放眼宇内观风云 拂去阴霾亮晴空——访北京师范大学“千人计划”国家特聘专家、气候与卫星遥感学家李占清教授

本刊记者 叶瑞优 石丽云

放眼宇内观风云 拂去阴霾亮晴空
——访北京师范大学“千人计划”国家特聘专家、气候与卫星遥感学家李占清教授

本刊记者 叶瑞优 石丽云

北极融化，地球随之进入冰河期，象征高度现代文明的美国纽约瞬间变成了冰封的城市，人们纷纷被冻死在雪地里……出现在美国影片《后天》中的这一幕，正越来越频繁地展现在我们面前：澳大利亚、巴西洪灾，美国暴雪，阿根廷干旱，极端天气席卷全球。实际上，不光今年，不知从何时起，异常天气在全球大肆“发威”，持续干旱、超强飓风、暴雪以及猛烈的冰雹袭击，都在告诉我们气候形态正变得越来越难以捉摸。

极端天气背后是什么原因？它们之间有关系吗？

聆听现场，一场前沿的洗礼

“灰霾、风暴、干旱、洪涝，它们有关联吗？”2011年11月17日下午，北京师范大学曾宪梓楼报告厅内，国际知名气候学家、北京师范大学“千人计划”特聘专家李占清教授也在问同一个问题。此刻，这个能容纳数百人的报告厅里坐满了来自校内外的听众，大家都被讲台上学者飞扬的神采所吸引。

“当然有关联！”李占清一边给大家演示着PPT，一边说，声音不大但却清晰有力。“灰霾，就像我们今天的天气一样，用肉眼看就是灰蒙蒙的一片，但用显微镜的话，可以看到形态各异的颗粒物，这就是气溶胶……它的来源既有自然过程，也有人类活动。其中主体是天然的，如沙尘暴、海盐粒子、雷暴引起的森林火灾等；人类活动也会贡献气溶胶浓度，如人为破坏环境带来的尘埃、工业生产产生的硫酸、硝酸粒子等。全球来讲，气溶胶是随着大气环流的变化而变化的，它是影响气候变化的主要因素之一。”

台上的学者，瘦削的面容洋溢着对科学的爱好与追求，黑框眼镜遮不住的是两眼的光芒与自信。他曾是美国气象领域最年轻的正教授，曾作为在美国工作的外裔科学家代表而刊登在美国《Science》杂志的封面；从取得博士学位至今20年间，在国际著名杂志上发表160多篇科学论文，包括4篇《Nature》、《Science》、70多篇《J.Geophy. Res.》等文章，被SCI杂志引用三千多次；在大气、气候、环境、卫星遥感等领域的国际学术大会上数十次做特邀报告。他的研究成果通过美国《纽约时报》、加拿大《环球邮报》、澳大利亚《国家广播公司》、中国《人民日报》等数千家国内外知名媒体报道，产生广泛的社会影响。

今天，笔者有幸在现场亲聆李占清教授的最新研究成果，就在4天之前，这一成果发表于《Nature》地学杂志，揭示了空气质量可影响云和降水及旱涝灾害。“利用美国南部大平原地区十年的大型综合气候研究站的观测数据及全球的卫星数据，我们的研究首次揭示了地面气溶胶对云和降水的长期气候影响，并区分和识别出了在不同气象和云条件下的各种效应。其显著的长期气候影响、影响程度之大，都出乎意料。我们的研究发现在高气溶胶浓度的情况下，夏季强对流云的云厚比清洁大气情况下可高出50%，强降水显著增加，弱降水率显著减少，增加了旱涝出现频率！”

作为国外杂志的封面人物

参加温家宝总理的访美活动

该文发表后，被世界各地五千多家各类媒体以不同语言报道或转载。美国《Science News》、《Science Daily》、《Discovery》、《Earth》等就该研究做了长篇报道，采访了许多同行专家，受访者都对此研究发现给予高度评价。世界气候研究计划联合科学委员会主席T. Busalacchi评价说：“这项研究成果对于气候科学和可持续发展将产生重大影响。”美国著名的气候学家V.Ramanathan院士指出：“以往研究表明全球变暖会孕育极端天气，本研究指出另一可能原因，因此将我们带到一个新的方向。”普林斯顿大学GFDL实验室气候模式专家L.Donner认为：“这是第一个强有力的观测证据气溶胶对不同云产生不同影响。下一个挑战是如何在气候模式中模拟它。”

长期从事灾害研究的北京师范大学副校长史培军对此研究评论说，我国是一个气象灾害频发的国家，这项研究对我国科学防灾减灾，解决日益严重的气候变化问题、环境问题和水资源问题，以及制定可持续发展和水资源战略都具有重要意义，特别是对那些容易受到干旱和洪水等极端事件影响的地区，研究成果的意义更为显著。

