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为海洋绘制“体温”变化图(讲述·弘扬科学家精神),成里京,数据,研究
2024-06-12 08:57:53
为海洋绘制“体温”变化图(讲述·弘扬科学家精神),成里京,数据,研究

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人物小传

成里京,1988年生,山西(xi)吕梁人,中国(guo)科学院大气物理研究所研究员,主要(yao)从事海洋观测数据处理和重建、海洋热含(han)量变化、地球系统能量和水循环研究。联合国(guo)政府(fu)间(jian)气候变化专门委员会2019年发布的(de)海洋和冰冻圈(quan)特别(bie)报告采用了成里京团队的(de)研究数据。2020年,他获得“谢义炳青年气象科技奖”。

成里京办公室的(de)墙上(shang),挂有一幅全(quan)球上(shang)层海洋热含(han)量变化图。图上(shang),一条曲线持续向上(shang),反映了过去半个多世纪海洋逐渐变暖的(de)情况(kuang)。

“瞧(qiao),这(zhe)条曲线直(zhi)观反映了人类活动对(dui)气候变化的(de)影(ying)响,为我们采取应对(dui)措施提供了科学依据。”成里京告诉记者。

曲线看似简单,背后(hou)却凝结着成里京团队10多年的(de)探索和积(ji)累。

订正探温仪(yi)数据偏差,破解海洋变暖速度估(gu)算难题(ti)

全(quan)球变暖,地球多余的(de)热量聚集在哪儿?科学研究发现(xian),超过90%的(de)热量储(chu)存在海洋。因此,观察气候变化,海洋热含(han)量变化是一个重要(yao)方向。然而,由于海洋观测的(de)历史数据质量不高,准确估(gu)算海洋变暖速度成为一个难题(ti)。

2009年,成里京进入中国(guo)科学院大气物理研究所(以下简称(cheng)“大气物理所”)攻读博(bo)士学位。在导师的(de)帮助下,他开始了海洋抛弃式探温仪(yi)数据偏差研究。

抛弃式探温仪(yi)是测量海洋温度的(de)传感设(she)备,数十年来(lai),它一直(zhi)是为海洋测“体温”的(de)主要(yao)工具。随着研究的(de)深入,专家(jia)们意识(shi)到,这(zhe)种“体温计”记录的(de)数据存在系统性偏差。能不能研发出一套技术手(shou)段,将系统性偏差降到最(zui)低?

从数据底层开始钻研,成里京逐渐摸清了数据偏差来(lai)源。2014年,他提出了一个新的(de)偏差订正方案。此时,国(guo)际上(shang)一些课(ke)题(ti)组也发布了类似方案,同台竞技,成里京团队的(de)方案由于考虑因素更多、模型(xing)更完善,得到国(guo)际学术界(jie)的(de)广(guang)泛认可。

克服(fu)观测数据偏差,新的(de)挑战(zhan)不断(duan)出现(xian)。成里京告诉记者,人类观测的(de)海洋区域有限,且空间(jian)分布不均匀,仅凭现(xian)存数据无法(fa)描述海洋温度变化全(quan)貌。成里京带领团队提出了新的(de)数据空间(jian)融合方法(fa),结合观测数据和一系列气候模型(xing)的(de)模拟数据,充分利用海洋变化的(de)时空相关性,填补了一些缺(que)少观测海域的(de)热含(han)量数据空白。

在上(shang)述两个研究基础上(shang),2017年,成里京提出了一个海洋上(shang)层2000米热含(han)量估(gu)计。研究发现(xian),全(quan)球海洋过去60年变暖速率显著快于以往判断(duan),且海洋变暖在上(shang)世纪90年代后(hou)显著加速。

联合国(guo)政府(fu)间(jian)气候变化专门委员会2019年发布海洋和冰冻圈(quan)特别(bie)报告《决策者摘要(yao)》,其中海洋温度条目采用了成里京团队的(de)研究数据,这(zhe)是该系列报告自1990年首次(ci)发布以来(lai)第一次(ci)使用中国(guo)学者的(de)全(quan)球性气候观测数据。

“被(bei)引用,意味着对(dui)我们研究的(de)认可。”成里京告诉记者,起初国(guo)际上(shang)有学者质疑其权威性,团队用扎实的(de)科学数据支撑回应了质疑。

多年如一日(ri)与数据打交道,建立涵盖多要(yao)素海洋数据库

研究海洋热含(han)量变化需要(yao)更为准确的(de)测算,相关的(de)研究者不少,成里京为何能脱颖而出?

成里京给出了自己的(de)答案:下“笨功夫”。

影(ying)响海洋温度变化测算准确程度的(de)因素很多,各(ge)个因素在不同海域、不同时间(jian)的(de)影(ying)响千差万(wan)别(bie)。不只(zhi)是抛弃式探温仪(yi),颠倒(dao)采水瓶、机械式探温仪(yi)、动物携带的(de)传感器等仪(yi)器记录海洋数据时都会存在偏差。

有数据记录以来(lai),人类收集了总计1700多万(wan)条海洋温度观测廓线,总数据超过1亿(yi)条。只(zhi)有尽可能地熟悉海量数据,与它们“朝夕相处”,才可能构建出科学的(de)模型(xing)。

