持续升高的气温并非一件喜事,它犹如一把达摩克利斯之剑,高悬于人类头上。如何降低大气中二氧化碳的浓度、从而减缓温室效应?袁文平教授从陆地生态系统碳循环模型的改进与发展这一研究方向入手,探索解决方案。
为长远计: 陆地碳循环模型
陆地生态系统碳循环基本过程如下:大气中的二氧化碳经光合作用被陆地的植物吸收,然后通过生物、物理和化学过程,一部分二氧化碳又返回大气中。而模型的建立实际上是对这一过程的模拟,袁文平教授的任务便在于,如何通过模型尽可能准确地将二氧化碳被吸收与释放这两个主要环节反映出来。
模型的建立离不开输入数据。输入数据的传统来源,台站观测,由于受到人力、物力和财力的限制,不可避免地具有空间分布不均匀的弊端,因此其所能提供的数据十分有限。基于这样的考虑,袁教授在模型的建立过程中特别强调借助遥感资料。他指出,遥感技术在观测中具有得天独厚的优势:一是高度的空间覆盖率,“遥感是从天往下看的”,因此人迹罕至的沙漠无人区、青藏高原和南北两极都得以在观测范围之内;二是固定的、有效的时间频率,“卫星是自动观测的”,这为观测提供了极大的便利,降低输入数据的误差,极大地强化模型的模拟能力。
那么,陆地碳循环模型的建立到底有何意义呢?“这属于基础研究范畴,在减轻气候变化所带来的影响、解决国计民生方面有着深远意义。”陆地生态系统能调节大气中二氧化碳的浓度,从而减缓温室效应。然而,至于地球各区域陆地生态系统的调节能力差异如何、陆地生态系统的调节能力随着时间的推移是增强还是减弱,这两个问题尚无定论,所以亟需通过建立和完善陆地碳循环模型来研究探索。简而言之,陆地碳循环模型仿佛一位拥有千里眼的预言家,能够突破时空限制,准确知悉远方和未来,为陆地碳循环的研究提供重要借鉴。
其次,通过研究陆地碳循环模型,有助于衡量陆地固碳效果对工业温室气体排放量的抵消程度。通过其它手段降低大气中二氧化碳的浓度,避免大量工厂因减排的要求停产,从而更好地促进国家经济的健康发展。
结缘中大: 推动地球系统模式研发
袁文平教授与中山大学的缘分始于去年。当被问及选择来到中大的原因时,袁教授提到了中大的“三大”建设——“大团队、大平台、大项目”。“对于我们这些科研工作者来说,如果没有大的观测团队、没有大的观测平台、没有大的基础设施,就算有再好的想法也施展不开。”中大对学术研究的重视程度与支持力度使袁教授深受感动,用“如鱼得水”来形容再合适不过。
来到中大后,袁文平教授主要开展我校地球系统模式的研发工作。所谓地球系统模式,即是将大气、海洋、陆地各生态系统集中在一起进行模拟,而袁教授所研究的陆地生态系统碳循环模型是其中非常重要的一环。袁教授谈到,“目前国际上约有四十多个地球系统模式,中大正在建立与完善自己的地球系统模式。”如果我校的该模式建立成功,将有利于整个地球系统模式精度的提高,如此一来,我们便可以较准确地预测未来地球的气候变化情况,包括增温幅度、极端气候出现频率等,从而及时做出应对措施。袁教授还特别提到学院对自己学术研究的促进作用:“大气科学学院是一个多学科交叉的学院,各学科的人才聚在一起,组成一个完整且优秀的团队,推动中山大学地球系统模式的发展。”
匠人之“拗”: 为学术探索坚持
建立模型的过程好比切、磋、琢、磨,成果固然光鲜亮丽,但背后的辛劳苦楚又有几人能真正体会?袁文平教授调侃自己的工作状态是“5+2、白加黑”,“焚膏油以继晷,恒兀兀以穷年”就是对他们这些科研工作者最好的写照。
这便需要一股匠人的拗劲。
“拗”在探索。让袁教授留下最深刻印象的是,2014年发表于《自然通讯》的一篇学术论文的撰写经历。用他自己的话来说,“那是从一个非常不好的结果开始的”。在最后的模型验证阶段,眼见着许多地区的验证结果都非常完美,袁教授一行人喜不自禁,谁料高纬地区的验证结果却使他们的心情跌落谷底——不同的站点,部分结果好,部分结果不好,这个消息十分糟糕。到底是哪里出错了呢?袁教授把自己关在办公室,盯着高纬地区的验证结果看了好几天,却依旧毫无头绪,心情极度郁闷之时,前来探望他的同事给出建议:不妨去掉那些产生坏结果的站点,这样,模型的精度不就高了?骨子里的求真和探索精神驱使袁教授放弃了这种讨巧的办法。功夫不负有心人,袁教授他们就从产生坏结果的站点入手,结合实际情况深入研究分析,终于发现了问题所在——忽略了苔藓植物,导致高估高纬度地区的碳汇效果。“这也是做科学研究的共通的方法:勤于思考,勇于探索,尊重科学事实与规律。”
“拗”在坚持。袁教授坦言,每一个寻找原因的过程都是非常漫长的,可能会为此苦思冥想、焦头烂额,但绝不会产生放弃的念头。他追求的是“灵光一闪”的瞬间,而这个瞬间注定需要长时间的思索与探究来成就。“锲而不舍,金石可镂”,科研的道路从来就不是坦途,科研工作者注定要比常人付出更多的汗水与努力,因此也能收获更丰硕饱满的果实。袁教授表示,自己将会一直从事这个领域的科学研究,因为“做研究的时间越长,发现的问题越多”,恰如古希腊著名哲学家芝诺的“圆圈”理论所说。“这就是科研啊!”袁教授感叹道。
谆谆寄语: 努力学习成大器
“青年长江学者”称号无疑是对袁文平教授身上这股匠人气质的拗劲的肯定。
袁文平教授可谓青年的标杆,他的身上有许多值得我们学习的地方,而袁教授也对青年学子提出了自己的建议与期许。他特别强调,身为大学生,一定要明白自己的主要任务,分清主次,合理分配时间,利用好身边的优质师生资源,努力夯实专业基础、扩大自己的知识面。袁教授本人在本科学习期间便非常注重对专业知识的吸收消化,这为他今后的科学研究打下了十分扎实的基础。
当然,对专业知识的学习不能局限于课堂,我们除了在课上要紧跟老师思路外,在课余时间也应努力扩大自己的阅读量,“如果你吸收的知识点足够多,你就能将点连成面”。此外,袁教授还鼓励有能力的大一学生积极参与老师的科研项目,“这对专业知识的理解与运用大有裨益。”