讲台上，李占清愈讲愈振奋，仿佛讲的不是一个前沿科学，而是一个精彩纷呈的故事。这是一位怎样的学者？他有着怎样的经历？瞬间，他让我们对接下来的专访充满了期待。

求学路上，一颗执着的恒心

从众人簇拥的报告厅回到办公室的李占清眼神中少了几丝飞扬的神采，却多了几分淡定和从容。

“您一定从小就很优秀。”笔者说。面对这样一位声誉卓著的科学家，每个人都会这样猜测。李占清却笑着摇摇头：“其实大学里，我只能算上游生，并不是班里的学习尖子。”

那是什么让他驰骋气象科学界，斩获了一个又一个成果呢？

1979年，16岁的李占清考入了有“中国气象人才摇篮”美誉的南京气象学院（今南京信息工程大学）。当他扛着大行李箱、拎着脸盆走进校园的时候，他的勤学与善思就注定了他的人生轨迹会从这里发生改变，他一路走来所遇到的“贵人”、所取得的辉煌都与他身上的这两个特质息息相关。

年轻的李占清首先是一个勤学的人，学长介绍学习经验时他是最忠实的听众，定期的科技讲座和活动总有他的身影。他又是一个善于思考、喜欢思考的人，当时教过他本科课的徐祥德院士很欣赏他“打破沙锅问到底”的学习态度，鼓励他说“你适合做研究生”。他的研究生导师、知名小气候专家翁笃鸣教授自豪地说：“他一年的硕士研究在国内知名期刊发表了7篇论文，该记录至今在我校无人打破。”“翁教授是带我走进科学迷宫的引路人。”李占清深情地说。

毕业后，李占清来到国家气象中心。尽管有了“铁饭碗”，但心有多大，舞台就有多大，眼界逐渐打开的他渴望更广阔的舞台，渴望到国外接触最前沿的科学。在认识到英语水平的差距后，他每天下班后直至深夜就在办公室里苦学英语。一年多后，李占清被加拿大麦吉尔大学录取并取得奖学金，在时任国家气象中心主任的李泽椿院士特批下，毕业不到两年之限的李占清获得了留学资格。

聆听前科技部长徐冠华在访美期间对华人学者的讲话

远赴加拿大，生活上的不习惯很快就被课堂上的“新鲜事”取代了。在这里，李占清和很多来自中国的学生一样惊异地发现，老师上课时可以很随意地坐在桌子上跟学生聊天，而学生能随时把老师打断问问题，这在国内是无法想像的。刚开始他还有点诧异，但很快他就调整了自己的学习方法，融入这个氛围。不久他就成了一个能在课堂上把老师问得哑口无言的学生，也成了老师很欣赏的学生。比较国内外，他更习惯于国外的“启发”式教学，现在他也是这样授课的。

如果把才华比作利剑,那么勤奋就是磨刀石。尽管他的成绩优异，随之而来的博士论文选题却给了他当头一棒——选题没有通过。毕竟当时国内的水平跟国外的前沿研究有较大的差距，如何缩小这个差距，他说：“做研究没有捷径，一定要博览群书，对这个领域有全面的了解和把握。好比登山一样，只有登到顶峰，才能‘一览众山小’”。

为了“会当凌绝顶”，图书馆里，早上7点到晚上12点都能看到他伏案苦读的身影。他把自50年代以来的大气科学的主要文献基本都看了一遍，还做了评判，记录了每篇文章有哪些问题解决了，哪些问题没解决，哪些问题他有自己的想法，遇到不懂的问题还写信给作者请教。至今这些记录还被他珍藏着。在经过艰苦的跋涉之后，李占清已经能站得高、看得远，再选题和做研究的时候就比较得心应手了，用了4年，就以优秀的成绩和卓越的科研成果毕业了，而在这个领域，一般需要五年以上才能毕业。他几篇博士论文的文章也被广泛引用。

不管多么险峻的高山，总是为不畏艰难的人留下一条攀登的路。在这条路上，李占清博观而约取，厚积而薄发，沿途的风景变化万千，始终不变的是一颗好奇而探索的心。

天地两极，一篇时空的对话

2004年5月28日出版的美国著名学术刊物《Science》做了一组题为《大脑和国界！在美国的外国科学家》的专题报道，在当期杂志封面上，选择了三位在其它国家出生在美国工作的杰出科学家，其中有一个黄皮肤、黑头发，戴着眼镜的中国人，这个人就是李占清。他不满38岁就被美国马里兰大学从加拿大公务员位置直接应聘为终身正教授。

云、水汽、太阳能、天空、地面，在放眼天际的研究领域中，他完成了一篇篇跨越天地两极的时空对话。

地面·辐射·太阳能

太阳能是驱动天气与气候的原动力，全球到达地面太阳能有多少是大家都很关心的问题。在上世纪90年代以前，教科书中的全球平均地面吸收的太阳能是180瓦每平方米，李占清1993年经过研究把数字调整为157，实现了全球太阳能再分配自60年代以来的最大修改。

