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环境探索十几载 科研人生抒远志

来源:  发布时间:2021-03-02

  
王文丽

  
  
  保护生态环境,应对气候变化,维护能源资源安全,是全球面临的共同挑战。
  过去十年,全球应对气候变化进程在曲折中前行,国际气候治理格局出现了重大调整。全球绿色低碳发展是大势所趋,应对气候变化依然任重道远。
  党的十九大报告提出,中国要引导应对气候变化国际合作,成为全球生态文明建设的重要参与者、贡献者和引领者。习近平主席也曾在相关讲话中表示:中国要坚持走绿色、低碳、可持续发展道路,为建设清洁美丽世界、推动构建人类命运共同体做出更大贡献。
  同一个世界的我们同呼吸、共命运。立足于大气环境质量的现状,南京大学国际地球系统科学研究所研究员江飞一直砥砺前行在大气环境的遥感、模拟、同化与预报这一领域的研究道路上,研究的关注点涉及:空气污染时空分布及成因分析、空气质量数值同化与预报、陆地碳源汇和大气污染源排放同化反演和空气污染对陆地碳循环影响等研究。十几载的青春时光,江飞将自己的理想挥洒在科研事业中,心中的那份科研热忱从未消失。
  
理想驱使,选择属于自己的研究之路
  对于科学研究来说,热爱才是最好的老师。从由衷热爱到不懈坚持,从事大气环境科学领域的相关研究多年来,江飞从未忘却自己的初衷与理想。
  从2001年金秋开始,江飞踏入了南京大学的大门,攻读大气科学专业。在此之后,他又在南京大学大气物理与大气环境专业进行硕博连读。在这条求知道路上,他一直在孜孜不倦地汲取科研营养。
  吾生也有涯,而知也无涯。江飞始终认为,科学研究需要站在更加广阔的社会需求大平台上,“走出去,去开阔自己的研究视野”。2008年6月—2008年12月,江飞还曾到香港理工大学土木与环境工程系担任研究助理,在这6个月的时间中,他在香港理工大学这一科研平台上交流合作,在大气科学领域中,积累了更为丰富的科研经验。
  2010年8月,江飞展开了自己科研人生新的一页。他在南京大学国际地球系统科学研究所正式开展科学研究工作,并发展了属于自己的主要科研方向。
  自然界中,碳本来只是一个简单的元素。然而,因为它与全球变暖息息相关,如今成为人们关注的焦点。事实上,地球上总共约1017吨的碳,它们中的大部分都以化石燃料和石灰岩等碳酸盐岩石的形式存在。大气中的二氧化碳大约20年可完全更新一次。碳的地球生物化学循环控制了碳在地表或近地表的沉积物和大气、生物圈及海洋之间的迁移,也与大气环境质量与污染状况密切相关。
  立足于中国的大气环境现状,江飞的研究方向主要分为两块:一是全球碳循环;二是空气污染。多年来,他在这些方向上不断前行,取得了一系列创新性科研成果。
  
