在科研森林里尋找一棵樹的人——2023年大氣所“科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”獲得者孔磊
在科研森林里尋找一棵樹的人——2023年大氣所“科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”獲得者孔磊
以下文章來源于中國科學(xué)院大氣物理研究所 ,作者大氣所
大氣所科研進(jìn)展和綜合動(dòng)態(tài),大氣科學(xué)前沿和科學(xué)傳播
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“如果把做科研比作伐樹,眼里就不能只盯著一棵樹?!边@是孔磊多年來堅(jiān)守的科研態(tài)度。身處科研“森林”之中的他,更愿意在了解觀察森林全貌后,再找出那棵最適合自己的那棵“樹”——投入大氣化學(xué)資料同化及其應(yīng)用研究,做空氣污染的數(shù)據(jù)分析師。
憑借論文《基于地基監(jiān)測數(shù)據(jù)同化的中國高分辨率大氣污染再分析數(shù)據(jù)集研制》,孔磊榮獲2023年度大氣所“科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”。
尋木于林的“初心”
孔磊參與EGU2023年會(huì),與Lars Nerger教授交流
跑遍南京的大小街道,與大氣化學(xué)結(jié)下不解之緣
2013年,我國中東部出現(xiàn)的一場重度灰霾事件,引發(fā)了社會(huì)廣泛關(guān)注,也引起了孔磊的注意?!暗谝淮我庾R到大氣環(huán)境已經(jīng)成為社會(huì)熱點(diǎn)話題?!苯柚@一契機(jī),他和同學(xué)成功申請到學(xué)校的挑戰(zhàn)杯項(xiàng)目——對南京地區(qū)的PM2.5進(jìn)行觀測。
完成項(xiàng)目期間,孔磊和同學(xué)拿著監(jiān)測儀器,跑遍了南京市的大小街道。“公寓、公園、居民區(qū)、交通區(qū)干道,都留下了我們的身影。”回憶起當(dāng)初的點(diǎn)滴,孔磊仍然歷歷在目,這是他第一次接觸大氣化學(xué)。
“最讓我難忘的一個(gè)畫面是我們拿著儀器觀測時(shí),吸引來了小區(qū)里的許多老人,他們跟著我們一起看數(shù)據(jù),一起記錄?!笨桌谡f,此后2015年南京出現(xiàn)的粉色灰霾事件,以及2016年到北京讀研究生經(jīng)歷的多次灰霾事件,讓他更加篤定了從事大氣化學(xué)研究。
“一方面大學(xué)化學(xué)是當(dāng)時(shí)的熱點(diǎn),許多城市深受大氣污染困擾,需要專人對環(huán)境問題進(jìn)行研究。另一方面,這也是一項(xiàng)非常值得投入的工作,具有很大的價(jià)值?!边M(jìn)入中國科學(xué)院大氣物理研究所后,孔磊在與導(dǎo)師朱江的交流與指導(dǎo)下,最終選擇了大氣化學(xué)資料同化及其應(yīng)用研究方向。
“大氣化學(xué)資料同化,簡單理解就是與數(shù)據(jù)打交道?!笨桌诮忉?,“無論是研究科學(xué)問題,還是其他問題,都需要有數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ),資料同化正好扮演這個(gè)角色?!笨桌诘慕巧?,恰如一名數(shù)據(jù)加工者。收集整理好原始數(shù)據(jù)和模式數(shù)據(jù),將原始的兩個(gè)數(shù)據(jù)組合在一起,從而得到更加優(yōu)質(zhì)、準(zhǔn)確、時(shí)空規(guī)范的的數(shù)據(jù)集。”
一往無前的“決心”
孔磊參加AGU2023學(xué)術(shù)年會(huì),與同行交流研究成果
構(gòu)建我國大氣化學(xué)長時(shí)間高分辨率數(shù)據(jù)集,為科學(xué)研究提供關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐
選擇之后的堅(jiān)持,比選擇更重要。多年來,孔磊的研究一直鎖定同一個(gè)方向——構(gòu)建我國長時(shí)間、高精度、高分辨率的大氣污染數(shù)據(jù)集。
“大氣看不見、摸不著,但卻又深刻影響著每一個(gè)人。”孔磊介紹,空氣污染是我國面臨的重要環(huán)境問題,它不僅嚴(yán)重危害人體健康,還會(huì)影響氣候變化。
一直以來,我國缺乏長時(shí)間高分辨率的大氣污染數(shù)據(jù)集,以往僅有歐美等國家或地區(qū)提供的全球大氣成分?jǐn)?shù)據(jù)集,但空間分辨率粗且表征效果較差。受困于此,相關(guān)科學(xué)研究一直停滯不前??桌谂c小組成員經(jīng)過長期研究,在導(dǎo)師朱江、王自發(fā)和唐曉研究員的幫助下,自主建立了大氣化學(xué)資料同化系統(tǒng)ChemDAS,最終構(gòu)建起我國首個(gè)高分辨率大氣污染再分析數(shù)據(jù)集。
