本刊记者 王 辉
探索东亚季风奥秘的人
——记南京信息工程大学大气科学学院何金海教授
本刊记者 王 辉
“解落三秋叶,能开二月花。过江千尺浪,入竹万竿斜。”
此为唐代诗人李峤所题,无一字言“风”,却写尽风意。换个角度来说,吹落“三秋叶”、带来人间萧瑟的自然是风向偏北;而催开“二月花”时,风向已开始回南。这也可以说是以诗意窥东亚季风气候之一斑。
“东亚季风是亚洲季风的重要组成部分,它的移动和变化影响着中国的天气和气候。东亚季风从成因上看是由海陆热力性质差异引起。夏季陆地温度较高形成低压,故夏季风从海洋吹向陆地(偏南风);冬季陆地寒冷形成高压,故冬季风从大陆吹向海洋(偏北风)。”
相信学习过高中地理的人都会对这一段解说比较熟悉。而在南京信息工程大学大气科学学院教授何金海的人生中,他一直都在追寻着东亚季风的踪迹,窥究其奥秘。对他而言,东亚季风不是诗意的涂鸦,不是枯燥的诠释,而是钟情所在,是早已融入骨血不可分割的一部分。
气象是什么?
若是时间回转到1960年,刚刚考入南京气象学院(现为南京信息工程大学)的何金海会告诉你两个字——洪水。虽然1949年和1954年时,他才分别不过是8岁和13岁的幼龄,却清楚地记得那两场洪水几乎令全村颗粒无收。能够成为新中国第一所气象高等学府大气物理专业(后由于科系调整转入气象系天气动力专业)的首批学子,何金海认为是到了为社会做些什么的时候了。
然而这一切,最初也不过是他心中一个宏大却略显单薄的理想。直到经过南京气象学院“厚基础、重实践”教学思想的浸润,经过时任系主任朱和周的加强指导,何金海在夯实专业基础、拓宽学术视野之后,才开始深爱气象专业,并坚定了走气象之路的决心。为了丰富学识,1965年,何金海考入中央气象局气象科学研究所(现为中国气象科学研究院),就读研究生,师从中国近代动力气象学创始人之一的叶笃正先生。1982年1月,他又远赴夏威夷大学进修。至此,何金海正式与东亚季风结缘。
东亚季风又是什么?
东亚季风属于亚洲季风的一个子系统。由于海陆分布的差异以及青藏高原的影响,亚洲已成为全球最大、最典型的季风区。亚洲季风不仅是大气科学研究上的一个重要课题,其发生发展与变化更与社会民生息息相关。伴随季风而来的雨量及其变化对占有世界人口60%的亚洲地区的农业、社会生活及经济发展具有莫大的影响。亚洲季风包含东亚季风和印度季风两个子系统,其中东亚季风对我国东部天气气候和旱涝雨型有至关重要的影响,所有的天气气候灾害都与其有直接联系。长期以来,了解季风的变化规律及尝试开展季风预报,一直是包括中国在内的众多国家科技工作者共同努力的方向。
何金海与之结缘,当然不是凭空感觉,而是事关他的生活环境与经历。他的家乡所在的江淮流域,恰好是受东亚季风影响较大的地区。彼时再提起当年的洪灾,他会告诉你,东亚季风才是导火索。1970年,他被分配到江苏扬中县气象站,从事日常天气预报和测报工作,面对最多的也是东亚季风的变化与影响。1975年8月,他回到母校南京气象学院工作,不久,与气象科学研究院的研究人员一起撰写《东风急流与我国东部地区旱涝的初步分析》一文。1978年,该文章获得全国科学大会奖。依然与东亚季风有关。
气象学和地球流体力学家曾庆存院士曾风趣地说,对于中国科学家而言,季风像爱情一样是永恒的主题。
轮到何金海,东亚季风过境,并非一见倾心,偏偏日久生情。
在夏威夷的两年,何金海跟随在美日籍教授村上多喜雄从事季风区域的低频振荡研究,他完成的“热带低频振荡”和“东亚季风”两项研究,得到了外国专家的赞赏。1984年1月6日,学成后的何金海一天都不愿意多耽搁,匆匆回国。彼时,恰逢中美开展季风合作,陶诗言院士担任中方科学顾问,43岁的何金海协助技术组副组长、时任南京气象学院副院长的朱乾根承担其中的有关研究。
