燕歸巢

劉賀

2015年2月10日，第十一批“千人計劃”青年人才名單公示，北京大學(xué)物理學(xué)院大氣與海洋科學(xué)系研究員（或助理教授）李婧的名字赫然在列。“其實(shí)回國是一個必然的結(jié)果，只是時間早晚的問題而已?！崩铈喝缡钦f道。

2006年，從北京大學(xué)本科畢業(yè)的李婧，來到了哥倫比亞大學(xué)地球與環(huán)境科學(xué)學(xué)院。這一去，便是9年的時間。“盡管在美國待了9年，但其實(shí)我一直都知道以后肯定會回來的?！崩铈赫f道，“不管是基于父母還是個人工作發(fā)展的原因，回國都是必然選擇，缺的只是一個契機(jī)?！憋@然，“千人計劃”青年人才就是這個契機(jī)。

9年積淀與薄發(fā)

提起“氣溶膠”可能沒有多少人熟悉，但是說到近年來時興的熱詞——“霧霾”，卻幾乎盡人皆知。其實(shí)，天空中的云、霧、塵埃，工業(yè)上和運(yùn)輸業(yè)上用的鍋爐和各種發(fā)動機(jī)里未燃盡的燃料所形成的煙，采礦、采石場磨材和糧食加工時所形成的固體粉塵，人造的掩蔽煙幕和毒煙等都是氣溶膠的具體實(shí)例。

“氣溶膠的化學(xué)組成十分復(fù)雜，對氣候會產(chǎn)生影響，但是目前為止又沒有準(zhǔn)確的答案，非常值得研究?！睆男【蜔釔劭茖W(xué)的李婧，對一切神秘的事物都非常地感興趣，大學(xué)前最想報的專業(yè)是天文和考古學(xué)。盡管沒有完成最初的夢想，但李婧仍然在現(xiàn)在的專業(yè)領(lǐng)域里找到了樂趣所在。而美國就是讓她茁壯成長的“土壤”。

在哥倫比亞大學(xué)攻讀博士期間，李婧主要在NASA（美國國家航空航天局）資深研究員與美國地球物理學(xué)會院士Andrew Lacis研究組進(jìn)行氣溶膠模擬、氣溶膠輻射效應(yīng)及衛(wèi)星遙感方面的研究。她還建立了一套氣溶膠參數(shù)化的優(yōu)化系統(tǒng)，極大改進(jìn)了GISS氣候模式中的氣溶膠氣候場。同時利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)對沙塵、炭黑氣溶膠來源進(jìn)行分析，并發(fā)現(xiàn)了氣溶膠變化與ENSO（厄爾尼諾循環(huán)）的關(guān)系。

在NASA研究所工作時，李婧還申請到了NASA博士后獎學(xué)金。2011年，從哥倫比亞大學(xué)博士畢業(yè)后，她就來到了NASA繼續(xù)做博士后研究。這段期間，她還參與了Glory項(xiàng)目以及AVHRR氣溶膠反演項(xiàng)目，并分析了氣溶膠的長期變化趨勢以及對氣候的影響，取得了一系列創(chuàng)新性成果。

在氣溶膠觀測與模擬方面，李婧通過對多種氣溶膠衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的分析、比較與校驗(yàn)，發(fā)展了一套新的譜分析方法-Combined Maximum Covariance Analysis （CMCA），并首次將多種譜分析方法-PCA、MCA與CPCA應(yīng)用到衛(wèi)星數(shù)據(jù)校驗(yàn)中。與傳統(tǒng)校驗(yàn)方法相比，譜分析方法有效地量化了不同衛(wèi)星數(shù)據(jù)的優(yōu)勢與劣勢，并將評估比較與氣溶膠種類、來源和物理現(xiàn)象聯(lián)系起來，為改進(jìn)氣溶膠遙感觀測提供了重要依據(jù)。

同時，在對全球氣溶膠（特別是吸收性氣溶膠）的空間分布與長期變化趨勢的研究領(lǐng)域，她利用三組不同衛(wèi)星反演吸收性氣溶膠指數(shù)（AAI）數(shù)據(jù)分析沙塵與炭黑的來源、季節(jié)變化與長期趨勢，最后發(fā)現(xiàn)了新的沙塵來源；還發(fā)展了一個基于主成份分析的方法，首次將衛(wèi)星觀測到的平流層氣溶膠信號與對流層氣溶膠分離開來，以便更好評估人類活動引起的氣溶膠變化；并應(yīng)用三種不同方法得到對氣溶膠變化趨勢的可靠分析和估計。

針對氣候模式中氣溶膠參數(shù)化的改進(jìn)方面，李婧建立了一套針對GISS全球氣候模式（ModelE）的優(yōu)化系統(tǒng)，利用變分法有效改進(jìn)了氣候模式中的氣溶膠參數(shù)化，極大降低了模式結(jié)果與觀測的誤差，將模式氣溶膠場的準(zhǔn)確度提高近20%。這一系統(tǒng)已被用于ModelE的CMIP5實(shí)驗(yàn)以及多種其他實(shí)驗(yàn)中。

