風云激蕩中的璀璨星辰

竹滴清響

2023年7月，世界氣象組織宣布熱帶太平洋7年來首次形成厄爾尼諾條件，這可能會導致全球氣溫飆升、破壞性天氣和氣候模式的出現。同年11月30日，世界氣象組織宣布2023年是有記錄以來人類歷史上最熱的一年。隨后的12月，北京卻創(chuàng)下了繼1951年有完整記錄以來，12月期間最長連續(xù)低溫紀錄；河南經歷了1961年以來最冷的12月中旬；山東煙臺和威海的暴雪，也讓這兩座城市的積雪深度突破了歷史極值。

進入2024年后，極端天氣頻發(fā)：南昌的強對流天氣導致人睡在被窩中都能被風吹跑；中東地區(qū)，一次暴雨下了一年的降雨量，讓沙漠都變成了汪洋；極少下雪的廣州，在快進入5月份的時候，直接下起了大冰雹……

這些頻發(fā)的極端天氣，不僅給自然生態(tài)系統(tǒng)帶來了巨大的破壞，也給人民的生命財產安全造成了重大損失。因此，我們必須直面極端天氣，在深入探索氣候規(guī)律的基礎上，加強科學應對，從而更好地緩解或解決極端天氣帶來的重大現實問題。

南京信息工程大學

聆氣象之音，聞萬物之聲

在多普勒激光雷達領域的新突破

南京信息工程大學在多普勒激光雷達領域有了新的突破。該校大氣物理學院夏海云教授研制的30千米全天候非視域多功能激光雷達，在遇到強降雨、大霧等惡劣天氣，或是遇到建筑物阻擋等情況時依然可以實現精準探測。

夏海云教授介紹，激光雷達作為新的大氣遙感手段正在蓬勃發(fā)展，其精準的大氣物理、化學、生物參數探測，對數值天氣預報、氣候模型改進、軍事環(huán)境預報、大氣污染監(jiān)測、生化氣體監(jiān)控、機場風切變預警等具有重大意義。因此，夏海云教授及其團隊聚焦激光雷達的研發(fā)，提出的高量子效率、低噪聲、全光纖集成紅外激光雷達方案，探索開辟了激光雷達發(fā)展的新方向。

在2022年，夏海云教授就帶領團隊自主研發(fā)出具有國際領先水平的“多大氣參數探測激光雷達”，并在氣象條件最為復雜的昆明長水國際機場部署應用。該雷達是世界上水平探測距離最遠的（30千米）相干探測體制測風激光雷達，能夠利用極限靈敏度探測技術對飛機起降區(qū)間進行全時全域的掃描探測，也能夠精準探測并預警風切變、微下?lián)舯┝?、順風側風等干擾飛機飛行安全的危險天氣狀況，為飛機安全起降保駕護航。

這一次，夏海云教授及其團隊的技術再次升級——讓雷達在遭遇強降雨、大霧等惡劣天氣時也能實現遠距離、多大氣參數激光雷達遙感，特別是激光光束在被低空障礙物阻擋的情況下，也能實現全域風場的重建。

“舉個例子，下雨時，雨水會阻擋我們的視線，同樣受阻的還有雷達。傳統(tǒng)測風激光雷達由于探測能力有限，因此難以適應各種復雜惡劣天氣條件下的風場探測，而我們利用江蘇菲沃泰納米科技股份有限公司研制的納米結構技術，在玻璃上做了一個疏水疏油的材料，讓水滴、油污不會積在鏡片上，如此，激光就能夠順利地打出去。這樣便能更好地滿足各種條件下的探測業(yè)務需求。”夏海云教授說。

據悉，該雷達已經在昆明長水國際機場、廣州白云國際機場投入使用。

以服務中國氣象事業(yè)為己任

南京信息工程大學自成立起，便以服務中國氣象事業(yè)為己任，不斷加強科研創(chuàng)新。

從1963年起，學校就承擔了一批中央氣象局1963—1972年的科技研究項目和課題、農業(yè)部1963—1972年的農業(yè)科學技術發(fā)展規(guī)劃課題，內容涉及大氣環(huán)流、臺風預報、長期天氣過程、人工影響天氣、農業(yè)氣象預報、農業(yè)氣候區(qū)劃、物理氣候、應用氣候等。

1978年后，學校研究的領域主要有青藏高原氣象科學實驗研究、江蘇省的農業(yè)氣候區(qū)劃研究、山區(qū)氣候資源調查、農田小氣候研究、雜交稻氣象研究、臺風協(xié)作研究、季風研究、長期天氣預報研究以及人工影響天氣研究、雷達氣象研究、衛(wèi)星氣象研究等。