2009年到2014年,成里京在大气物理所攻读博(bo)士学位期间(jian),天(tian)天(tian)与数据打交道。除了研究抛弃式探温仪(yi)数据偏差,成里京逐一对(dui)各(ge)类仪(yi)器数据展开系统性偏差的(de)溯源、建模、订正工作。为高效识(shi)别(bie)错误数据,他梳理海量数据中不同类型(xing)的(de)错误数据,并逐一进行标记。几年间(jian),他编写了上(shang)万(wan)行代码,尝试用不同的(de)方法(fa)计算海洋变暖速率。

分析和处理数据,特别(bie)考验耐心。成里京回忆,“程序或数据处理上(shang),哪怕忽略一个小问题(ti),工作都可能需要(yao)推倒(dao)重来(lai)。”

越是具有挑战(zhan)性,越是激起了成里京努力探索的(de)决心。“必须做经得起时间(jian)检(jian)验的(de)研究。”成里京通过一遍遍地分析、处理数据,渐渐摸清了数据的(de)“脾气”。扎实的(de)研究获得了回报,成里京建立起一个涵盖温度、盐度、层结、溶解氧等要(yao)素的(de)高质量的(de)海洋数据库。

“处理数据、构建模型(xing)投入时间(jian)长(chang)、出成果慢,但做科研,就要(yao)认真做有分量、高质量的(de)成果。”成里京说。

成里京团队在《科学》等顶级期刊发表论文40多篇,相关研究成果被(bei)国(guo)际学术界(jie)广(guang)泛引用,3次(ci)入选“中国(guo)海洋与湖(hu)沼(zhao)十大科技进展”,2021年入选国(guo)家(jia)“十三五(wu)”科技创(chuang)新成就展。

扎扎实实培养(yang)科研团队,为海洋气象研究提供更多人才

如今,成里京组建了一支包括研究生在内10多人的(de)团队。团队一方面继(ji)续在海洋观测数据方面深耕,为这(zhe)一领域研究者提供技术支撑;另一方面不断(duan)探索海洋气象的(de)重要(yao)科学问题(ti)。

科研之外,成里京把很多精力放在了培养(yang)学生上(shang)。“我们没有周例会,同学们随时可以找我交流(liu),我和大家(jia)一起成长(chang)。”成里京说。

在博(bo)士生潘玉莹看来(lai),对(dui)科学研究,成里京总是精益求精。2021年,她下很大功夫写了一篇关于海洋热含(han)量季节变化的(de)论文,自认为比(bi)较满意后(hou)提交给成里京。不久(jiu),成里京找她细致分析,对(dui)有问题(ti)的(de)内容一一给出中肯的(de)修改意见。经过反复修改和数据整理,两年多后(hou)这(zhe)篇论文才最(zui)终完成并发表。严格的(de)学术训练让潘玉莹收获很大。

成里京扎实做研究的(de)治学态度也影(ying)响着学生们。从本(ben)科四年级到读博(bo)士,谭哲(zhe)韬一直(zhi)专注做海洋温度、盐度观测数据的(de)质量控制系统,力图解决不同测量仪(yi)器、测量手(shou)段导致的(de)数据质量参(can)差不齐的(de)难题(ti)。“处理数据工作很耗(hao)时很枯燥,有时甚至让人产生了放弃的(de)念头,是成老师的(de)鼓(gu)励和帮助,让我坚(jian)持了下来(lai)。”谭哲(zhe)韬说。

经过高强度训练,谭哲(zhe)韬快速成长(chang),他主导提出的(de)新一代海洋温度观测数据质量控制系统获得学术界(jie)肯定。该系统已经在中国(guo)气象局、中国(guo)科学院海洋科学数据中心等机构实现(xian)了应用,并有望在未来(lai)海洋温度监测中发挥(hui)作用。

国(guo)内外对(dui)海洋和气候变化的(de)重视,为年轻的(de)研究者开展科研提供了条件。“他们学术训练底子好,国(guo)际视野开阔,相信(xin)一定能形成更多原创(chuang)性的(de)成果。”成里京说,“过去,我们做研究以得到国(guo)际社(she)会认可为荣,未来(lai)我们要(yao)争做行业引领者,让别(bie)人以得到我们的(de)认可为荣。”

■记者手(shou)记

先苦后(hou)甜方结硕果

30多岁的(de)成里京在海洋气象研究领域取得了不小的(de)成绩,靠的(de)是什么?采访中,记者体会到,舍得下“笨功夫”至关重要(yao)——从数据底层做起,多年如一日(ri)进行琐碎的(de)数据处理并提出解决问题(ti)的(de)方案。正是这(zhe)些从事基础工作的(de)“苦”,换来(lai)日(ri)后(hou)学术成就上(shang)的(de)“甜”,才有了海洋气候领域的(de)研究新突破。

科技创(chuang)新,尤其基础研究周期比(bi)较长(chang),是一场“寂寞的(de)长(chang)跑”,先“苦”后(hou)“甜”乃科研规律。倘若(ruo)急于求成,热衷“短平快”研究,虽能尝到一时之“甜”,却很可能因为没有打牢基础,最(zui)终在科研竞赛中落在后(hou)面。期待更多科研人员可以像成里京一样,甘(gan)于先“苦”后(hou)“甜”,为我国(guo)的(de)科技创(chuang)新贡(gong)献更大力量。

发布于:北京市
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