——记同济大学海洋与地球科学学院副教授柳畅
　　
□　宋 洁

　　
　　高山峡谷、海洋湖泊，人们常常赞誉，它们是大自然的鬼斧神工，却甚少去探究这些风景形成过程的奥秘。比如说，有着“世界屋脊”之称的青藏高原，其地质历史可以追溯到距今4亿～5亿年的奥陶纪；作为世界最大活火山的富士山，因为1万多年前的熔岩喷发，有了新与旧的区别；爱琴海是一个蓝色系海洋，除了美不胜收，这片海域周围的岛屿因板块碰撞而形成了“星罗棋布”的格局……
　　旅游的时候，大多数人在单纯地欣赏风景，但也有例外，譬如同济大学海洋与地球科学学院副教授柳畅。身为地球动力学的研究人员，他已经形成职业习惯，一边领略大好风光，一边思考盛景背后的地球科学问题。“地球动力学，很容易从字面意义来理解，就是地球的介质与力之间的响应在地球的运动上如何体现。通俗地讲，就是地球上自然现象形成的推动力是什么？这些力又从何而来？”
　　他解释说，地球在不停的构造运动过程中，给人类带来了美好景观的同时，也给人类带来了灾害。沧海桑田、高山峡谷、地震与火山等自然现象的背后均有其存在机理。有些现象是地球上不同板块之间的相互汇聚-挤压而形成，有些又是板块的破裂-分离-扩张所致；而导致板块运动、变形的力源又各不相同。借助现代地球物理手段来理解地球的运动变化过程，解析地球运动所产生的自然现象背后的动力学来源与成因，正是他们孜孜以求的。
　　
奔向自由的科学研究
　　柳畅说，从事地球动力学研究是他给自己选择的最好的人生道路。
　　1998年，他进入江汉石油学院（现长江大学）应用地球物理学专业学习，在不断加深对地球科学知识的理解过程中，他渐渐培养出了浓厚的地球物理学研究兴趣。
　　“那时候，我们的学习还是侧重于浅层地球物理储层勘探方面的知识，为国家石油、矿藏等资源和能源探测服务。”不过，柳畅当时的兴趣更多地在于对宏观大地构造问题的理解。他坦言，也正是因为这样才于后来考入中国地质大学（北京），从事固体地球物理学的学习与研究。
　　真正让柳畅决定选择从事地球动力学研究的，是一场学术讲座。在一次学术会议上，他听了石耀霖院士关于“地震发生机理与地震活动性”的一场学术报告。“那场报告对我非常重要，报告里面所体现出的地球动力学研究的重要性与趣味性，完全吸引了我。”2005年硕士毕业，在通过两年多的工作收入解决了家庭的经济问题之后，他就毫不犹豫地辞去了当时的工作，准备中国科学院的博士生入学考试。
　　“博士生入学面试的那天，石耀霖院士问我读博士的原因。我回答的是‘我想将来像你们一样，能够自由地进行科学研究’。”那是柳畅多年以来热切的愿望。
　　
九层之台起于垒土
　　既然选择了科学研究，就要秉承着严谨的态度对待每一项工作。在介绍工作内容的时候，柳畅同样会出于对研究特性的考量，尽可能用通俗的例子、准确的语言表达。
　　他说，他们通常会在地球动力学前面冠以“计算”的定语。这是因为，他们所开展的研究主要是对地球动力学问题的定量分析，需要依靠严格的数学物理方法，以及现代高性能计算技术。
　　“比如说，对于地震发生机理问题的分析。我们首先要综合前人地球物理勘探与地质勘查的研究成果，对断裂带区域的地球内部结构进行了解。在此基础之上，建立断裂带区域的岩石圈数值模型，再结合大地测量学所确定的区域地壳运动速率为模型的边界条件，然后针对该模型来求解相应问题的数学物理方程，分析模型中若干物理量的变化(比如应力、应变、温度等)。最后，通过这些物理量所提供的关键信息，来分析地震发生的成因机理。”
　　地震给人类带来了无穷的灾难。地震预报是人们长期以来一直关注的话题，同时也是地球科学研究中的重点与难点问题。柳畅认为，我国的地震预报，目前仅仅是依靠基于地震前兆现象的经验预报和统计规律预报，还没有基于物理规律的数值地震预报。而数值地震预报的一个重要前提，就是对于地震发生机理的根本性的理解。
　　从事地震发生机理的研究有一种使命感。带着这种使命感，柳畅对地球动力学领域展开了深入的探索。博士期间，他辗转于中国科学院计算地球动力学重点实验室和法国巴黎高等师范学院，体验不同文化教育背景的博士培养模式，汲取地学不同专业领域科学家的工作经验。
