西北大地上的干旱抗?fàn)幷摺浿袊?guó)氣象局蘭州干旱氣象研究所

本刊記者 胡 敬 特約通訊員 傾繼祖

有這樣一群人，他們幾十年如一日，埋頭于干旱氣候研究，一心奉獻(xiàn)，不求回報(bào)；有這樣一個(gè)團(tuán)隊(duì)，他們同心協(xié)力，刻苦攻關(guān)，為中國(guó)的干旱事業(yè)做下不可磨滅的貢獻(xiàn)。他們是默默無聞的科研工作者，卻身系國(guó)家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；他們是淡泊名利的科學(xué)探索者，卻創(chuàng)造出一個(gè)又一個(gè)輝煌的成就。他們是西北大地上的干旱抗?fàn)幷?，更是中?guó)干旱氣候變化的幕后守護(hù)者。

他們就是中國(guó)氣象局蘭州干旱氣象研究所（以下簡(jiǎn)稱“干旱所”）的全體科研人員，一群可敬又可愛的幕后英雄。正是因?yàn)橛辛怂麄?，干旱所才一天天地發(fā)展壯大，枝繁葉茂；正是因?yàn)橛辛怂麄?，干旱所才能為?guó)家做出如此多的貢獻(xiàn)，頻獲嘉獎(jiǎng)。

立足西北，服務(wù)全國(guó)

作為面向基本氣象系統(tǒng)和社會(huì)服務(wù)的國(guó)家級(jí)公益類專業(yè)氣象科學(xué)研究所，干旱所是國(guó)家氣象科技創(chuàng)新體系的組成部分和現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系的科技支撐力量。成立40年來，它的主要任務(wù)是面向干旱氣象科技發(fā)展的國(guó)際前沿，緊緊圍繞國(guó)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(guó)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(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。它雖然立足于大西北，卻服務(wù)著全國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

干旱所前身是成立于1974年的甘肅省氣象科學(xué)研究所，2001年作為中國(guó)氣象局“一院八所”之一，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(zhǎng)負(fù)責(zé)制，建立起“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(guó)家科技部首批改革試點(diǎn)單位的改革目標(biāo)驗(yàn)收。自2008年以來，干旱所通過不斷深化改革，進(jìn)一步提升了對(duì)我國(guó)干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)技術(shù)和國(guó)家抗旱減災(zāi)提供科學(xué)決策服務(wù)的科技支撐能力。建所40年來，干旱所一直緊緊圍繞干旱的防災(zāi)減災(zāi)和干旱氣候變化的國(guó)家需求，根據(jù)干旱氣象服務(wù)中的科技問題，開展應(yīng)用研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)，它的重點(diǎn)研究方向一直是干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)測(cè)、干旱氣候變化與影響和干旱氣象災(zāi)害研究等三個(gè)方面。其中，干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)及其應(yīng)用研究包括干旱發(fā)生發(fā)展規(guī)律及其預(yù)測(cè)技術(shù)研究、重大干旱事件的監(jiān)測(cè)預(yù)警和決策服務(wù)研究和3S干旱監(jiān)測(cè)方法研究；干旱氣候變化及其影響研究包括氣候變化與干旱時(shí)空分布關(guān)系研究，干旱氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)、水資源的影響評(píng)估和對(duì)策研究和干旱致災(zāi)機(jī)理研究、干旱陸面過程研究等；干旱氣象災(zāi)害研究包括干旱氣象災(zāi)害的分布特征和變化規(guī)律研究，干旱氣象災(zāi)害的影響評(píng)估與對(duì)策研究和干旱衍生災(zāi)害的發(fā)生機(jī)理及其監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)研究等?，F(xiàn)如今，干旱所已經(jīng)成為人才突出、設(shè)備先進(jìn)、科研成果豐富的干旱氣象科技研發(fā)中心了。

