胸懷天地惠民生——記中國氣象局蘭州干旱氣象研究所

特約通訊員 張 凱 本刊記者 胡 敬

風(fēng)云激蕩的人類歷史，是將天氣氣候攏于指掌、造福萬物的創(chuàng)造史，也是在氣象災(zāi)害中砥礪求索的斗爭(zhēng)史。地球氣候的復(fù)雜多變，臺(tái)風(fēng)、暴雨、高溫、海嘯等極端現(xiàn)象的頻繁發(fā)生，對(duì)人類生命和社會(huì)財(cái)富構(gòu)成了巨大威脅，而人與干旱的對(duì)峙，更是觸痛到了地球那根最敏銳的神經(jīng)。據(jù)悉，當(dāng)今世界，每年約有2000多萬人因缺水而背井離鄉(xiāng)。預(yù)計(jì)到2025年，水危機(jī)將蔓延到48個(gè)國家和地區(qū)，約有35億人將為干旱所困。

那么，在氣象變化日趨反常的今天，中國能否從水困中順利突圍？如何才能摸準(zhǔn)干旱氣候的“命門”開展防災(zāi)減災(zāi)工作？這一系列讓國人焦灼的難題，將中國氣象局蘭州干旱氣象研究所推向了時(shí)代攻堅(jiān)的最前沿。

發(fā)軔：躊躇滿志不等閑，愿乘長風(fēng)破萬浪

中國氣象局蘭州干旱氣象研究所（以下簡(jiǎn)稱“干旱所”）的前身，是成立于1974年的甘肅省氣象科學(xué)研究所。作為中國氣象局“一院八所”之一，2001年開始進(jìn)行科研體制改革，實(shí)行理事會(huì)領(lǐng)導(dǎo)下的所長負(fù)責(zé)制，自此革故鼎新，建立起了“開放、流動(dòng)、競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)作”的新型管理模式和運(yùn)行機(jī)制。2004年，通過了國家科技部首批改革試點(diǎn)單位的改革目標(biāo)驗(yàn)收。2008年以來，更是通過不斷深化改革，逐步提升了對(duì)我國干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)技術(shù)和國家抗旱減災(zāi)提供科學(xué)決策服務(wù)的科技支撐能力。

多年薪火相傳，研究所的工作目標(biāo)始終清晰地鐫刻在科研路上——作為面向基本氣象系統(tǒng)和社會(huì)服務(wù)的國家級(jí)公益類專業(yè)氣象科學(xué)研究所，要全力構(gòu)筑國家氣象科技創(chuàng)新體系的組成部分，成為現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系的科技支撐砥柱，緊緊圍繞國家、地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系建設(shè)的需求，開展干旱防災(zāi)減災(zāi)和干旱氣候變化的應(yīng)用研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)，重點(diǎn)解決我國干旱氣象業(yè)務(wù)發(fā)展中急需的科技前沿和重大關(guān)鍵科技問題，為國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展保駕護(hù)航。

明確的目標(biāo)催生了昂揚(yáng)的斗志。自建立以來，干旱所立足西北、面向全國、放眼世界，堅(jiān)持用野外觀測(cè)試驗(yàn)、衛(wèi)星遙感和數(shù)值模擬等國際先端方法，積極投身專業(yè)攻關(guān)。僅在2008到2011年四年間，干旱所就主持承擔(dān)了41項(xiàng)科研項(xiàng)目，其中“973”前期預(yù)研項(xiàng)目課題1項(xiàng)，國家科技支撐項(xiàng)目課題2項(xiàng)，國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)、面上項(xiàng)目8項(xiàng)，行業(yè)專項(xiàng)3項(xiàng)，中國氣象局項(xiàng)目5項(xiàng)，省自然基金項(xiàng)目9項(xiàng)，參與合作科研項(xiàng)目20項(xiàng)?？梢哉f，在中國，幾乎任何一個(gè)與干旱氣象研究相關(guān)的課題，都在蘭州干旱所的關(guān)注范疇之內(nèi)。

