——记南京大学大气科学学院薛明教授
本刊记者  李晓文    

　　 已走过110年历程的南京大学俊彦云集，英才辈出，是我国高等院校中的一所历史名校，而其大气科学学院的前身更是国立中央大学设立的中国第一个气象学系，是中国现代气象科学的摇篮。
　　 走进百年南大，南京大学东南楼就掩映在花草树木丛中，这栋仿古建筑是上世纪50年代建筑学大师杨廷宝先生的杰作，它是全体南大气象学子所神往的地方。就是在这里，薛明教授与气象结缘并开启了人生的航程。风轻云淡、宠辱不惊之间，当年满眼稚嫩的学子早已走向国际，成长为国际公认的对流风暴尺度预报模式开发和资料同化领域的一名知名专家。　　　

上篇： 苦练铸就“测天”功

　　 喜怒无常的大自然就像一个孩童，说变脸就变脸，时而暴雨狂风怒号，时而冰雪覆盖成灾，怒发冲冠时更以漫天的沙尘使“满城尽带黄金甲”。所幸自汉代以来，我们的祖先不仅注意对气象的表象观察，而且力求探索其内部规律，以做出一些短期的天气预报。随着现代社会的迅猛发展，气象科技更是给人类带来了无数福音。科学家可以在一定程度上预测出变化无常的天气，并通过四通八达的通信方式，第一时间传向世界各地。掌握了第一手天气资讯，我们就可以更好地预防和减轻自然灾害。

领略学问之气象  磨砺坚韧之特质

　　 现今不少留学生出国留学目的不明确，留学前并未搞清楚自己出国究竟学什么，应该确立一个怎样的留学目标。他们认为只要出去就达到了目的。出国之后当理想与现实产生差距，或学习生活碰到困难之后，往往就失去了学习动力。薛明的留学经历则显示了坚韧执着的人生目标对一个人取得成功的重要意义。
　　 1980年，对物理最感兴趣，年仅15岁的薛明考上南京大学气象系。之前对气象一无所知的他很快发现其实数学物理就是大气科学的基础，大气的所有运动和演变都是受数学物理方程控制的，但控制大气运动的非线性流体力学方程在不做高度简化的情况下无法求得分析解，而造成剧烈天气的物理过程错综复杂，观测信息也极不完整，现代的天气预报有待于建立极高精度的数值预报模式，总体天气预报水平亟待提高。很快，薛明就发现大气科学大有用武之地，并对该学科产生了浓厚的兴趣。
　　 来自苏北小县，在英语等方面有些欠缺的薛明，通过大学4年的刻苦努力，毕业之时以本专业遥遥领先的优异考研成绩获得教育部公派出国留学攻读博士学位的资格。
　　 1985年，薛明揣着一颗拳拳学子之心，去到欧洲大气学科排名最前的英国里丁大学气象系，师从于现任欧洲中期数值预报中心主任的Alan Thorpe教授（见下页左图），开始了他的大气科学科研生涯。随着学习环境的变迁和生活的磨砺，薛明日趋成熟，执着和坚韧成为他性格的一种特质。
　　 1989年，恰逢美国国家自然科学基金委在俄克拉荷马大学建立风暴分析预报中心(Center for Analysis and Prediction of Storm，CAPS)，它是美国国家自然科学基金委建立的第一批长期重点支持的多学科科学技术中心之一。俄克拉荷马是全世界龙卷风暴发生频率最高的地区，而俄克拉荷马大学和美国国家强风暴实验室则引领着国际强风暴天气研究的前沿，又有得到身为美国科学院院士的中心主任Douglas Lilly（见右图）的亲自指导，这对于刚刚博士毕业，事业心极强的薛明来说，是多年梦寐以求的圣地。在这里，薛明开始了他的攀登之旅。
　　 在CAPS，薛明脚踏实地，持之以恒，坚韧不拔的性格和特质很快让他崭露头角。中心成立的攻坚目标是要实现强对流、强雷暴天气的数值天气预报，即通过建立和运行高精度数值模式来实现强对流天气的直接预报，并通过建立全新的理论和方法充分利用多普勒天气雷达等现代遥感观测以得到精确的预报初始条件。由于强对流天气空间尺度小，发展速度快，其观测和预报一直是业界的一大难题，至今仍是数值天气预报的前沿领域。
在中心充足经费的支持下，薛明勇挑重担，开始了专门针对中小尺度强对流天气的数值预报模式的研发工作。因为要能在当时还刚刚出现且很不成熟的大规模并行运算计算机上建立和运行所谓非静力平衡数值模式，模式的动力框架和数值方法都需要全新的设计，最终完成的模式有百万行代码之巨。要从头建立这样一个模式需要大量踏实艰辛的工作。“CAPS中心的模式第一个公开释放的版本就是我一手建成的，这是一个艰苦细致的工作，在模式建成之前还很难发表文章，这也意味着一定程度的牺牲。”鉴于薛明的能力和领导才能，中心很快决定由他总体负责预报模式的设计，并带领一个团队发展完善完整的预报系统。
　　 国外宽松、不急于求成的环境给了薛明一方学术净土。最终，他作为总设计领导研发了世界上第一个强对流天气数值预报模式ARPS，这一成果也成为CAPS科学技术中心的最主要成果，曾获得1997年度《发现》期刊科技进步奖和Computerworld-Smithsonian Award (科学类)。由他主笔的描述ARPS模式的论文总引用近千次。该模式还被世界众多的国家地区作为研究和天气预报的工具，也被国内几乎所有的气象院校、研究所和一些省市级气象业务台站和科研部门所采用。
　　 一个20多岁的中国留学生能在短时间内、在国际领先的风暴分析预报研究机构之一取得令人瞩目的成果，与薛明明确的目标和坚韧执着的气质是分不开的。至今为止，国家气象局的矫梅燕副局长还经常提起，当年她与中国气象局长代表团访美时看到薛明团队在美国做出的重要成就，就深为中国人感到骄傲。　　