成果颇丰,全球碳循环与空气污染探索
  2016年4月签署的《巴黎协定》的目标是:到21世纪下半叶全球人为碳排放与生态系统碳汇持平,为了实现这一目标需要精确计量全球不同地区的碳通量,而全球碳同化系统是有效的技术手段。
  在江飞的介绍下,记者了解到:全球碳同化系统是利用全球大气CO2浓度监测数据,优化计算全球陆地生态系统碳通量,让国家更好地应对全球变化,应对国际碳减排压力。目前,全球碳同化系统普遍存在空间分辨率较低、主要利用地基CO2浓度优化生态系统碳通量、未充分考虑生态系统碳循环过程机理、不优化人为源碳通量等不足。多年来,江飞就针对这些问题,开展了一系列科研探索。
  在国家重点研发计划课题“高分辨率全球碳同化系统构建与应用”的支撑下,他和研究团队创新了基于卫星数据的全球陆地碳源汇大气反演方法,建成了我国新一代全球碳同化系统,重点同化卫星CO2柱浓度数据,反演地表碳通量以及模型参数。目前,他们已实现仅基于碳卫星观测的大气CO2柱浓度数据,就可以实时反演陆地生态系统碳源汇通量的变化。
  通过研究,他们建成的新一代全球碳同化系统将提升我国陆地碳源汇的精确估算水平,推动我国全球变化研究。这一课题研究生成的全球不同地区不同陆地生态系统和全球重点区域的人为源碳通量数据产品,同时也有助于推动中国和国际社会共同走绿色低碳发展道路。
  “利用大气浓度监测数据,能精确计算陆地碳通量和污染源排放。”江飞说。根据我国目前的社会环境现状开展研究工作,他们一刻都未曾懈怠。
  2020年年初,新冠肺炎疫情在全国爆发,为应对疫情,全国大范围采取停工停产、居家隔离等措施,其强度和持续时间前所未有,而这也为探索我国的大气污染减排潜力提供了一个独特的自然实验条件。氮氧化物(NOx)主要来源于交通、工业和电厂源排放,因此,NOx排放的变化能很好地表征疫情期间社会经济活动的变化情况。在这一背景下,江飞课题组将碳同化的技术应用到空气污染同化中,开发了区域污染源排放同化系统,通过同化全国大气污染国控站点的二氧化氮(NO2)浓度观测数据对地表NOx排放进行反演,揭示了COVID-19疫情期间中国NOx排放的时空变化格局。该项成果也于近期发表在了Geophysical Research Letters上。
  生态环境特别是大气、水、土壤污染严重,已成为全面建成小康社会的突出短板。扭转环境恶化、提高环境质量是广大人民群众的热切期盼,是“十三五”时期必须高度重视并切实推进的一项重要工作。针对空气污染这一现代社会高速发展下的热门课题,江飞多年来也展开了一系列创新攻关。
  在空气污染这一研究方向中,空气质量预报和排放清单是国家实施大气污染精准治理,打赢蓝天保卫战的基础。江飞研究团队开发了区域空气质量预报系统,该系统得到了欧洲科学院院士、世界气候研究计划主席Guy Brasseur教授的高度认可,在Guy Brasseur教授邀请下加入了欧盟资助的“熊猫-马可波罗”中国污染预报对比计划,参加这个计划的包括欧洲6家和国内2家科研机构,他们是国内唯一的高校团队。他们的空气质量预报产品也为我国的空气质量业务预报提供了重要参考。国家环境监测总站将他们的预报产品向全国预报部门下发,指导全国各地开展空气质量预报。另外,他们的空气质量预报产品也先后服务于杭州G20峰会、厦门金砖会晤、上海进博会、武汉军运会和青岛上合峰会等一系列国家重大活动的空气质量保障,为这些活动提供了准确的预报,是这些活动进行空气质量预报的最重要参考依据之一,多次获得环保部门的好评。目前,江飞研究团队开发的区域污染源排放同化系统,已经实现利用常规的大气污染监测数据,精准计算我国SO2、NO2、CO、一次PM2.5、一次PM10等主要大气污染源的排放。同化系统现已集成到了其开发的区域空气质量预报系统中,通过同化全国大气污染观测,动态优化排放清单,大幅降低了PM2.5等污染因子的预报偏差,保证了预报准确率长期稳定,助力国家的空气污染治理,为打赢蓝天保卫战提供了重要科技支撑。
  
展望未来,坚定方向前行
  “我要把人生变成科学的梦,然后再把梦变成现实。”在科研这条道路上,只有甘于忍受孤独,脚踏实地,通过不断的摸索与实践,才能找到属于自己的路。一直以来,江飞用严谨的科研态度、脚踏实地的科研精神对待自己的科研工作,多年来始终如一。
  近年来,他马不停蹄,主持或参与了国家级项目十余项,在国内外期刊上发表学术论文80篇,参与编写著作两部;授权发明专利3件。不懈的科研奋斗,给他带来了沉甸甸的科研成果。相关成果获得了高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖二等奖、浙江省环境保护科学技术奖一等奖等,受聘为杭州G20峰会等一系列重大活动的空气质量保障专家,入选2017年度遥感青年科技人才创新资助计划。.
  “当一名科学家,就要在自己的研究领域中做出一些落地生根的科研成果。”这句质朴的话语,江飞一直在用自己的行动去践行。为了我国大气环境事业的发展,他还将在这条道路上勇担职责、无悔前行!
  

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2022年4月

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