复旦“80后”科研人员，破解“老天爷与海龙王”的心思

图说：变幻莫测的云团 来源/采访对象供图（下同）

　　3月23日是第64个“世界气象日”，主题为“走在气候行动最前线”。在全球气候变化日益严峻的当下，针对大气与海洋的研究愈发重要。在复旦，有一群“80后”科研人员，运用各类前沿理论和工具，走在大气与海洋研究最前线，只为破解“老天爷”和“海龙王”出的各种“难题”。

　　云，没有固定的形状和轨迹，以万千姿态自由漂浮在天空中。它们不仅是大自然的艺术品，也承载着天气变化的信息，影响降水和温度，是天气预报员最重要的“助手”。

　　“在传统天气预报模式中，网格点尺度相对较大，而云的尺度通常较小。这就好比你用粗笔来画小的细节一样，导致预测准确度有限。”大气与海洋科学系青年研究员陈国兴说。如何才能更精准地描摹云的形成，从而预测天气变化？他引入了人工智能工具。通过利用机器学习技术，训练神经网络，该模式能更好地表达云，更好预测云在不同条件下会如何分布，进而更加准确反映云对天气和气候变化的影响。

　　“用计算机代替传统的经验总结法，可以极大提高模式预测的准确度。期待这项研究未来实际应用于天气预报业务中，带来新的突破。”陈国兴说。

　　就在去年，复旦大学人工智能创新与产业研究院联合大气与海洋科学系，基于学校自有的云上科研智算平台CFFF，训练出拥有45亿参数的伏羲气象大模型。这一模型能成功预报未来15天的全球天气，每次预测耗时3秒以内，是复旦AI for Science的代表性成果之一。

　　对于大气与海洋研究者而言，实地观测是基本功——亲临现场，从而探究大气环境中的确切成分组成。万丈峭壁的雅鲁藏布江河谷是南亚空气输入中国的重要通道，大气与海洋科学系青年研究员赵德峰曾带领学生们前往西藏林芝，在山川河流间打开采样器，记录当地大气气溶胶（PM2.5）的特征。

　　如果关注上海等特大城市的PM2.5水平，它的主要成分如有机气溶胶，究竟源自何处？在赵德峰看来，关键问题在于PM2.5很多时候并非直接排放，而是由一些气体逐渐转化而来。因此，研究不能仅局限于测量PM2.5浓度，更要进行综合观测，测定其中各种物理和化学要素，以期找到可能的来源。

图说：复旦赵德峰课题组在林芝地区开展野外观测和大气采样

　　为了深入了解PM2.5如何影响大气变化，赵德峰将带领团队前往云层密布的区域进行研究——从青岛出发，横跨中国的黄海、东海和南海，进行为期一个多月的观测。这些宝贵数据为认识气溶胶的气候效应和环境效应及政府部门制定减排方案提供了参考。

　　中国科学院院士、复旦大学大气与海洋科学系特聘教授穆穆曾说，“老天爷”是急性子，“海龙王”是慢性子。快速变化的大气与缓慢运动的海洋不断进行着物质和能量交换，气候研究则需要通过数学和物理结合的方法同时“猜”两位的心思，可谓难上加难。他的团队也正努力利用自己发展的条件非线性最优扰动（CNOP）方法，探索提高极端天气气候预报的水平。

　　“发现问题所在，‘知其所以然’，是我们学科的使命。”复旦大学大气与海洋科学系副教授周震强说。不同于天气预报，气候研究需要预测的时间周期更长，因此更需要关注海洋对大气的影响。周震强正是聚焦海洋与大气的相互作用，研究极端降水事件背后的发生和演变机理。

　　迎难而上，做“附加题”是复旦大气海洋人的魄力。在太平洋“厄尔尼诺”现象备受关注的背景下，周震强在导师张人禾院士的指导下，发现2020年夏季长江流域的“超强梅雨”事件最早可以追溯到2019年秋季的印度洋偶极子事件，而不是像往常一样主要受到太平洋厄尔尼诺事件的影响，该研究为东亚夏季降水带来了新的可预测性。

　　温室气体，究竟从何而来？面对全球气候变化所带来的挑战，国际环境公约和碳中和、碳达峰等议题成为了全球焦点。各国通过制定国际公约达成共同的低碳目标和政策，减少全球温室气体排放。

　　“应对气候变化，中国承担着重要责任。”复旦大学大气与海洋科学系研究员姚波说。中国作为温室气体排放大国，近年来积极参与国际合作，努力实现碳中和、碳达峰的目标。

　　“大家都认为温室气体的来源很清楚，但实际上仍有很多科学问题需要解决。”姚波带领联合研发团队开发了先进的监测系统，能够准确监测到大气里浓度仅为万亿分之一的温室气体。

　　“天意”诚难测，但复旦人从未认输，如同探险家般踏上一个又一个新的征途。提高应对气候变化的能力，共同保护美丽的地球家园。对这些复旦科研工作者来说，气候行动是他们的最前线。

　　新民晚报记者 张炯强