1984—1990年，學校承擔國家和相關部門的科研項目共130多個。

總的來看，從建校之初到20世紀末，學校便圍繞氣象行業(yè)需求開展科學研究工作，立足大氣科學學科優(yōu)勢，形成有特色的研究領域。其中，在長期天氣預報、季風與熱帶環(huán)流、物理氣候與山地氣候、雷達氣象和短時預報、農業(yè)氣候區(qū)劃等方面取得較大進展，對發(fā)展氣象科學、促進氣象業(yè)務水平的提高起到了積極的作用。

進入21世紀以后，隨著學校發(fā)展規(guī)模的擴大和辦學定位的進一步明晰，學校的大氣科學研究進入了快速發(fā)展階段。

2006年，學校發(fā)展戰(zhàn)略研討會將該年定為“科研啟動年”，提出了“四高一?！钡目蒲心繕?，堅持不懈狠抓“高額度科研經費、高等級科研項目、高水平學術論文和著作、高等次獲獎”，為大氣科學的科學研究工作提供了有力的政策支持。

2010年之后，學校大氣科學教師承擔了“973計劃”項目，國家重點研發(fā)計劃項目，國家自然科學基金重大、重點項目等多個重大科研項目，有力地支撐了大氣科學的高水平發(fā)展。

南京信息工程大學名片

南京信息工程大學是國家“雙一流”建設高校，是江蘇高水平大學建設高峰計劃A類建設高校。學校始建于1960年，隸屬于中央（軍委）氣象局；1963年獨立建校為南京氣象學院；1978年被列為全國重點大學；2000年劃轉江蘇省人民政府主管；2004年更名為南京信息工程大學。2007年以來，學校先后實現了江蘇省人民政府、中國氣象局、教育部、國家海洋局等多方共建，現為以江蘇省人民政府管理為主的中央與地方共建高校。

學校的大氣科學學科入選國家“雙一流”建設學科名單，在第四輪學科評估中獲評A+等級；氣象學為國家重點學科。2023年10月，軟科發(fā)布了2023年“軟科世界一流學科排名”，學校的大氣科學學科再次躋身世界前列，位列第三，連續(xù)四年穩(wěn)定增長，展現出了學科的頂尖實力和潛力。

成都信息工程大學

成于大氣，信達天下

推動西南渦及其暴雨精細化研究

由成都信息工程大學大氣科學學院李國平教授領銜完成的成果“西南渦及其暴雨精細化特征的觀測試驗、診斷分析和預報技術研究”獲評“十三五”以來氣象行業(yè)優(yōu)秀科技成果。

在李國平教授的帶領下，由高校、研究所、業(yè)務單位組成的研究團隊依托公益性行業(yè)（氣象）科研專項的支持，通過7年多的產學研協(xié)同攻關，實現了西南渦及其暴雨精細化預報關鍵技術的突破。

針對西南渦及其暴雨的中尺度分析技術匱乏的現實，研究團隊引入對流渦度矢量、濕渦度矢量、濕螺旋度、水汽散度垂直通量等新型診斷物理量，發(fā)展出GPS可降水量變率、二階濕位渦等診斷分析物理量，并篩選、提煉出應用效果好、有前兆指示性的預報判據指標集。此外，研究團隊還提出了面向西南渦及其暴雨的新一代分析方法及預報技術，如中尺度濾波分析方法、高分辨率數值模擬技術、衛(wèi)星遙感資料應用技術、雷達資料應用技術以及中尺度對流系統(tǒng)的識別、跟蹤與預報技術等。

研發(fā)團隊還研發(fā)了西南渦及其暴雨的預報模型與西南渦的業(yè)務應用平臺，利用NCEP／NCAR再分析資料并根據研究團隊原創(chuàng)性提出的西南渦生成指數，集成統(tǒng)計分析了1954年至2014年西南渦的氣候特征與西南渦異常發(fā)生的流型。研究發(fā)現，除了地形和加熱作用，西風帶及季風環(huán)流帶來的水汽等也是影響西南渦的重要因子。

該研究成果在湖南省氣象臺、重慶市氣候中心、中國氣象局武漢暴雨研究所等單位的預報服務、科技研發(fā)、培訓教育工作中得到廣泛應用，成為暴雨預報的重要參考依據，對提高這些單位的業(yè)務能力起到了重要作用。

該研究還培養(yǎng)造就了一支“產學研協(xié)同、局校合作”的科技創(chuàng)新團隊，在推動西南渦及其暴雨精細化研究及業(yè)務推廣應用、保障國家公共安全、培養(yǎng)專門技術人才、普及防災減災科技知識等方面起到了重要作用。