　　他成功参与到国家级大项目“深部探测技术与实验研究-SinoProbe”的专题“岩石圈三维结构与动力学数值模拟”研究当中，选择中国大陆区域若干大地震为研究对象，通过建立龙门山断裂带与华北盆地两个区域的精细结构的岩石圈模型，数值模拟了不同断裂带区域的震间应力积累过程；系统地分析、比较了龙门山断裂带的2008年7.9级汶川地震发生机理，以及华北盆地的1976年7.8级唐山地震、1967年6.3级河间地震、1966年7.2级邢台地震、1697年8.0级三河-平谷地震的发生机理；发现在地壳莫霍Moho面隆起处（地壳薄弱地带）与地壳流变结构的突变地带，构造应力会集中积累，导致地震容易发生。
　　这些发现更新了板内地震成因机理的相关认知，为国际与国内同行的相关地震学研究提供了重要的借鉴，在一定程度上促进了地震成因机理领域的发展。这些研究成果汇总在他的博士毕业论文中，并陆续在Physics of the Earth and Planetary Interiors等国际重要SCI期刊上发表。2012年9月，当柳畅站在答辩台上结束了他的博士论文答辩时，答辩委员会主席滕吉文院士对他说：“从你博士期间出色的研究工作来看，我觉得你将来完全有能力在地球动力学研究的这条路上走得更远。”
　　
看向更高处，往更远处去
　　2013年，柳畅在收获博士学位证书的同时，还收到了一份来自加拿大卡尔加里大学“Eyes High”Fellowship学者计划的工作邀请。“Eyes High”的字面释义，是看向更高处。柳畅更喜欢在后边加上一句“往更远处去”。他也确实是这样做的，在经历国外与国内几所不同实验室的研究工作之后，最终，他找到了合适的工作机会与项目资助，可以在博士论文的研究基础之上，继续深入地开展龙门山断裂地震发生机理的研究工作。
　　得益于国家自然科学基金委与国家科技部的资助，柳畅顺利完成了“龙门山断裂带西南段地震空区地震危险性的三维数值模拟”等项目研究。在过去几年中，他通过地球动力学数值模拟研究，解决了“为何汶川地震发生在地表应变率如此之低的龙门山断裂带”这一重要科学问题；还对龙门山断裂带西南段的两个地震空区的地震危险性进行了详细分析，为当地的防震减灾工作给出了理论指导。
　　在与石耀霖院士的合作过程中，他们提出了估算地震复发周期的一种新方法——从地震应力积累与地震应力降的角度，数值模拟了2008年7.9级汶川地震的应力演化过程，估算龙门山断裂带7.9级地震的复发周期在4200年.6500年；与其他方法比较，该方法对大震复发周期有更好的约束。这一方法为将来的数值地震预报工作搭下很好的理论基础框架。这些研究成果也已经在国际重要SCI期刊Journal of Geophysical Research-Solid Earth和Journal of Geodynamics上发表，为地震预报工作带来了新的思路。
　　这些丰富的原创性研究成果的获得，是柳畅出色的科研能力的表现。对于他的下一步研究“基于精细断层结构的鲜水河-小江-龙门山断裂带系应力演化与地震危险性的三维数值模拟研究”，国家自然科学基金委又给予了为期4年的持续资助。
　　
鼓励求知是教育的关键词
　　在柳畅看来，地球动力学研究涉及甚广，他在每一次研究中的困难克服都离不开团队的支持。他对他的合作团队——中国科学院计算地球动力学重点实验室、悉尼大学的EarthByte Group表达了感谢，同时也希望国内有更多的新鲜血液加入到地球动力学研究领域“大家庭”。
　　“相对于地球物理其他分支学科而言，我国从事地球动力学研究的人员还是太少太少。”这份对人才的渴望，充分体现在柳畅对教育的用心程度上。每年，他都会给本科生和研究生上“板块构造学”与“地球动力学”这两门专业课。课后，柳畅会鼓励学生积极与他联系，一起讨论科研问题，以及将来读研究生的问题。
　　在他的认知中，兴趣是科研工作最好的指引者，如果说大学教育有一个目标的话，该目标就是鼓励学生懂得如何去提出问题和探求其答案。“科学研究的这条道路上，虽然困难重重，总会有意想不到。但是，兴趣与探求未知的渴望是克服一切困难的源动力。”对于学生培养，他重视发现科学问题的敏锐性和分析问题的逻辑思维能力，同时也积极帮助他们提升写作能力，让每个学生都可以自由表达自己的学术思想、充分传递与分享科学研究发现，并能享受科学其中之美。
　　在进一步的发展规划中，柳畅的工作重点依旧是对地震发生机理的探索。尤其当得知2019年12月5日，在河北唐山市丰南区发生了4.5级地震。他更加希望自己将来的工作，能为科学界更早地实现数值地震预报，人类免受地震灾难痛苦做出一点贡献。