胸中藏万千气象  人生走别样风景

　　 如果气象事业是一座参天大厦，薛明就是这座大厦之中的一砖一瓦，自始至终坚守着自己的位置，发挥着自己的作用。
　　 在CAPS，薛明历任高级研究员、科学主任、主任，在他的领导下，该中心在过去二十年里在该领域一直保持国际领先地位且科研经费充足，现年研究经费约3百万美元以上，每年中心发表国际学科一流SCI论文50～60篇，是该校投资较低，收效显著的重点研究中心之一。
　　 薛明还是俄克拉荷马大学气象系冠名讲席教授。在受聘于该校气象系的十多年间，薛明先后作为首席科学家主持美国国家科学基金会、美国海洋与大气局、美国海军科学研究院、美国联邦航空总署等设立的研究项目，并以共同首席科学家的身份参与多个科研项目，获得的总研究经费超过三千万美元，其中作为首席科学家的占一千三百万美元，来自于竞争极为激烈的美国国家科学基金委的基础研究经费占绝大多数。
　　 科研上，薛明提出并成功解决了集合卡尔曼滤波方法应用于有多相态微物理过程的雷达回波资料同化问题；提出并建立直接同化双偏振雷达资料的理论和方法；提出了边界层对流滚涡和干线相互作用以决定对流触发时间、地点的机制，建立了相应的对流触发概念模型；建立了雷暴冷池之重力流在非均匀水平风垂直切变条件下的动力理论模型，并揭示了高层水平风垂直切变对飑线维持的重要作用；领导建立了全球第一个对流尺度多模式实时集合预报系统，并率先实现了全美国范围业务雷达网径向风和回波资料的实时同化。
　　 学术上，薛明兼任美国区域天气预报研究模式的科学委员会、研究应用委员会、全国模式研发测试中心顾问委员会成员。他是世界气象组织THORPEX 国际超级集合预报区域模式科学委员会的成员。他在2009年的国际数值天气预报会议上作为对流尺度天气预报和资料同化专家作了唯一的一小时大会特邀报告。他还在其它国际会议上作过多次的特邀报告,包括2011年世界气象组织数值预报在短临预报应用会议特邀报告。
　　 近年来，薛明又进一步拓展了他的研究领域，成功申请并主持了一些新研究项目，包括集合预报和可预报性、高性能巨型计算机并行资料同化系统的开发、高分辨率区域气候模拟、城市边界层过程和影响、野火与天气预报模式的耦合模拟、台风资料同化和预报、低成本气象雷达系统适应观测和资料研发应用、新型双偏振雷达资料的同化方法和云微物理参数化对预报改进等方面的研究。　　

下篇： 坐看风云际会时

　　 2011年6月22日，薛明怀揣对气象事业的执着与坚持，肩负母校赋予的重任与期望，薛明正一路前行，在摸索中探求。
　　 “力求在5年内，创建一个优秀团队，获得一项国家级科研项目，培养一批年轻教师，在雷达资料同化和数值预报模式研究方面取得重大突破，建立或联合建立起南大品牌，争取实验室5年后达到或接近世界先进水平。”这是母校对薛明的期望，也是薛明心中的目标。