中國氣象事業(yè)的人才培養(yǎng)基地

和科學研究基地

成都信息工程大學與中國氣象事業(yè)血脈相承，始終保持著密切的聯(lián)系。學校強化人才支撐、注重產教融合，不斷提升原始創(chuàng)新、成果轉化能力，逐漸形成了大氣探測技術與裝備、大氣科學理論與應用、現代氣象服務等覆蓋氣象業(yè)務全流程的大氣科學研究體系。

學校進行的青藏高原地氣耦合與氣候研究處于國際先進水平；研發(fā)的多普勒天氣雷達信號處理系統(tǒng)被國內70%的天氣雷達采用并出口國外；開展的航空航天氣象研究為國防重大發(fā)射任務保駕護航；構建的西南渦動力學、暴雨致災機理與預測理論，提高了降水模擬與預報的精度；率先在國內開展的龍卷風探測技術研究，獲國家重點研發(fā)計劃支持；與中國氣象局共建的全國首個人工影響天氣聯(lián)合研究中心，為人工影響天氣、氣象防災減災提供了人才智力的支撐；利用人工智能技術、高性能分布式計算技術、大數據等服務國家氣象現代化建設。

建校70多年來，學校為中國氣象事業(yè)培養(yǎng)了數萬名優(yōu)秀的氣象人才，他們廣泛分布在氣象、民航、部隊、農業(yè)等行業(yè)或領域，是中國氣象事業(yè)發(fā)展的重要力量。

成都信息工程大學名片

成都信息工程大學創(chuàng)建于1951年；1956年改制為中央氣象局成都氣象學校；1978年升格為本科院?！啥細庀髮W院；2000年，學校由中國氣象局劃轉四川省，更名為成都信息工程學院；2001年，原隸屬于國家統(tǒng)計局的四川統(tǒng)計學校整體并入；2015年，學校更名為成都信息工程大學。學校是“中西部高?；A能力建設工程”高校、國家首批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點院校、四川省首批“一流學科建設”高校、四川省新增博士學位授予單位優(yōu)先培育高校。學?，F有航空港、龍泉2個校區(qū)，占地面積2000余畝。

學校的氣象學為四川省重點學科，該重點學科有四川省唯一的大氣科學碩士學位授權點及四川省唯一的大氣科學類省級重點實驗室“高原大氣與環(huán)境四川省重點實驗室”。學校設有氣象災害與防災減災、氣候與氣候變化、氣象應用與服務等研究方向，緊密圍繞天氣預報、氣候變化及公共氣象服務業(yè)務開展研究，為提高我國重大災害性天氣、氣候及生態(tài)環(huán)境變化的模擬和預測能力做出了重要貢獻。

南京大學

氣象萬千，大有可為

“野火燒不盡”里的“野火”

為啥會“玩命燒”？

野火即森林、草原等植被生態(tài)系統(tǒng)中生物質的露天燃燒，如森林大火、草原大火、秸稈焚燒引發(fā)的火災等。極端野火會釋放土地里儲藏多年的碳，讓植被吸收二氧化碳的能力大大下降，從而導致森林水土流失、有毒顆粒物加重空氣污染等。

野火和天氣如何相互作用，一直是全球極端野火預測預報的難點。南京大學大氣科學學院丁愛軍教授團隊的最新研究發(fā)現，野火不僅受氣象條件的影響，其排放的氣溶膠也會改變大氣中的濕度、風速、降水等氣象要素，繼而顯著增加全球沿海地區(qū)的極端野火事件。團隊的相關研究刊發(fā)于國際期刊《科學》上，并被作為亮點成果予以重點介紹。

“科學認識影響野火發(fā)生、發(fā)展和消亡的復雜機制與關鍵控制過程，有助于提高預報水平并據此采取精準防控措施降低野火發(fā)生的頻率和強度?！倍圮娊淌谡f。

丁愛軍教授團隊通過分析過去20年全球不同野火燃燒區(qū)的衛(wèi)星觀測數據，發(fā)現美國西海岸和東南亞中南半島地區(qū)的野火燃燒面積存在顯著的天氣尺度變化，前者受風速和濕度控制，后者則主要受降雨調制。團隊進一步對2020年9月美國西海岸破紀錄的超級野火事件和2004年3月東南亞中南半島的森林大火開展了氣象—化學全耦合數值模擬，揭示了這兩個地區(qū)不同的野火天氣尺度變率和主控因子背后的機理。

“研究發(fā)現，在美國西部的地中海氣候區(qū)，野火排放的煙羽會導致下風向大氣中的氣溶膠增厚，而氣溶膠越多，到達地面的太陽輻射會越少，更多的熱量就會積累在大氣里，如此便會引起野火區(qū)風速的增大、濕度的減小和大火潛勢的上升，從而顯著增加野火氣溶膠的排放量并導致峽谷地區(qū)城市空氣質量的急劇惡化。”丁愛軍教授說。

