融合研究提供了契機。
2021年,還在大氣所攻讀博士學位的何林強,參加了課題組一篇發表在《科學》雜志上的古今氣候對比的文章討論會,他對這一方向產生了濃厚興趣。經過和周天軍的討論,他的博士論文選題最終確定在如何利用過去氣候來指示未來季風變化這一主題。
在博士研究工作期間,他將目光投向六種典型的增暖情景:中上新世(~3.3–3百萬年前)、末次間冰期(~12.7萬年前)、中全新世(~6000年前),以及未來增暖的三種排放情景(2071-2100年)。通過探討地球過去暖期的季風變化特征和機制,何林強的研究為理解未來變化的悖論提供了新的物理解釋。
“氣候增暖背景下,水汽的作用往往使得南亞季風降水增加,而環流作用通常導致南部降水減少、北部增加。過去和未來增暖下水汽、環流作用的變化幅度不同,但變化特征一致。二者疊加之下,降水整體增多。”何林強說。
在厘清水汽、環流變化背后的增暖因素后,他使用地球過去暖期的數據構建了南亞夏季風變化的統計預測模型,能夠很好地刻畫出氣候模式的直接預估結果。
多學科交叉攻堅難題
何林強表示,這項研究來源于博士論文《新生代不同暖期亞洲雨季的演變》。在青藏高原地球系統基礎科學中心項目的支持下,該工作從“過去-現在-未來”的視角出發,結合數值模擬與代用記錄的比較,揭示了亞洲雨季格局的地質演變,并探討了對未來變化的指示意義。
這項研究融合了古氣候、現代氣候、動力學研究、數值模擬等方面,首先擺在何林強面前的問題是數值模擬,他需要完成地質暖期片段的氣候模擬。
“地質暖期的海陸分布、地形格局等與現代不同,因此需要對現有氣候模型進行調整。再加上當時大氣中二氧化碳濃度很高,模型通常需要運行上千年,才能接近平衡狀態,這非常耗費時間。”何林強解釋道,“最初調試模型的過程很枯燥,但慢慢熟悉后,就像摸清了它的‘脾氣’,也能更加熟練地運用了,我很享受這種和超級計算機的安靜‘對話’。”
2023年,在克服了數據、方法等難題后,何林強博士論文的研究工作陸續成型,相關的成果也開始分批整理成文和投稿。
“這章內容是整個博士論文的精華部分,分量很重、創新性很強,《自然》雜志應該會歡迎”,2024年6月,在博士畢業前夕,何林強在周天軍的鼓勵和具體指導下,將這部分成果整理成文送投了《自然》。
彼時的他滿懷信心:“這項研究為不同暖期的南亞夏季風變化提供了一個統一的物理解釋框架,學界應該會感興趣。”一周后,稿件順利進入送審階段。
同年7月,何林強正式博士畢業。隨后,他啟程赴美國哥倫比亞大學開展博士后研究。初到紐約的他尚未適應新環境,便收到周天軍的郵件:“文章被拒了,但編輯給了一次申訴機會。”
三位審稿人提交了60多條意見,犀利而細致。“當時確實有點泄氣”何林強回憶。
這時,周天軍的鼓勵給了他極大的信心,“與其心懷忐忑,不如腳踏實地”。他迅速調整好心態,和周天軍反復討論后,按照由簡至繁、分步攻堅的步驟,確定了修改方案,同時邀請氣候模式專家、大氣所研究員郭準加入作者團隊,完成了新增數值模擬試驗,提供了更為確鑿的證據。
2024年11月,修改后的論文重新送審。一個多月后,他們收到了第二輪審稿意見,得到了充分肯定。其中一位審稿人評價道:“我要贊揚作者所做的全面修訂以及新加入的敏感性試驗,這些分析提供了更完整的視角,使整體結論更加穩健。”
2025年3月的一天,何林強收到了導師周天軍轉發的一封郵件。標題中“論文接收”幾個字映入眼簾,附言則簡潔有力地寫著“祝賀林強!”那一刻,他意識到,博士期間的辛苦努力終于劃上了圓滿的句號。
用開闊的視野做科研
這是何林強的首篇《自然》,他坦言,自己的讀博之路并非他人想象的那么順利。盡管早在本科階段就有論文發表經歷,但進入課題組的前3年,他幾乎沒有發論文。
那么這三年主要在做什么呢?“大多數時候在思考課題、讀文獻、做實驗、和課題組討論,逐步提高自己,有時也會擔心未來。”何林強說。
“那段時間我經常去健身房,讓自己及時排解情緒。有些長期卡住的問題,我也會主動找老師和課題組討論,避免困在死胡同里。”
何林強。受訪者供圖
在周天軍課題組學習的幾年間,他最大的收獲是嚴謹學風的塑造、科研思維的培養和學術視野的開闊。
他回憶道,剛進入課題組時,自己曾流露出“快出結果、多發論文”的心態,這很快引起了周天軍的注意。
“博士學習階段,最為重要的是科研能力的培養,這種能力將是陪伴你終生的成長動力。科研工作重在‘質’不在‘量’,你基礎好、能力強、肯努力,只要有敢于挑戰前沿和難點問題的勇氣,未來不必擔心沒有過硬成果”,這番話讓何林強深受觸動,成為他重新思考并確立努力方向的重要轉折點。
臨近畢業前一年,聽了周天軍做的《談談青年學者的人生規劃》的報告后,他萌生了出國做博士后的念頭,并得到了積極支持,“周老師鼓勵我多出去看看,因為拓寬國際視野、接受中西方不同體系的科研訓練對于青年人的成長很重要。”
在接下來的一年,何林強過得緊張、忙碌而又充實,既要撰寫博士論文、修改評審中的文章,又要寫博士后申請和接受跨洋視頻面試。他幸運地收到了幾所美國大學的博士后錄用意向,最終他接受了哥倫比亞大學伸來的橄欖枝。
展望未來,何林強計劃繼續聚焦地球過去的氣候如何指示未來變化。他表示:“隨著科技的不斷進步,數據同化、機器學習等前沿技術正日益應用于古氣候研究。這些工具有望幫助我們更準確地重建和理解過去的氣候狀態,從而為未來氣候變化提供一面更加真實、可靠的‘鏡子’。我也會在這一前沿領域持續深耕,積極參與國際合作,貢獻作為中國青年學者的智慧與力量。”
相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-025-08956-6
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