攻關(guān)：長風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄海

焦渴的西北平原，荒沙如坪、沙漠如海，因周邊有高山、遠(yuǎn)離海洋，所以降水稀少，沙漠、戈壁、草原和貧瘠低產(chǎn)的農(nóng)田幾乎侵襲了我國的半壁江山。背倚這樣的西北大地，干旱所的每一個(gè)成員都能深深體味“任重道遠(yuǎn)”的含義。在現(xiàn)實(shí)動(dòng)力之下，多年來，干旱所緊緊圍繞干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)測(cè)研究、干旱氣候變化及其影響研究、干旱氣象災(zāi)害研究和干旱陸面過程研究等優(yōu)勢(shì)研究領(lǐng)域開展了科技創(chuàng)新及業(yè)務(wù)技術(shù)研發(fā)工作，并取得了世人矚目的進(jìn)展。

首先是在干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)測(cè)研究領(lǐng)域，干旱所依托行業(yè)專項(xiàng)“多時(shí)間尺度干旱監(jiān)測(cè)與預(yù)警、評(píng)估技術(shù)研究”和中國氣象局項(xiàng)目“西北極端干旱事件個(gè)例庫及干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)集”等的實(shí)施，揭示了西北干旱形成機(jī)理和演變規(guī)律，提出了西北干旱形成的物理模型，揭示了我國其它區(qū)域性重大干旱成因機(jī)理，提高了對(duì)區(qū)域重大干旱事件發(fā)生發(fā)展的認(rèn)識(shí)水平，建立了完備的西北旱澇集成信息。同時(shí)，干旱所還開展了我國區(qū)域性干旱客觀識(shí)別方法研究，發(fā)展了K干旱監(jiān)測(cè)指數(shù)和適用于內(nèi)陸河灌溉區(qū)的Z干旱指數(shù)，改進(jìn)了Palmer干旱指數(shù)，建立了適用于西北地區(qū)的干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系，并進(jìn)行了CI、SPI、K、PDSI等多種干旱指數(shù)在我國不同區(qū)域的適應(yīng)性和適用性研究，利用陸面過程模式監(jiān)測(cè)干旱綜合效應(yīng)的試驗(yàn)研究、干旱監(jiān)測(cè)的遙感技術(shù)研究，以及全國干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)試驗(yàn)，先后提上日程。這些研究，對(duì)大幅度提升我國干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)測(cè)研究和業(yè)務(wù)技術(shù)水平具有不可磨滅的意義。

與此同時(shí)，干旱所在干旱氣候變化及其影響研究方面也說的上建功赫赫。通過行業(yè)專項(xiàng)“西北地區(qū)旱作農(nóng)業(yè)對(duì)氣候變暖的響應(yīng)特征及其預(yù)警應(yīng)對(duì)技術(shù)研究”、“農(nóng)田水分利用效率對(duì)氣候變化的響應(yīng)與適應(yīng)技術(shù)”、國家自然基金面上項(xiàng)目“亞洲中部干旱區(qū)對(duì)變暖響應(yīng)存在空間差異的機(jī)理研究”和甘肅省自然基金項(xiàng)目“西北干旱半干旱區(qū)氣候變化對(duì)農(nóng)作物影響的區(qū)域差異及機(jī)理探討”等的實(shí)施，干旱所開展了西北旱作農(nóng)業(yè)對(duì)氣候變暖的響應(yīng)規(guī)律和適應(yīng)特征、農(nóng)田水分利用效率對(duì)氣候變化的響應(yīng)特征、干旱形成機(jī)理及其對(duì)氣候變暖響應(yīng)差異性等方面的研究工作。揭示了包括中亞地區(qū)的干旱半干旱區(qū)干旱形成機(jī)理及其近100年來氣候變化變化規(guī)律，指出近100年來，亞洲中部干旱區(qū)整體上以暖干化趨勢(shì)為主，其中南疆盆地和蒙古中部呈現(xiàn)出顯著變干趨勢(shì)；近50年來，西北地區(qū)總體仍以暖干化趨勢(shì)為主。通過這些研究，干旱所取得了氣候變暖對(duì)干旱半干旱區(qū)作物生長影響變化特征和機(jī)理的認(rèn)識(shí)，建立了西北干旱半干旱區(qū)農(nóng)作物對(duì)氣候變化響應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法，使干旱氣候變化及其影響研究工作取得了明顯進(jìn)展。

