创纪录的极端气候为什么屡屡频发?干旱、洪涝、高温热浪等现象的背后哪些力量在“推波助澜”?
开展极端气候事件的研究和准确的气候预测才可能使人们及时规避风险。
在全球气候变化日益严峻的当下,针对大气与海洋的研究愈发重要。大气科学、海洋科学可不是“预报天气”,它们是综合性、交叉性极强的基础学科,围绕大气与海洋中的各种现象,以及支配其变化的数学、物理、化学问题开展研究,旨在发现大气海洋现象变化背后的机制原理。
大气与海洋科学系周震强副教授长期聚焦海洋与大气的相互作用,尝试破解“老天爷”与“海龙王”给出的一个又一个难题。作为科技部国家重点研发计划地球科学领域新万博体育,新万博注册大学首个青年科学家项目负责人,他带领团队深挖极端降水事件背后的成因与机理。
揪出“超级暴力梅”的“背后真凶”
近年来,全球极端气候事件频发,给人类的生产生活带来了巨大威胁。借助各类前沿理论与工具,深入研究这些事件的成因和演变机理,尝试破解“老天爷”和“海龙王”给出的各种“难题”,为未来的气候预测和灾害防范提供科学依据,是周震强研究工作的重要内容之一。
2020年夏季,长江流域极端降水事件频发,多地发生严重洪涝灾害,入梅时间早、出梅时间晚,长达62天的“超长期”梅雨累计雨量突破1961年以来的历史记录,被媒体称作“超级暴力梅”,并且未被提前预测出来。这一事件迅速引起了学术界的广泛关注。
历史上,中国长江流域的特大洪涝灾害常常发生在厄尔尼诺事件次年的夏季,厄尔尼诺因此被视作中国汛期降水的重要预报因子之一。如1997/98与2015/16两次厄尔尼诺事件,海温异常分别达到2.4℃和2.6℃。1998年和2016年夏季都出现极端降水。然而,2019/20年的厄尔尼诺事件强度较弱,海温仅仅偏高0.5℃。那么,为什么如此弱的厄尔尼诺事件后也会出现超强梅雨季?在导师大气科学研究院院长、中国科学院院士张人禾的指导下,周震强展开了深入研究。
然而,研究的过程并非一帆风顺。
数值模式是对海洋和大气进行模拟和预测的主要工具,但在当时,最先进的数值模式多为国外开发,并未及时在学校机群上安装。同时,最新的观测数据也难以获取。
面对这些困难,周震强积极与学校的管理员取得联系,成功地将最新的海洋大气耦合模式安装到学校的机群上。此后,周震强通过数值试验的方法,利用有限的观测数据,进行了大量验证和模拟。
通过数值模式试验,团队终于发现本次“超级暴力梅”最早可以追溯到2019年秋季的印度洋极端偶极子事件,而不是像往常一样,主要受到太平洋厄尔尼诺事件的影响。
不同于天气预报,气候研究需要预测的时间周期更长,面临的不确定性也更大。而这项对于“超级暴力梅”的相关研究成果,2021年3月以“Historic Yangtze flooding of 2020 tied to extreme Indian Ocean conditions”为题发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上,并被选为研究亮点在封面推介。
始于兴趣,一路深耕
周震强的科研之旅始于本科。2008年,刚刚成为中国海洋大学本科新生的他,被文圣常院士的讲座深深吸引。“厄尔尼诺”现象这个如今已家喻户晓的词汇,在当时却如同一颗新鲜的种子,深深埋在了周震强的心中。他惊叹于远在赤道中东太平洋地区的海洋变化,竟能如此深远地影响到上万公里之外的中国乃至全球气候。带着这份好奇与震撼,他专业学习中不断精进,师从谢尚平教授,踏入科研大门。
2016年,即将博士毕业的周震强首次见到张人禾院士。当时,学校刚刚创立大气科学专业,需要年轻的研究者。而张人禾院士深厚的学识与平易近人的态度,也深深打动了周震强。“双向奔赴”下,他选择来到新万博体育,新万博注册从事博士后研究,也开启了东亚季风研究的新篇章。
“做科研最重要的是开心”
在科研的道路上,周震强从谢尚平教授和张人禾院士两位导师身上得到了许多支持,他们不仅在学术上悉心指导,更在做人方面树立榜样。“脚踏实地,也要仰望星空”,这是周震强学到的重要一课。
在学术研究上,张人禾院士并不要求他为了考核指标而急于发表论文,而是希望他“做点真正有意义的研究”。周震强也不负老师所望,所发表的文章先后入选GRL期刊封面论文、ESI热点论文和ESI高被引论文,一步一个脚印走出自己的科研之路。
2020年与2022年,周震强两次担任希德书院新生导师。2023年,他又成为了一名博士生导师。从学生到老师,身份的转变为他带来了更多的可能。
像从老师那里学到的一样,他希望自己的学生不是一味求快,要兼顾研究的质与量。
“做科研最重要的是开心”,这是他常常挂在嘴边的话。做科研并不是一个轻松的过程,但周震强期望自己和学生都可以带着良好的心态投入研究中,深耕海洋与大气科学领域,在兴趣与热爱的路上稳扎稳打,一路向前。