眾所周知，干旱是所有自然災(zāi)害中影響因素最為復(fù)雜、監(jiān)測(cè)和預(yù)警預(yù)測(cè)最為困難的自然災(zāi)害之一。目前，干旱是制約我國(guó)西北地區(qū)農(nóng)業(yè)和生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵自然因素。在全球變化的背景下，極端干旱氣候事件發(fā)生頻率和強(qiáng)度呈顯著增加趨勢(shì)。西北干旱災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)GDP的4%～6%，嚴(yán)重制約著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。干旱所的科研人員們都非常明確干旱災(zāi)害的可怕性，也更堅(jiān)定了自己身上的使命感，在甘肅，他們甘于寂寞，不問名利，埋頭于研究，一待就是十多年。天道酬勤，正是他們的堅(jiān)持和執(zhí)著，也正是他們的勤奮和努力，才造就了干旱所今日的耀眼成績(jī)。截至到2013年底，干旱所共主持各類科研項(xiàng)目278項(xiàng)，其中，國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題2項(xiàng)，“973”（預(yù)研）項(xiàng)目課題專題3項(xiàng)；國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)、面上項(xiàng)目20項(xiàng)；行業(yè)專項(xiàng)3項(xiàng)，其它科技部、財(cái)政部項(xiàng)目7項(xiàng)；科研項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)共計(jì)12209.85萬元。截至2013年，干旱所共發(fā)表論文1682篇，出版專著12部，其中在SCI、SCIE、EI等檢索期刊論文151篇，核心期刊論文1080篇，獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)14項(xiàng)（二等獎(jiǎng)10項(xiàng)，三等獎(jiǎng)4項(xiàng)）。

二十余載磨一劍，亮遍神州

2014年1月10日，由干旱所主持完成的“中國(guó)西北干旱氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警及減災(zāi)技術(shù)”項(xiàng)目獲得了2013年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。對(duì)于干旱所來說，這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的獲得是一個(gè)值得銘記的歷史性的時(shí)刻。該獎(jiǎng)項(xiàng)屬國(guó)內(nèi)省級(jí)氣象部門首創(chuàng)，同時(shí)也屬國(guó)內(nèi)干旱氣象災(zāi)害研究領(lǐng)域的首創(chuàng)，填補(bǔ)了我國(guó)省級(jí)氣象部門和干旱氣象災(zāi)害研究領(lǐng)域無國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)的兩項(xiàng)空白。人們看得見的是獎(jiǎng)項(xiàng)帶來的榮譽(yù)，看不見的卻是獎(jiǎng)項(xiàng)背后的許多不為人知的艱辛。

從1990年到2010年，該項(xiàng)目先后用了20年時(shí)間，由干旱所聯(lián)合南京信息工程大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所和國(guó)家氣候中心等49個(gè)科研院所、高校和業(yè)務(wù)單位，依托18個(gè)國(guó)家級(jí)及其它類型的課題接力，傾注了數(shù)百名科技人員的心血。

20年的時(shí)間，在歷史的長(zhǎng)河中或許短如一瞬間，但干旱所的科研人員們卻是伴著項(xiàng)目一起成長(zhǎng)，從青春年少到不惑之年，把青春和心血全部灑在了這里。如今，他們的付出終于有了回報(bào)，他們的刻苦鉆研換來了西北重大氣象干旱事件預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率提高10%左右，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了1997年、1999年、2000年、2007年和2010年西北東部嚴(yán)重干旱，為各級(jí)政府及有關(guān)部門提供了及時(shí)有效的氣象服務(wù)，提升了氣象干旱及其衍生災(zāi)害的監(jiān)測(cè)、預(yù)警水平和服務(wù)效益。不僅如此，大型稱重式蒸滲計(jì)和人工增雨抗旱決策指揮系統(tǒng)分別推廣應(yīng)用到蒙、陜等7?。▍^(qū)）及新、滇等4省（區(qū)），為干旱監(jiān)測(cè)以及抗旱減災(zāi)提供了重要技術(shù)手段。此外，該項(xiàng)目還圍繞西北干旱氣象災(zāi)害形成機(jī)理、監(jiān)測(cè)與預(yù)警，及其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響和減災(zāi)技術(shù)，開展了系統(tǒng)深入的研究與成果應(yīng)用推廣，取得了一系列的創(chuàng)新性成果。