為了能有的放矢地針對(duì)極端天氣進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi)工作，干旱所還派出了精兵強(qiáng)將，進(jìn)軍干旱氣象災(zāi)害研究領(lǐng)域，開展干旱的主要衍生災(zāi)害——沙塵暴起沙、擴(kuò)散等機(jī)理研究。經(jīng)過廢寢忘食的潛心鉆研，最終建立了沙塵數(shù)值模式系統(tǒng)GRAPES_SDM，從五方面進(jìn)行了適合西北干旱半干旱地表特征的改進(jìn)發(fā)展，并建立了遙感定量監(jiān)測(cè)沙塵暴范圍和強(qiáng)度的沙塵指數(shù)以及沙塵潛勢(shì)預(yù)報(bào)和影響評(píng)估業(yè)務(wù)系統(tǒng)，大大提升了區(qū)域沙塵天氣預(yù)報(bào)能力。

除此之外，干旱所還將目光投向了干旱陸面過程研究領(lǐng)域。依托國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“黃土高原陸面過程觀測(cè)試驗(yàn)研究”的實(shí)施，干旱所開展了黃土高原陸面過程觀測(cè)試驗(yàn)研究，研究了典型半干旱雨養(yǎng)區(qū)能量不平衡問題，發(fā)現(xiàn)垂直感熱平流對(duì)其地表能量不閉合具有突出影響。繼而分析了深厚邊界層發(fā)展機(jī)制，發(fā)現(xiàn)深厚邊界層的發(fā)展與地表浮力通量密切關(guān)聯(lián)，表明陸面干旱程度與大氣邊界層厚度密切相關(guān)……在黃土高原陸面過程特征和邊界層發(fā)展機(jī)制、地表能量和水分不平衡問題、黃土高原露水變化特征及形成機(jī)制等方面取得了多項(xiàng)創(chuàng)新成果。

突破：大鵬一日同風(fēng)起，扶搖直上九萬里

隨著研究的深入，干旱所加強(qiáng)了對(duì)科研成果轉(zhuǎn)化和業(yè)務(wù)科技支撐能力的提升的重視程度，緊緊圍繞氣象業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，凝煉科學(xué)問題，積極開展科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)工作，加強(qiáng)科研業(yè)務(wù)結(jié)合機(jī)制的建設(shè)，努力推進(jìn)科研成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，提升干旱所對(duì)我國干旱氣象及相關(guān)業(yè)務(wù)發(fā)展的科技支撐能力。