1984年~1999年,何金海积极参与到中美季风合作、中日季风合作、南海季风试验国际合作项目等大型政府间国际合作中,对东亚季风多尺度变率特征、形成机制及其对我国旱涝影响机理进行研究,并探索其变化规律和预测方法,在东亚季风研究方面取得了进一步重要成果。那些年,他19次参加国际学术会议,其中10余次受邀出国在国际学术讲坛上演讲,期间还进行了若干次学术访问,和外国同行进行合作研究。同时担任了中日季风国际合作研究技术组副组长等职。而据不完全统计,在1984~1992年间,陈隆勋、丁一汇、何金海、朱乾根、罗会邦5位主要研究人员关于季风和大气低频振荡的论文被国内外13种主要大气科学学术刊物引用407次,并获得1990年中国气象局气象科学奖二等奖,1994年中国气象局气象科学奖二等奖和1995年国家自然科学奖二等奖。
“空气是流动的,大气环流是相通的,是不讲国界的,气象科研必须走向国际化。”何金海认为,只有瞄准世界领先水平,重视与国际同行进行经常性的、直接而深入的交流,才能提高自身,乃至国家的整体科研水平。在不断的国际合作中,何金海对东亚季风的研究愈加成熟,为我国季风研究跻身世界大气科学界做出了重要的贡献。而东亚季风也一点一滴渗入他的科研之旅,再也未离开过他的视线,成为他科研中“永恒的主题”。
2010年4月8日,国家气候中心以书面文件的形式,感谢何金海等关于改进我国汛期旱涝和夏季风监测与预测业务的建议。
这封“感谢信”源自何金海及其团队的一项研究。传统上,南海热带季风的建立被认为是我国汛期的开始。何金海等发现,东亚副热带季风具有与南海热带季风不同的本质特征和驱动机制,其建立独立并早于南海热带季风,副热带季风及其雨带于3月底4月初率先在江南建立。因此,何金海等提出我国汛期应以东亚副热带季风及其雨带建立为标志,我国汛期会商时间应提前一个月。这份有理有据的研究,经周秀骥院士推荐,最终受中国气象局肯定,并被国家气候中心采纳,将原来每年4月份召开的全国气候预测会商提早到3月份,并在每年10月增加召开一次全国性气候预测会商。
在何金海的研究生涯中,这并不是特例。
作为我国较早从事东亚季风研究的科研工作者之一,何金海经过30余年的探索,已成为东亚副热带季风及其旱涝预测研究的推动者和领头人之一,在早期的国际合作项目之外,他还主持承担国家自然科学基金重点和面上项目以及“973”和国家行业专项等应用开发项目共20余项。其中,关于东亚季风多尺度变率与我国旱涝机理的研究推进了东亚季风基本理论框架的建立,深化了对东亚热带季风和副热带季风本质与变化规律的认识,为深入研究东亚副热带季风和江淮流域汛期降水异常提供了新思路;为东亚季风监测预测业务提供了新方法,同时丰富了短期气候预测的内容,为我国东部气候预测提供了新的科学依据。近十年的成果先后获得教育部科技进步一等奖以及江苏省科技进步一等奖等;发表论文300多篇,被SCI收录51篇,专著6部,主要论著共被他引3377次,SCI他引579次;受到国际、国内同行广泛好评和重视,其对亚洲夏季风建立“首发地”的确认及所建立的东亚夏季风指数等也在国际上得到认可。
各级气象业务部门的肯定,世博会期间延伸期过程预报的成功,他所从事的东亚副热带季风正成为国内学术界季风研究深入和突破的一个重要方向。这一切,何金海却不甚在意,在他看来,科研成果的价值大小,不仅在于SCI和获奖,更重要的是解决了多少实际业务问题,在多大程度上提高了预报的准确性。