回国报效  用心抒写人生责任

　　 美国的科研环境、物质生活虽然优越，但毕竟不是自己的祖国。一个念头一直萦绕在薛明心中：自己从一个稚嫩的青年成长为今天享有一定声誉的气象科学家，从小学、中学、大学乃至研究生，自己成长的哪一步不是基于国家的培养？滴水之恩当涌泉相报，这种朴素的念头常常涌现在薛明的心头。人在国外，爱国之心时时都有，它像一根敏感的神经，不时地受到触动。
　　 薛明热爱自己的祖国，长期热心于与国内气象同行的合作，并希望通过合作交流提高国内的科研业务水平。他曾与现任南京大学副校长的谈哲敏教授合作主持国家自然科学基金委海外杰出青年研究基金项目，和中科院大气物理所副所长朱江研究员合作主持国家自然科学基金委海外重大国际合作研究项目，也曾主持中科院海外杰出青年学者基金项目。
　　 学术上，他是国家气象局气象中心的客座研究员和海外咨询专家，中科院大气物理研究所客座研究员，南京信息工程大学博士双导师制海外博士生导师等。人才培养上，他在过去二十多年的时间里为海内外培养了大批该领域的优秀学生和研究人员，其中数名已回国服务，成为中国气象科研教学的骨干。
　　 看到近年来国内建立的天气雷达观测系统的密度比美国还高，但却因为这方面的研究起步较晚，资料使用效率低，尤其是看到国内一批基础不错的大学生缺乏一些高层次的科研训练和带动，薛明萌发了回国任职的念头，恰在此时，他的母校南京大学也向他抛出了橄榄枝，双方一拍即合，由薛明出任南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室科学主任、首席科学家，而国家为他们提供了最好的桥梁。
　　 在一般人看来，等待载誉回国的薛明应该是鲜花和掌声，是社会声誉和各种物质回报，但是薛明并没有过分看重这些。他常说的一个词是“报效”。到南京大学任职之后，薛明把自己定位于一个普通教授，做科研，带学生，开研讨会，做报告，需要什么就做什么。到任后的时间，他坚守岗位，工作积极主动，得到领导和同事的好评。

目标明确  用行耕耘气象天地

　　 作为南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室的学术带头人，薛明目标明确，他希望以他前期研究工作为基础，结合南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室的研究实力，在南京大学组建一个具有国际先进水平的科研团队，通过与现有南大人员和国内同行的广泛合作，用5年时间把中尺度灾害天气领域的研究和应用提高到国际先进水平，并与美国的CAPS中心建立真正意义上的兄弟实验室的关系，达到同驾齐驱，相承相补的关系水准。
　　 同时，通过南京大学从国内外引进2～5名有潜力和实力的人才，把他们培养成为各有建树、各有特色同时有互助协作精神的学术骨干和项目领头人；通过他们直接或间接得培养一批有独立思考和科研能力的具有国际视野的研究生和未来的科研人员。
　　 薛明教授希望充分利用在过去多年建立起来的跟国内多个学术，科研和义务单位和相关的科研骨干的合作关系，积极推广国外先进合理的科研方式方法和理念，积极推动国内多单位实质有效的交叉合作，并在适当机会领导承担国家重大研究项目。同时他还将积极推动更多有实效的国际合作，包括邀请和帮助国外年轻学者来南大短期工作和讲学。
　　 薛明教授表示，就具体科研方向而言，南京大学的中尺度灾害性天气教育部重点实验室和美国俄克拉荷马大学的风暴分析预报中心的研究方向是中美相关大学和科研机构中最为对口的。他们的研究方向关系紧密，并各有特色。两国的灾害性天气（强雷暴，强风，强降水，洪涝，龙卷，台风等）有很多共同点也有各自特征，对两国的国民经济和社会发展都有巨大的影响。两中心在研究手段和工具方面也有很多共同点，其中风暴分析预报中心研制的中尺度风暴尺度数值模式和同化系统在南京大学有广泛应用，并已经或正在辐散到全国各有关科研、教学和业务部门。两中心齐心协力的合作，包括风暴研究理论和研究工具的共同发展，维护和使用，将会有助于两个中心科研水平的共同提高。
　　 从满足国家重大需求层次上，薛明教授实质性地协助中国国家气象业务部门显著提高数值天气预报的业务水平，与国际领先的气象业务中心看齐，在高分辨率风暴观测工具研发和资料分析，特别是对降水天气至关重要的多普勒天气雷达资料的同化使用上达到甚至超过国际领先水平。
　　 事实上，薛明教授自受聘南大以来，已经取得了可喜的成绩。2012年，他作为首席科学家，以南京大学为牵头单位，带领包括北京大学、中科院大气物理研究所、国家气象局气象中心在内的8家高校院所的30位科学家成功申请了题为“突发性强对流天气演变机理和监测预报技术研究”的科技部“973”重大基础研究项目（上图为部分项目人员合影），并于2013年1月启动。项目将针对我国强对流天气系统的生消发展机理和监测、预报技术在我国首次开展系统系研究。研究内容包括观测、研究和掌握γ中尺度强对流触发过程，组织化演变规律及其致灾机理，试图在突发性强对流天气预报的国际前沿领域做出贡献，为我国灾害性天气的防灾减灾方略提供科学支撑。目前，薛明教授已带领他的研究团队在南大中尺度灾害性天气重点实验室建立了大型计算平台，在我国第一次实现了全国范围对流尺度实时天气预报，并直接给国家气象中心预报试验基地提供试验预报产品。　　 在过去一年内薛明教授已与实验室师生合作发表国际一流期刊论文10余篇。于2013年他作为领军人才带领另两位教授成功申请到了竞争激烈的江苏省创新团队。