為了達(dá)成這一目標(biāo)，干旱所率先建成了面向全國的干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)技術(shù)中試平臺(tái)。中試平臺(tái)將不同干旱指數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)集成，開發(fā)了幾種干旱指數(shù)資料的自動(dòng)化查詢、指數(shù)自動(dòng)計(jì)算和結(jié)果輸出功能，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、指數(shù)結(jié)果等基于二維曲線、SURF圖形的產(chǎn)品展示，以及干旱評(píng)估報(bào)告的生成，大幅度提升了干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)服務(wù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，干旱所還以中試平臺(tái)為孵化器，與業(yè)務(wù)單位聯(lián)合攻關(guān)，將低頻天氣圖預(yù)報(bào)等方法應(yīng)用于干旱預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)，提升了干旱預(yù)測(cè)水平，為農(nóng)業(yè)適應(yīng)氣候變化決策氣象服務(wù)工作提供了技術(shù)保障；改進(jìn)了沙塵模式，發(fā)展了沙塵暴遙感監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)技術(shù)，建立了西北沙塵暴精細(xì)化預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)流程，有效提升了沙塵暴精細(xì)化預(yù)報(bào)水平。以甘肅省沙塵暴衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)預(yù)警和影響評(píng)估業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)為例，這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)集沙塵暴信息收集、分發(fā)、存檔及查詢，沙塵暴監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警，沙塵暴影響評(píng)估以及沙塵暴服務(wù)為一體的綜合平臺(tái)，應(yīng)用到西北區(qū)域氣候中心業(yè)務(wù)平臺(tái)中后，預(yù)報(bào)服務(wù)效果良好，有效提高了沙塵暴遙感監(jiān)測(cè)預(yù)警準(zhǔn)確度和災(zāi)害評(píng)估與服務(wù)能力，發(fā)布的“沙塵暴災(zāi)情調(diào)查與遙感監(jiān)測(cè)評(píng)估報(bào)告”為地方政府抗災(zāi)減災(zāi)提供了有益參考。

此外，干旱所還建成了干旱監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全國720個(gè)國家級(jí)站點(diǎn)歷史資料數(shù)據(jù)錄入和自動(dòng)站實(shí)時(shí)資料的解析入庫工作，開發(fā)了日降水量、日平均溫度、日照時(shí)數(shù)、日最高溫度等要素的統(tǒng)計(jì)計(jì)算功能，完成了實(shí)時(shí)資料向歷史資料的自動(dòng)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，基本解決了在開展全國干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警和預(yù)測(cè)技術(shù)研發(fā)過程中的資料瓶頸問題。

蛻變：我勸天公重抖擻，不拘一格降人才

人才培養(yǎng)是科技發(fā)展的永續(xù)動(dòng)力。為了吸引和加快培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才，干旱所搭建了“博士后站”、“研究生聯(lián)合培養(yǎng)示范基地”、“干旱氣象與災(zāi)害碩士點(diǎn)”等人才培養(yǎng)平臺(tái)，組建了干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)測(cè)研究、干旱氣候變化及其影響研究和干旱氣象災(zāi)害研究三支科研創(chuàng)新群體，逐步形成了一支有影響力的國家級(jí)干旱氣象科研團(tuán)隊(duì)?，F(xiàn)在全所人員中的80%為大氣科學(xué)相關(guān)專業(yè)，有碩博士學(xué)位的占總?cè)藛T的73%，有高級(jí)職稱的占總?cè)藛T的45%，一個(gè)年齡、學(xué)歷、職稱、專業(yè)結(jié)構(gòu)合理的人才隊(duì)伍已基本成形，能支撐未來可持續(xù)發(fā)展的人才儲(chǔ)備格局已經(jīng)奠定。

在此基礎(chǔ)上，干旱所實(shí)行開放合作的辦所方針，大力構(gòu)建科研合作平臺(tái)，拓展研究領(lǐng)域，不斷加強(qiáng)對(duì)外學(xué)術(shù)交流和科技合作，廣泛吸納國內(nèi)外最新研究成果，提升科技競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新力。干旱所以甘肅省干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為跨部門和跨行業(yè)開放合作平臺(tái)，以中國氣象局干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室為區(qū)域開放合作平臺(tái)，以蘭州國際環(huán)境蠕變研究中心為國際開放合作平臺(tái)，以國家級(jí)博士后科研工作站和干旱氣象災(zāi)害碩士點(diǎn)為人才培養(yǎng)合作平臺(tái)，并設(shè)立干旱氣象科學(xué)研究基金，面向國內(nèi)外相關(guān)科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行開放合作研究，積極舉辦和參加各類高水平的國際國內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議。國外邀請(qǐng)澳大利亞氣象局研究中心、美國國家干旱減災(zāi)中心等機(jī)構(gòu)的專家學(xué)者來所開展學(xué)術(shù)交流和訪問；國內(nèi)與國家氣候中心等國家業(yè)務(wù)單位、中國氣象科學(xué)研究院、北京大學(xué)、中科院大氣物理研究所等高等院校及科研單位建立了良好的合作關(guān)系，在科研業(yè)務(wù)交流、科研項(xiàng)目合作、共建試驗(yàn)基地和研究生聯(lián)合培養(yǎng)等方面開展了實(shí)質(zhì)性合作。