此外，她還使用多種衛(wèi)星及地面觀測數(shù)據(jù)對北美地表PM2.5含量進(jìn)行估計和預(yù)測，用觀測站數(shù)據(jù)對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，并分析了主要誤差來源，包括氣溶膠的垂直分布以及云造成的衛(wèi)星采樣率降低的影響，為利用衛(wèi)星觀測大面積檢測PM2.5提供了有效方法。同時，她還改進(jìn)了AHVRR氣溶膠光學(xué)厚度反演，將氣溶膠吸收性與單色次散射反射率（single scattering albedo）的長期變化加入到反演程序中，改善了AVHRR反演的氣溶膠長期變化趨勢。

“美國的機(jī)會也很多，但是我一直都知道我是肯定會回國的。”盡管在美國學(xué)習(xí)和工作多年，李婧也取得了一些成績，但她知道“總是要回家的，不管早晚”。2013年，李婧等待的契機(jī)終于到了。

回到起點(diǎn)

2013年冬，在參加美國地球物理學(xué)會年會時，李婧碰到了她大學(xué)時的系主任。“他告訴我系里在招人，也挺歡迎我們回去的。當(dāng)時正好有青年‘千人計劃，知道這個消息后開心得睡不著覺。”李婧笑著回憶，“其實(shí)當(dāng)時還沒開始申請，但感覺好像立刻就可以回國了一樣?！?/p>

最后的結(jié)果自然不負(fù)眾望，李婧成功入選了青年“千人計劃”。離開了北京大學(xué)9年后，她又回到了母校。不過這一次，她是帶著滿滿的抱負(fù)和希望回來。

北京大學(xué)大氣與海洋科學(xué)系一直處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，并在若干方向取得了與國際水平相當(dāng)?shù)目蒲谐晒?。目前，科研團(tuán)隊(duì)包括教授、副教授、特聘研究員近30人（教授10人，副教授7人，千人計劃1人，青年千人、百人計劃特聘研究員5人）。同時，氣溶膠遙感及輻射領(lǐng)域一直是北京大學(xué)大氣與海洋科學(xué)系的重點(diǎn)研究方向，現(xiàn)有教授和副教授4人（包括趙柏林院士）。回國后的李婧將與他們密切合作，在氣溶膠遙感和輻射方向做出國際前沿的研究成果。根據(jù)北京大學(xué)的規(guī)定，“青年千人”可以指導(dǎo)博士和碩士研究生，李婧也希望能在未來兩三年里建立起自己的研究小組。

“‘青年千人更多的是讓我感覺到責(zé)任和壓力，國家給我們提供了這么好的平臺和起點(diǎn)，自然是希望我們能做好的成果來，所以我們必須得努力工作，不能浪費(fèi)資源?！崩铈赫f道，對于未來的工作計劃，她也有明確的目標(biāo)和方向。

東亞地區(qū)氣溶膠濃度較高，且成分、分布和季節(jié)變化也很復(fù)雜，因而對東亞地區(qū)氣溶膠特性的研究一直是很具挑戰(zhàn)性的課題?；貒蟮睦铈海蒲兄攸c(diǎn)也將放在全球尤其是東亞地區(qū)的氣溶膠種類、分布與來源，遙感觀測，以及對氣候的影響等幾個主要方面。充分利用之前對多組不同觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與校驗(yàn)的基礎(chǔ)，應(yīng)用多種衛(wèi)星及地面觀測研究東亞地區(qū)氣溶膠的時空分布特征，尤其是氣溶膠種類及混合的季節(jié)性變化。同時，她還將繼續(xù)發(fā)展和改善利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)估計地表PM2.5含量的方法，實(shí)現(xiàn)大范圍的實(shí)時PM2.5監(jiān)控，將為更好地了解氣溶膠來源及污染控制提供重要依據(jù)。

同時，在現(xiàn)有的氣溶膠反演算法（如MODIS，MISR等）中，混合型氣溶膠模型還很不完善，而東亞地區(qū)，特別是中國北方，復(fù)雜的混合型氣溶膠占據(jù)主導(dǎo)，既有本地污染，又有外地輸送的沙塵等，因而目前的氣溶遙感觀測膠產(chǎn)品在東亞地區(qū)仍存在較大不確定性。因此，在分析衛(wèi)星數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，擁有AVHRR及Glory項(xiàng)目氣溶膠反演經(jīng)驗(yàn)的李婧，也將致力于氣溶膠遙感觀測與反演的研究。通過分析地面遙感及in-situ觀測更好地了解不同氣溶膠，特別是混合氣溶膠的光學(xué)性質(zhì)，從而得到跟實(shí)際更為接近的氣溶膠模型，并應(yīng)用在反演算法中。

“我身邊剛回來的年輕老師，工作都非常地認(rèn)真，周末和晚上基本都是在實(shí)驗(yàn)室，這很正常?！崩铈赫f道，“科研工作肯定會遇到困難，但最終都會克服。在我看來，是否繼續(xù)做科研、在什么方向進(jìn)行研究，這些選擇才是最困難的。所以一旦有了明確的方向，一切問題就都迎刃而解了?！?/p>