是的,他尊重传统,却不因循守旧;相信科研是“实战演习”,而非纸上谈兵。
长期以来,我国旱涝预测的开展是建立在对东亚季风的传统理论和认识之上的,严重限制了我国旱涝预测能力的提高。何金海与其合作者不拘泥于此,阐明了副热带季风形成的物理本质,揭示了副热带季风具有的多尺度变异特征,发现了副热带季风季节进程中“旱涝急转、旱涝并存”的重要现象并揭示了其形成原因,为我国旱涝预测提供了新的科学依据,获得了学术界的关注和认可。
梅雨是东亚副热带季风雨带推进过程中的典型阶段,是我国旱涝预测的关键。长期以来,梅雨的预测是基于天气学的概念,何金海等创新地提出了“梅雨季节”这一气候概念,突破了“梅雨天气”的传统认识,与上海气候中心合作,研制了“江淮梅雨建立日期的确定和预测新方法”,在我国率先建立“延伸期”预测业务,克服了入梅(梅雨开始)和出梅(梅雨结束)时间预测的不确定性和空间上不一致性的困难。该预测思路和方案已被中国气象局列入推广项目,并在国家气候中心及上海、兰州等近十个省级气象业务部门推广应用。
何金海将自己的研究直接融入业务单位,又从业务单位不断发现新的研究方向。如:在与吉林省气象局开放实验室的合作中,他所提出的东北冷涡指数也已应用于国家气候中心气候趋势预测业务,在我国南方汛期降水的短期预测中发挥重要作用。国家气象局的会商中,有他的身影;为国家制定相关气象法规提供重要参考的《南海夏季风建立日期的确定与季风指数》一书,是他主持编写;广州、上海、江西、江苏等省市的气象部门,也留下了他年复一年辛苦奔波的足迹。从始至终,他深入其中,乐此不疲。
何金海在做报告
从前的南京气象学院,如今的南京信息工程大学,是我国目前唯一一所以气象学科为特色的全国重点大学,其气象学国家重点学科是全国气象学领域仅有的三个重点学科之一,气象行业60%以上的专业人才和管理干部来自该校,已成为国内规模最大的气象人才培养基地,对气象行业发展具有不可替代的支撑作用。
何金海,是从这里站起来的首批学子之一,也是该校气象学国家重点学科
科的主要创建者之一。在这里,他的科研事业,从稚嫩的幼苗长成郁郁葱葱的大树,并将一树绿荫洒向学生和团队。
在担任南京信息工程大学气象系(即现大气科学学院)主任的10年间,何金海坚持“重基础,强实践”教学,不断创新气象人才培养理念,将科研项目以及与各地气象部门的业务合作等作为经典案例融入教学,并建立了博士后科研流动站。而身为学校“东亚季风及其灾害预测”的学科带头人,他充分利用科研资源,不仅在积极承担国家项目的同时培养了一大批学术骨干,还领导组织和推进了校气象台业务现代化、自动化和教学现代化方案的制定和建设,使之成为能与中央气象台对接的先进实践教学和科研平台。同时,在推进重点学科科研平台的创建以及开放实验室向省部共建教育部重点实验室的升级中,他的贡献也是不可抹煞的。
“有20余名国家和省级气象台的首席预报员与业务骨干,还有江苏省有突出贡献的中青年专家、江苏省教学名师、国际知名的青年学者……”不论何时,谈到学生,何金海总是如数家珍。如今的他可谓桃李满园,培养的20余名博士、80余名硕士,大多已成为国家、省级首席预报员和业务骨干,多名成为国际知名学者和预测专家,蜚声海内外,如加拿大环境部低频振荡研究和预测专家、麦吉尔大学终身教授林海;国际厄尔尼诺权威研究机构日本Frontier的预测专家罗京佳等。至今,何金海依然坚持为本科生教学,其旁征博引、深入浅出的授课方式令学生如坐春风。
年已七旬,忙碌了三十余载的何金海还是割舍不下他的东亚季风。开展研究、服务业务、指导学生,他的时间表上写满了寸金寸阴。任重而道远,这是他对自己的定位,也是对“后生”的寄语。