2016年07月04日 星期一
览万千气象 登科研高峰
——记中组部“千人计划”国家特聘专家、南京大学大气科学学院教授薛明

    “既然选择了气象,就注定要追风逐雨、风雨兼程。”薛明说。作为强对流灾害性天气领域的国际著名学者,当国家发生重大强对流气象灾害,薛明常常是第一时间接到国家气象局的通知,以领域专家身份,亲赴现场开展灾害调查,以确定气象灾害性质、类型和强度级别。

    6月23日下午,在江苏盐城的阜宁和射阳县,发生了一起重大强对流天气灾害,导致至少99人死亡,800多人受伤,28000多间房屋受损或倒塌。据报道为龙卷风所致。

    作为国内为数不多、权威的龙卷研究专家,薛明在从英国回到南京的几小时后,登上考察车赶赴阜宁受灾前线,和专家组成员一起,徒步进入受灾现场查看破坏特征、范围和强度,摄影摄像取证(见右图)。通过与专家组成员的讨论、论证,结合在美国多次对龙卷现场实地考察经验,确定阜宁龙卷的强度为EF4级,属于仅次于最强的EF5级龙卷的强度。这样强度在我国是极其罕见的。

    一年前,2015年6月2日晚,“东方之星”号游轮在长江监利段突遇强烈天气,瞬时翻沉,造成442死亡。据船长描述,是遇到龙卷风所致。

    为确定真实天气,薛明3日清晨就率领南京大学团队成员赶往现场,与其他专家一起开展了数天的艰苦实地考察,搜集了第一手强风破坏图片和资料,最后确定在沉船附近发生了风力12级以上的下击暴流。我国过去对下击暴流的研究甚少,而薛明在美国对这类天气的深入研究,使他对该天气做出了精准的权威性判断。

    作为天气预报领域的知名专家,薛明教授在强对流天气这一前沿阵地,取得了一系列在国际上具有重要影响的成果,他的学术论文和著作已经被应用近万次。他正以卓越的专业水平影响着我国气象预报科学的发展。

    点滴积累成就科研人生“大格局”

    1980年,15岁的薛明考入南京大学气象系。经过四年的刻苦学习,薛明以优异成绩获得教育部公派出国留学攻读博士学位的资格,来到居欧洲大气科学研究最前沿地位的英国里丁大学,师从于后来担任全球天气预报最为领先的欧洲中期数值预报中心主任的Alan Thorpe教授。

    1989年,美国国家科学基金委在俄克拉荷马大学建立了风暴分析预报中心(CAPS),刚刚博士毕业的薛明以出色的科研能力进入这一国际强风暴天气研究的前沿阵地,开启了他的气象科学研究的新篇章。

    “内行人都知道,气象预报领域有一块难啃的‘硬骨头’——强对流天气,典型的强对流天气有短时强降水、冰雹、雷电、雷暴大风、龙卷等。由于强对流天气空间尺度小、发展速度快,因此,其观测和预报一直是业界的一大难题,也是数值天气预报领域的前沿。” 薛明说。

    CAPS所在的美国俄克拉荷马州是全美国乃至全世界龙卷发生频次最高的地区,冰雹发生频次也为全美第一。CAPS成立的目标就是要实现对强对流天气的客观数值预报。

    在这个舞台上,博士期间打下扎实专业基础的薛明勇挑重担,针对中小尺度强对流天气的数值预报模式开展了长达数十年的研发工作。

    作为总设计,他成功研发了世界上第一个专门针对强对流天气的数值预报模式ARPS,后成为世界众多国家地区的重要研究和预报的工具,获得美国1997年度《发现》期刊科技进步奖和Computerworld-Smithsonian Award(科学类)。

    在更近的十年,他在对流天气预报模式的资料同化领域也做出众多开创性的工作,为模式的预报提供精确的初始条件。其中包括率先利用集合卡尔曼滤波资料同化方法实现包括多相态降水过程的雷达资料的有效同化,实现对双偏振雷达资料的直接同化,相关论文已成为该领域的经典之作。

    “在龙卷研究领域,我和我的团队提出了地面摩擦产生的涡度是龙卷旋转涡度重要来源的新理论,为龙卷研究开辟了一条新途径。”薛明说。

    薛明在美国期间先后作为首席科学家主持多项国家科学基金、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研究项目,获得的总研究经费超过三千多万美元。

    科技报国始终不改拳拳“赤子心”

    作为一名科学家,薛明在气象领域最顶级的研究中心获得了多项国际领先的研究成果,并被任命为中心主任和俄克拉荷马大学的冠名讲习教授。

    “但是,作为一名中国科学家,看到中国在业务天气雷达网的部署方面的快速发展,喜在心头。但同时也意识到国内在雷达资料的应用以及强对流天气的研究方面,起步晚、研究基础薄弱、资料使用效率低、专业人才不足的现状,我心中五味杂陈。” 薛明说。

    国外的辉煌从未改变他的故土情怀,从未改变他的赤子心,国内对于大力提高天气预报水平的需求坚定了他科技报国的念头。

    2011年,薛明回到了母校南京大学,担任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。

    回国伊始,薛明就迅速组建研究团队、开展大量基础工作,启动强对流灾害性天气研究。目前,薛明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,在我国首次实现了全国范围对流尺度实时天气预报,并直接为国家气象中心预报试验基地提供试验预报产品。过去一年,薛明已与实验室师生合作发表国际一流期刊论文十余篇。

    2012年,薛明作为首席科学家,带领包括南京大学、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名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”的国家973计划重大基础研究项目,首次针对我国强对流天气系统的生消发展机理和监测、预报开展系统性研究。

    “我希望自己的工作能产生更多的实用价值,能对最大限度降低灾害性天气造成的生命财产损失作出力所能及的贡献。”薛明道出了科学研究最重要的意义。(张敏洁)  

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