再出發(fā)：海到無邊天做岸,山登絕頂我為峰

多年的潛心研究，結(jié)出了豐碩的果實(shí)。2002年至今，干旱所共發(fā)表論文一千二百余篇,其中在SCI、SCIE、EI類收錄刊物上發(fā)表99篇，在核心刊物上發(fā)表論文804篇；出版專著12部；獲各種科技獎(jiǎng)84項(xiàng)，其中省部級(jí)獎(jiǎng)15項(xiàng)。

在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，干旱所并沒有滿足于現(xiàn)有成績，而是朝向更高遠(yuǎn)的目標(biāo)斗志昂揚(yáng)地?cái)M定了新一輪科研建設(shè)的目標(biāo)——將堅(jiān)持“需求牽引、瞄準(zhǔn)前沿，以用為本、效益為先”的原則，建立起政策措施保障得力的科研成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用的有效機(jī)制，充分發(fā)揮科技成果的應(yīng)用效益，切實(shí)推動(dòng)我國干旱氣象相關(guān)業(yè)務(wù)的發(fā)展，為國家抗旱減災(zāi)科學(xué)決策提供有力支撐。以《中國干旱氣象科學(xué)試驗(yàn)計(jì)劃》為框架，加強(qiáng)干旱形成機(jī)理和干旱監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、預(yù)警及評(píng)估技術(shù)研究，重點(diǎn)在干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)測(cè)、干旱氣候變化及其影響和對(duì)策以及干旱氣象災(zāi)害等領(lǐng)域的研究取得明顯進(jìn)展，在我國重大干旱形成機(jī)理及其監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究方面取得重要突破，產(chǎn)生一批在國內(nèi)外有重要影響的科技成果，明顯縮小我國與國際領(lǐng)先水平的差距。以“固本強(qiáng)基、適度外延，定位明確、共建共享”為原則，到2016年末，基本完成設(shè)備先進(jìn)、功能完善的干旱半干旱區(qū)不同下墊面綜合觀測(cè)試驗(yàn)基地建設(shè)任務(wù)；在干旱半干旱以外區(qū)域，建成以大氣—土壤—植被之間水分循環(huán)為核心的干旱氣象聯(lián)合觀測(cè)試驗(yàn)基地。加強(qiáng)干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室開放合作平臺(tái)作用。以“國際視野、創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)意識(shí)、敬業(yè)精神”為原則，建成由“雙百”計(jì)劃人選等高層次人才為團(tuán)隊(duì)領(lǐng)軍，著力打造以干旱監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)預(yù)警技術(shù)和干旱氣候變化影響研究為重點(diǎn)方向的兩個(gè)中國氣象局科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

如果在太空中俯瞰地球，可以清晰地看到中國區(qū)域上一片赤裸的黃色。作為天氣、氣候?yàn)?zāi)害嚴(yán)重和水資源貧乏的國家，我們的未來，危機(jī)與機(jī)遇并存。在這樣的時(shí)代背景下，中國氣象局蘭州干旱氣象研究所以子孫萬代的安全和福祉為己任，正迅速成長為一個(gè)專業(yè)特色突出、科研水平一流、支撐業(yè)務(wù)有力的干旱氣象科技研發(fā)中心和人才培養(yǎng)基地。一個(gè)以干旱氣象研究服務(wù)社會(huì)的先鋒團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成形，它的功績，必將蔭庇天下、福澤民生。