而這一過程并不容易??桌诨貞?,在研究過程中,他就曾遇到一道棘手的問題——明明觀測數(shù)據(jù)顯示濃度更高,但模式數(shù)據(jù)出來后濃度反而更低、甚至出現(xiàn)負(fù)值,這明顯不符合常理。
“會(huì)不會(huì)是公式出現(xiàn)錯(cuò)誤?”孔磊最先想到的是檢查模式中每一個(gè)公式,然而,檢查一遍下來孔磊并未發(fā)現(xiàn)問題。在迷茫中,他開始并轉(zhuǎn)換思路,不直接從問題的本身去找問題,而是重新理解并認(rèn)識公式中的每一個(gè)元素。經(jīng)過這么一個(gè)過程,然后再抽絲剝繭般地找尋問題,孔磊終于發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵——地面觀測數(shù)據(jù)與衛(wèi)星遙感空間差異性太大,同化考慮不夠,所以造成表征不佳。找到問題后,孔磊很快解決這一問題,順利構(gòu)建起這一重要數(shù)據(jù)集。
目前,該成果廣泛應(yīng)用于人體健康、大氣化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科,并被美麗中國建設(shè)評估采用,在跨學(xué)科中提供關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐并產(chǎn)生著重要影響力。
一往無前的“決心”
孔磊在“多尺度自適應(yīng)環(huán)境大氣動(dòng)力學(xué)模型與再分析數(shù)據(jù)集開發(fā)”研討會(huì)作報(bào)告,介紹本人研究成果
繼續(xù)深耕大氣化學(xué)資料同化及應(yīng)用研究,享受在數(shù)據(jù)中找到規(guī)律的快樂
時(shí)至今日,孔磊仍然記得研究生階段時(shí)與自己導(dǎo)師朱江的初次對話。
對于怎么做科研,導(dǎo)師朱江給他做了一個(gè)經(jīng)典的比喻:做科研就好比砍一課樹,你需要不斷地砍伐,直到砍斷,你才能發(fā)現(xiàn)所要解決的問題。但實(shí)際上你如果眼里只有一顆樹,而沒有整片森林的話,那么你的認(rèn)識是不全面的。
朱江建議孔磊做科研首先要把視野打開,先去觀察森林的全貌,等到看完整片森林之后,再去思考,森林里哪顆樹值得去砍伐,這樣才最有意義。
這成了孔磊往后科研路上的“座右銘”,也讓孔磊受益至今。如今的他,正在進(jìn)行有關(guān)排放源的反演研究,也計(jì)劃進(jìn)一步完善大氣污染再分析數(shù)據(jù)集的質(zhì)量。
“我們已經(jīng)理清了污染物濃度的變化,下一步需要了解排放源的變化,以及評估排放源的情況?!笨桌诮榻B,我國實(shí)施的排放源減排措施對空氣污染已得到有效控制。那這種改變得益于天時(shí)地利,還是人工努力?這需要做進(jìn)一步研究。
在孔磊看來,構(gòu)建數(shù)據(jù)集的過程雖然枯燥,但一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的規(guī)律并且與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系起來時(shí),就會(huì)感到非常開心。
未來,孔磊將繼續(xù)奔著大氣化學(xué)資料同化及應(yīng)用研究這一目標(biāo),深耕不懈,步履不停。
孔磊,中國科學(xué)院大氣物理研究所博士后。主要從事大氣化學(xué)資料同化及其應(yīng)用研究。2021年博士畢業(yè)于大氣物理研究所。已發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇,其中第一作者論文在Earth system science data,Environmental Science & Technology,Atmospheric Chemistry and Physics等期刊發(fā)表,含ESI高被引論文1篇。主持國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目,中國博士后科學(xué)基金面上項(xiàng)目,作為課題骨干參與多項(xiàng)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和先導(dǎo)專項(xiàng)等。
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