位于亞洲季風區(qū)的中南半島則有所不同。每年春季，該區(qū)域森林大火排放的氣溶膠在距離地表2—4公里的空中含量最高，且可以蔓延到我國的海南、廣東、福建等地區(qū)，形成一條幾千公里的污染帶。通過氣溶膠的輻射效應，污染帶下面的低云會顯著增大。相關過程會顯著減弱季風并減少南海向中南半島橫斷山脈東側的水汽輸送，從而減少當地的降水并進一步增強火的強度及延長燃燒時間。

該發(fā)現對全球人口密集的沿海地區(qū)極端野火事件的預測與提前干預有重要科學支撐，也有望為我國西部和大興安嶺等復雜地形地區(qū)的山火防治提供參考；同時對全球典型野火頻發(fā)地區(qū)的大氣污染防治、天氣預報、人工影響天氣以及氣候變化應對等有重要的科學意義和應用價值。

廣納萬千變化的氣象人

南京大學大氣科學學院歷經長期建設和發(fā)展，如今已成為我國大氣科學研究和高層次氣象人才培養(yǎng)的重要基地。在此期間，學校為國家培養(yǎng)了7000余名大氣科學領域的科技人才和業(yè)務骨干，其中13名成為中國科學院、中國工程院院士（含外籍），為我國氣象事業(yè)、經濟建設、國防建設和社會發(fā)展做出了重要貢獻。

數熠熠星光，南京大學畢業(yè)生的光芒不僅閃耀在科學的殿堂，他們的風骨與傲氣更是讓世界矚目。中國第一位女副艦長、南京大學大氣科學專業(yè)1996級校友韋慧曉，站在乘風破浪的軍艦甲板上說道：“一塊不貴的手表，因為我戴過了，所以身價百倍?！贝恕敖鹁洹币怀鼍退⒈司W絡，獲得了數百萬點贊。

象變化讓天地失色，而南京大學氣象人的胸懷與豪情卻可廣納這萬千變化。

南京大學名片

南京大學坐落于鐘靈毓秀、虎踞龍盤的金陵古都，是一所歷史悠久、聲譽卓著的百年名校。其前身是創(chuàng)建于1902年的三江師范學堂，此后歷經兩江師范學堂、南京高等師范學校、國立東南大學、國立第四中山大學、國立中央大學、國立南京大學等歷史時期，于1950年更名為南京大學。1952年，在全國高校院系調整中，南京大學調整出工學、農學、師范等部分院系后與創(chuàng)辦于1888年的金陵大學文、理學院等合并，仍名南京大學。學校校址從四牌樓遷至鼓樓金陵大學原址。南京大學目前擁有仙林、鼓樓、浦口、蘇州4個校區(qū)，有31個直屬院系。

南京大學大氣科學學院建立于1944年，前身是南京大學大氣科學系，是中國最早建立的氣象學系，是中國現代氣象科學的搖籃，為國家經濟建設、社會發(fā)展和國防建設培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的氣象科技人才和業(yè)務骨干，造就了一批國內外學術權威和知名學者，現已成為中國大氣科學研究和高層次氣象人才培養(yǎng)的主要基地。學校的大氣科學入選國家“雙一流”建設學科名單。

其他院校一覽

北京大學：北京大學的大氣科學是全國唯一的大氣科學一級重點學科，其與南京信息工程大學的大氣科學學科并列全國第一，在第四輪學科評估中獲評A+。

蘭州大學：蘭州大學的大氣科學學院始于1958年成立的氣象學教研組；大氣科學在2017年入選國家“雙一流”建設學科名單，在第四輪學科評估中獲評B-。

中國科學技術大學：中國科學技術大學的大氣科學在中國科學院大學學科評估中位列前茅；學校在大氣科學領域開展了許多重要的科學研究，取得了顯著的成果。

中山大學：中山大學的大氣科學學院成立于2015年，其前身是中山大學地理學系氣象學專業(yè)；如今，該學院已建立了完整的人才培養(yǎng)體系，并成為培養(yǎng)大氣科學高級專門人才的重要基地。

……

曾有人說，大氣科學一聽就是冷門專業(yè)，坐在這樣的“冷板凳”上，哪里能有“大前途”？但是，大氣科學領域的人才從沒有被白白埋沒——你可以自由發(fā)展學習興趣，探索自己的研究方向；你可以研究季風、臺風、龍卷風，掌控地球上強大的自然之力；你可以研究霧霾與大氣污染，為藍天白云、綠水青山和美麗中國提供科技保障；你可以預測未來的氣候變化，用自己的實際行動踐行“碳達峰、碳中和”的鄭重承諾……