——记中国科学院遥感与数字地球研究所研究员胡斯勒图
　　
本刊记者  李 静

　　
　　
　　2009年8月，台风“莫拉克”肆虐中国台湾省，造成约500人丧生，7000多人无家可归。受厄尔尼诺现象影响，中国、印度尼西亚以及澳大利亚等国家均出现了干旱以及持续高温的异常天气。与此同时，据国际环保组织有关人士在北极科考时发现，全球最大的冰川之一彼得曼冰川正在以难以想象的速度快速消融，而海冰也在持续减少，这不但使北极熊等动物的处境变得岌岌可危，也在威胁人类的生存。
　　过去几十年中，全球气候变化引起的种种灾难性事件无一不牵动着无数科学家的心。“在大多数人的认知里，快速的工业化和城市化导致大气污染物排放增加，各种极端气候也随之出现，殊不知，其实冰云是影响气候变化的最大的不确定因素之一。”中国科学院遥感与数字地球研究所研究员胡斯勒图说道。
　　
用脊梁支撑重任
　　2004年，胡斯勒图远赴日本千叶大学攻读博士。“我在日本学习与工作了很多年，在日本的研究工作给我留下了很深的记忆。”2010年，在参与日本宇宙航空研究开发机构的气候观测卫星 GCOM-C和葵花8静止卫星云产品研发期间，胡斯勒图开发了5种典型卷云冰晶模型的光散射属性数据库，但他并没有满足于现有的成果，进一步提出了从不同形状的冰晶模型中选择最有代表性的模型来反演卷云微物理参数的方法，并利用该模型负责开发了GCOM-C和葵花8（Himawari-8）国际卫星计划的冰云官方产品，引起众多关注。
　　就在胡斯勒图在国外科研成果产出最快的时候，他做出了一个决定：回国。“作为一名科研工作者，我最想做的其实是为国家的科研做出力所能及的贡献，何况我国近年来环境问题突出，每次想到这些，我就特别急切地想要回国。”胡斯勒图的赤子之心时刻提醒着他。同时，我国的科学事业蒸蒸日上，国家对科研的重视程度及投入甚至已经超过国外，这也是胡斯勒图选择回国的另一个重要原因。“回国对我来说，科研上的机遇也许会更多。”于是，2015年9月，胡斯勒图以中科院“百人计划”人才引进形式回国，来到中国科学院遥感与数字地球研究所，工作至今。
　　回国后，国家的现实需求成了胡斯勒图的科研使命。要知道，中国区域大气污染背景下地表辐射的时空分布特征目前尚不清楚，要计算辐射收支或进行气候变化的研究，地表辐射通量是其中的重要参数，利用卫星资料反演的云和气溶胶的光学厚度和粒子有效半径等参数都可以有效估算。但近年来，雾霾和冰云光学参数不确定性却是一个“绊脚石”，那么下一步该走向何处？
　　胡斯勒图因地制宜，分析我国实际情况，在百人计划人才项目“大气污染背景下中国区域冰云参数遥感反演研究”中寻找答案。
　　
三大问题破冰云迷局
　　“我们主要在污染背景下，针对冰云粒子的微物理特性、不同相态云微物理参数的反演、并在葵花8卫星资料的基础上，对地表下行辐射的快速化计算及时空分布特征等几个方面做了细致的探究。”胡斯勒图表示。
　　有了计划，胡斯勒图在项目中着手从3方面展开研究。
　　其中，在冰云类型的反演模型构建方面，胡斯勒图介绍：“在自然界中，不同类型的冰云在温度、压强和大气水汽含量等气象条件上均不相同，从而会导致冰晶的大小、形状等微物理特性大不相同。”那么，具有区域代表性的冰晶散射模型的合理构建就成为直接关系到能否正确表达卫星观测数据中像元尺度内冰云散射特性以及提高反演精度的核心，这不仅是胡斯勒图要攻克的难点，也是当前冰云参数遥感反演的前沿科学问题。
　　科研的征途并不是一蹴而就，随着探索的不断深入，胡斯勒图很快又发现了新问题。在对雾霾对地表辐射反演的不确定性研究中，他发现污染背景下，卫星遥感只能看到大气上层的信息，当在受气溶胶污染较为严重的地区，我们常常发现会呈现出云—气溶胶双层结构，胡斯勒图也意识到云下气溶胶变化对云参数的反演影响较大，导致利用卫星反演结果来估算地表太阳能产生明显误差。但基于目前现有水平，利用被动式光学传感器很难反演云下气溶胶的光学参数、导致云微物理参数等官方产品在大气重污染地区存在明显的误差，对地表太阳能的估算引入误差。“这会给地表辐射的反演引入很多不确定性，是一个值得我们深入思考的问题。”胡斯勒图表示。
　　此外，如果利用卫星来获取地表辐射通量，则主要包括云光学和微物理参数的反演和大气辐射传输计算两部分内容。从卫星资料反演的云参数输入大气辐射传输模式来计算地表辐射通量会非常耗时，但相反如果过分简化，就会引起较大的误差。“葵花8卫星具有高时空分辨率的观测能力，每10分钟就能覆盖一次东亚地区，最高空间分辨率为500m，为实时观测地表辐射的变化提供了重要的基础资料。”胡斯勒图补充道。正因为葵花8的性能好、数据量大，计算地表辐射通量会非常耗时，需要开发快速化计算的新方法。目前的方法难以满足对数据处理的时间要求，从而限制了卫星地表辐射估算的应用。胡斯勒图的科研突破任重而道远。
　　
合作共赢
　　早在2015年，日本成功发射了葵花8新一代静止卫星，其具有高时空和高波谱分辨率的特点，为准确研究污染背景下云辐射提供了绝佳的数据源。胡斯勒图也在葵花8卫星中找到了合作的灵感。
　　当下，东亚很多国家大气环境问题突出，作为东亚经济实力较强的两个国家，中日在环境问题上的合作很必要，不仅能够有效提高东亚地区地表辐射的预报精度，还能提升气候变化研究乃至极端天气预报的精度。值得一提的是，多波段、高时间分辨率的葵花8卫星数据，对中日双方大城市大气污染控制及清洁太阳能源利用均具有重要的现实意义。
　　胡斯勒图表示，近几年来中国在对云—气溶胶的相互作用、大气重污染过程的发展和传输及对地表辐射估算方面的研究非常重视，并取得了众多瞩目的成果。“此外，我带领的课题组同河北省气象局、国家人影中心、内蒙古气象局和北京师范大学合作，正在收集共享飞机试验的云、气溶胶观测资料，这为相关研究的顺利实施奠定了坚实基础。”
　　除此之外，为了确保项目的顺利进行，日方起了冲锋作用。“葵花8卫星帮了我们大忙，它为东亚地区提供了高时空间分辨率的观测，帮我们解决了很多烦恼。”合作的脚步还会继续，2016年12月，在胡斯勒图的联络下，遥感地球所与日本东海大学信息研究中心签署了国际合作协议，为今后在环境遥感领域的国际合作开拓了又一条道路。
　　桃李不言，下自成蹊。除了繁重的科研工作，胡斯勒图也用一言一行感染着学生。“作为老师，学生的培养也非常重要，一定要培养学生的自主意识和独立思考能力，鼓励他们敢于面对研究过程中的挫折，勇敢向前。”
　　科研从没有终点，教学也没有止境。多年来，胡斯勒图还在攻克科学难题的第一线，相信他也会在科研的道路上收获更多。