首先，此項(xiàng)目揭示了西北干旱形成和演變的機(jī)理，提出了西北干旱形成的物理模型，發(fā)展了西北干旱預(yù)測(cè)理論。它不僅揭示了青藏高原熱狀況影響西北干旱的物理機(jī)制，并由此建立了青藏高原熱狀況與西北區(qū)干旱的內(nèi)在聯(lián)系，為西北干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警提供了重要的理論支撐，還創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)了形成西北干旱典型流型的四種途徑。在此基礎(chǔ)上，它還首次提出了我國(guó)西北干旱與北半球主要干旱區(qū)的遙相關(guān)系。通過研究發(fā)現(xiàn)西北區(qū)干旱具有獨(dú)特的沿大圓路徑遙相關(guān)波列結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)干旱從北非開始、到阿拉伯、到中亞、再到中國(guó)西北的年代際東傳趨勢(shì)。不僅如此，通過研究，項(xiàng)目組還發(fā)現(xiàn)西北干旱與臺(tái)風(fēng)活動(dòng)和梅雨有密切聯(lián)系：臺(tái)風(fēng)活動(dòng)、長(zhǎng)江中下游梅雨是西北區(qū)東部干旱預(yù)測(cè)的強(qiáng)信號(hào)。而厄爾尼諾的出現(xiàn)（即加強(qiáng)期）成為西北地區(qū)東部干旱的一個(gè)強(qiáng)信號(hào)。這首次將影響西北干旱的海溫異常區(qū)域擴(kuò)展到整個(gè)北太平洋，發(fā)現(xiàn)除赤道中東太平洋外，還有兩個(gè)海區(qū)，即西太平洋副熱帶海區(qū)和日本以東海區(qū)，其海溫異常同樣與西北地區(qū)旱/澇有著密切聯(lián)系。氣象學(xué)家陶詩言院士認(rèn)為，該成果“對(duì)干旱強(qiáng)信號(hào)、西北地區(qū)干旱氣候?yàn)?zāi)害診斷方面，取得了較大突破”。

其次，此項(xiàng)目開發(fā)了西北干旱監(jiān)測(cè)新技術(shù)，創(chuàng)建了適用于西北地區(qū)干旱監(jiān)測(cè)的新指數(shù)，建立了西北干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)，顯著提高了干旱監(jiān)測(cè)和預(yù)警能力。基于降水和蒸發(fā)的相對(duì)變率，項(xiàng)目組創(chuàng)建了適合于西北地區(qū)干旱監(jiān)測(cè)的K指數(shù)，該指數(shù)消除了由于各地降水、蒸發(fā)量級(jí)不同而產(chǎn)生的影響；建立了以徑流量為要素的內(nèi)陸河灌溉區(qū)徑流量Z指數(shù)，實(shí)現(xiàn)灌溉區(qū)的干旱監(jiān)測(cè)和評(píng)估；綜合運(yùn)用歷史文獻(xiàn)、樹木年輪、河流流量、內(nèi)陸湖泊水位等資料，重建了1470～2008年西北地區(qū)極端干旱事件序列，認(rèn)識(shí)了重大干旱事件的分布規(guī)律，為干旱監(jiān)測(cè)提供了重要的理論依據(jù)。氣候變化研究專家丁一匯院士指出，該成果“填補(bǔ)了我國(guó)西北極端干旱災(zāi)害氣候研究的一個(gè)空白，對(duì)研究我國(guó)和東亞氣候與環(huán)境變化具有重要的意義。”除此之外，項(xiàng)目組還研制了我國(guó)氣象部門第一臺(tái)大型稱重式蒸滲計(jì)，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際同類設(shè)備的先進(jìn)水平，并揭示了干旱與其主要衍生災(zāi)害--沙塵暴的相互作用機(jī)理，認(rèn)識(shí)了干旱對(duì)沙塵暴起沙機(jī)制和沙塵傳輸?shù)挠绊懱卣?，發(fā)展了適合西北干旱環(huán)境特征的沙塵天氣數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)GRAPES_SDM，使西北沙塵天氣的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)到了85%～90%，實(shí)現(xiàn)了沙塵暴預(yù)報(bào)的精細(xì)化和定量化。此成果在西藏和新疆等區(qū)域得到業(yè)務(wù)化應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，科研人員又自主研發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的“西北干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)”，該系統(tǒng)對(duì)不同的干旱監(jiān)測(cè)方法、預(yù)警、預(yù)測(cè)指標(biāo)和物理模型進(jìn)行了科學(xué)集成，并可依托區(qū)域內(nèi)氣象站網(wǎng)和試驗(yàn)基地，對(duì)區(qū)域內(nèi)干旱信息進(jìn)行實(shí)時(shí)收集、快速處理、有效管理、及時(shí)發(fā)布和災(zāi)后評(píng)估。

