十年前,南京大学大气科学学院教授丁爱军在科学网博客中写下这个“公式”。没成想引起了不小的关注,对此观点有理解与支持,也有批评与质疑。
十年后,他依旧秉持这个观点。“很多科学家很勤奋很努力地做科研,但有时候真正有意思的科研成果最需要的还是机遇和灵感。而对于像国内大气科学这样的小学科而言,机遇有时也许是决定性的。”
这一次,他带领的团队在全球野火天气反馈机制方面取得重大进展。2月3日,这篇论文以Research Article形式发表于Science,并被作为同期亮点文章予以重点介绍。丁爱军向《中国科学报》讲述了背后的科研故事。
美国加州山火、澳大利亚连烧4个多月的山火、去年重庆山火……近年来,全球山火发生数和严重程度都在不断上升,越来越多的人开始留意电影里的那句话。
然而,气候变化是以“年”为时间单位,当用更小的尺子去观测,天气尺度反馈是如何影响野火的走势呢?人们尚不清楚。而这会削弱人类防火减灾的能力。
事实上,野火发生频率和强度存在多种时空尺度。在研究了过去20年全球不同野火燃烧区域的卫星观测数据后,丁爱军研究团队有了重大发现。
“美国西岸和东南亚的中南半岛地区的野火燃烧面积存在着较强的天气尺度变化,并分别在大约1周和2周时间尺度频谱最强。”丁爱军介绍。
中南半岛则位于亚洲季风区,野火产生的烟雾被抬升至高空后,可以沿着我国南部沿海传输上千公里,并伴有复杂的云与降水过程以及大尺度环流的参与,导致燃烧区降水减弱进一步加剧野火,故而该地区的野火天气反馈的时间尺度较北美西岸则相对更长。
这篇论文的创新之处,正是发现了野火不仅受气象条件的影响,其排放的气溶胶经过复杂的反馈过程,会反过来改变风速、湿度和降水等关键气象指数,从而加剧野火的蔓延。
“火生烟、烟催火,这是一个重要的科学发现!”丁爱军表示。全球气候变化的尺度很长,这意味着全球变暖的大趋势短期难以改变,只有认识影响野火发生、发展和消亡的复杂理化机制与关键控制过程,才能实现人为主动应对和精准干预。
当时由于完全零经验,他花了大量时间研究投稿要求和格式,写稿前几乎把该领域发表在Nature系列上的所有文章下载下来仔细研读。虽然成果得到了国际著名学者的欣赏并建议尝试顶刊,但在投稿过程中却遭受多轮“晴天霹雳”——编辑不同意送审。原因是“文章可能不会引起广泛兴趣”。文章几经波折,最终发表在本学科的专业刊物。
此后,丁爱军团队发表的系列论文都经历了曲折的投稿过程。比如,2016年黑碳“穹顶效应”的工作被顶刊虐了个遍,发表后被美国Science News报道,后来成为Geophysical Research Letter期刊自2016年以来引用量第一的论文,目前已连续保持了7年。
2019年初,两篇同时送审Science后“凉凉”的论文,先后在Nature Geoscience和Nature Communications发表,还有两篇关联的论文也历经磨难,最后分别发表于National Science Review和Science Bulletin。
“审稿人有意或无意地‘刁难’,对科学成果的深入是有帮助的。审稿的过程促使我们不断思考和挑战新问题,最后也促成了这篇Science亮点文章的最终发表。”丁爱军说。
十年来,丁爱军带领团队一直深耕气溶胶—边界层相互作用的研究方向。他的灵感源泉,还得从一次观测到的偶然事件说起。
2012年,他承担了一门针对全校不同专业新生的研讨课《空气污染:从局地到全球》,并在周末带着学生到南京周边重污染源区和宝华国家森林公园进行对比参观和课外考察。
这样一个点观测到的偶然事件,让丁爱军看到了从区域到全球尺度的普适规律,也由此开启了气溶胶—边界层相互作用的研究方向。巧的是,这项研究正好呼应了当年定的那门新生研讨课的名称。