再次，項(xiàng)目組發(fā)現(xiàn)了干旱半干旱區(qū)陸面水分輸送和循環(huán)的新規(guī)律，為干旱化機(jī)理研究和改進(jìn)區(qū)域氣候模式提供了重要認(rèn)識(shí)。一是對(duì)干旱半干旱區(qū)露水的形成規(guī)律取得了新認(rèn)識(shí)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干旱半干旱區(qū)降露水對(duì)陸面水分收支的貢獻(xiàn)十分顯著，能達(dá)到降水量的20%左右。二是認(rèn)識(shí)了干旱區(qū)近地面層水分輸送機(jī)制的獨(dú)特性。研究表明，臨近綠洲的荒漠近地面層普遍存在大氣逆濕和負(fù)水汽通量現(xiàn)象，并且大氣逆濕和負(fù)水汽通量出現(xiàn)頻率并不完全一致，所以臨近綠洲荒漠近地面層具有特殊的水汽負(fù)梯度輸送特征。三是發(fā)現(xiàn)了綠洲獨(dú)特的自我維持機(jī)制及其對(duì)周圍荒漠的顯著影響。綠洲對(duì)其下游荒漠陸面水分過程影響范圍與綠洲空間尺度大致相當(dāng)，影響程度約為平均值的1/4；并且發(fā)現(xiàn)了綠洲白天逆溫層對(duì)蒸發(fā)的抑制作用和臨近綠洲的負(fù)水汽通量對(duì)陸面水分的貢獻(xiàn)等是有利于綠洲自我維持的良性水分循環(huán)機(jī)制。

最后，項(xiàng)目組還研發(fā)了水源涵養(yǎng)型國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)-祁連山空中云水資源開發(fā)利用技術(shù)，提出了山地云物理氣象學(xué)新理論，建立了人工增雨抗旱作業(yè)指揮系統(tǒng)，為祁連山區(qū)人工增雨作業(yè)提供了核心技術(shù)。在此基礎(chǔ)上又研發(fā)了作業(yè)條件自動(dòng)報(bào)警和網(wǎng)絡(luò)化管理的人工增雨抗旱作業(yè)指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了增雨作業(yè)條件的自動(dòng)判識(shí)和抗旱需求的綜合判斷，生成人工增雨作業(yè)指導(dǎo)產(chǎn)品并通過網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)發(fā)布，提高了人工增雨抗旱決策指揮的科學(xué)性和自動(dòng)化水平。

此外，該項(xiàng)目所取得的創(chuàng)新性成果還有很多，如此多科研成果的誕生都是科研人員用心血換來的。20年，背后的艱辛恐怕我們常人難以想象，也只有真正經(jīng)歷過的他們才明白個(gè)中的滋味。

展望未來，斗志昂揚(yáng)

無論再輝煌的成績(jī)都會(huì)成為過去，未來的成績(jī)還需要不斷地堅(jiān)持奮斗，干旱所的科研人員都深刻地明白這一點(diǎn)。因此，他們從來沒有停止過鉆研和探索，他們要用自己的智慧和汗水去創(chuàng)造更加引人矚目的未來。

在記者采訪中，干旱所有關(guān)負(fù)責(zé)人提到，他們從來沒有滿足過現(xiàn)狀，一直在路上，且已經(jīng)制定了未來的總體發(fā)展目標(biāo)。在未來5年，干旱所將堅(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(guó)干旱氣象相關(guān)業(yè)務(wù)的發(fā)展，為國(guó)家抗旱減災(zāi)科學(xué)決策提供有力支撐。以《中國(guó)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(guó)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(guó)內(nèi)外有重要影響的科技成果，明顯縮小我國(guó)與國(guó)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(guó)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(guó)氣象局科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。在未來5～10年，干旱所將建設(shè)成為專業(yè)特色突出、科研水平一流、支撐業(yè)務(wù)有力、國(guó)內(nèi)知名且國(guó)際上有影響的干旱氣象科技研發(fā)中心和人才培養(yǎng)基地。

在對(duì)外交流合作方面，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(guó)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(guó)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(guó)際環(huán)境蠕變研究中心為國(guó)際開放合作平臺(tái)，以國(guó)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(guó)內(nèi)外相關(guān)科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行開放合作研究。

經(jīng)過40年的發(fā)展歷程，在不斷的科研磨礪下，干旱所早已相當(dāng)成熟。可對(duì)他們來說，未來的路還有很長(zhǎng)。在未來，他們將緊緊圍繞國(guó)家干旱防災(zāi)減災(zāi)和干旱氣候變化應(yīng)對(duì)的現(xiàn)實(shí)需要，以現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)發(fā)展需求為導(dǎo)向，挖掘國(guó)家干旱、區(qū)域氣象業(yè)務(wù)服務(wù)中的科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)難題，同時(shí)緊跟干旱氣象科技的國(guó)際前沿，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造更璀璨的明天。