这个重大修正基于李占清的博士研究。以前对太阳能的估算大都基于地面有限站点的观察，传统的方法存在很多弊端，如观测费用高、时空覆盖有限、参数存在误差等。李占清开辟了一条新捷径，提出了一个使用简便、输入参数少、精度和计算效率高的卫星反演算法。

1995年，NASA/ERBE卫星项目负责人B.Wielicki博士在美国气象学会会刊撰文，用李占清的地面数据和卫星的大气顶数据重新绘制了这一大气科学领域最经典的地气能量交换图，发图发表在该杂志的封皮上，此后至今又有不同人用不同产品试图修改此数值，但最后的结果与他提出的数据基本一致。该数据被广泛用于许多国家的全球气候模式（GCM）的检验和改进工作上。

吸收·异常·云问题

从180瓦到157瓦，这一修改相当于大气温室气体加倍所引起的辐射能量变化的5倍多，在一定程度上引发了国际上有关云、水汽和气溶胶异常吸收的学术辩论，李占清一直参与其中，为缠绕大气科学界近半个世纪的云异常吸收问题划上了句点。

云和地球辐射收支是地球气候中最关键的分量，云辐射相互作用问题也是模拟气候变化中最不确定的要素。自上世纪50年代起，有关云能吸收多少太阳能一直争论不休。1995年在《Science》上由数十名美国科学家发表3篇文章声称，发现更大的“云异常吸收”问题，国际上许多GCM中心试图对模式进行重大调整。同年，李占清就在《Nature》上对此提出异议，认为差异的原因可能不是由于云，而是与大气中的其它被忽视（气溶胶）或错误处理的过程(水汽)有关，并发现主要差异发生在晴空大气。

该规模空前的科学辩论持续近十年，他自始至终深入参与，通过全面深入细致的理论和模拟研究，广泛的收集、分析全球卫星和地面资料及两次重大科学试验资料，李占清把许多有关的科学问题逐一阐述清楚，并找到了引起错误结论的各种原因，从根本上破解了这一长期缠绕大气科学界的难题。自从他2004年的一篇综述文章和在《Science》上的最后一次科学辩论，他的观点已被广泛接受，从此之后鲜见有关此类文章发表。从而避免了许多气候模式研究人员浪费大量时间和资源，对云辐射模式进行无效的修正。他的团队也首次利用全球被动卫星资料得到了云的三维结构，与后来的主动遥感结果吻合。

气候·降水·气溶胶

随着气候变化研究的深入，自90年代起持续至今，国际上掀起了气溶胶研究的热潮，李占清围绕气溶胶辐射效应、气溶胶-云-降水效应、气溶胶-气候效应、气溶胶参数观测与遥感等问题展开了全面的研究。他发现了气溶胶在热带森林和北部森林由于火灾可大大降低地面太阳辐射，增强大气吸收，而对大气顶能量平衡影响甚微，是较早呼吁应从三个层面研究气溶胶辐射强迫的少数科学家之一；他发现了“反Twomey”效应并扩展了此前广泛并接受的理论；他对气溶胶参数卫星遥感中所涉及的云探测、地表反射订正、气溶胶粒子谱分布和吸收订正等进行了系统研究，提出了解决办法。曾作为GEWEX国际卫星气溶胶产品评估工作组组长，同世界上主要的气溶胶专家合作对各类气溶胶产品进行深入细致的研究。他最新发现的气溶胶长期和全球的显著效应更将本研究推向一个新台阶。

森林·火灾·监测系统

森林火灾是危及全球的重大自然和人为灾害。传统的地面和机载火灾监测方法不仅费用昂贵，而且对观测者也十分危险。1995年，李占清在渥太华环境中心工作时，发现加拿大的森林资源虽然丰富但监测系统不完善，常因此造成巨大的损失。于是，他建立了全北美洲第一个集卫星数据采集、处理、定标、监测、制图、传播的业务遥感系统，在森林防火业务中发挥重大作用。该系统可在卫星过境2小时之内将全北美每1公里的火灾信息自动传送给政府、森林管理部门和公众。与传统的火灾监测比较，这项技术经济、实用而高效，因此得到了科学界和政府相关部门的高度评价，并荣获包括加拿大政府公务员最高奖、加拿大航空航天协会勋章等多项嘉奖。加拿大《公民报》发表编者按文章高度赞扬他作为华人科学家所取得的杰出成就，其科研成果被破格在国家图书馆展出。

大洋两岸，一腔赤子的热忱

“中国的科研要与国际先进水平接轨，要和世界对话”。推动大气科学，尤其是与国际前沿差距相对较大的大气物理、大气探测与遥感领域与世界接轨，一直是李占清的一个夙愿，为此，多年来，他不遗余力地奔走于大洋两岸。

组织召开国际气溶胶与气候高层论坛，2002，北京友谊宾馆

参加加拿大公务员颁奖仪式

2008年5月，十几个装满了最先进的美国大气观测仪器的集装箱运抵国内。这批先进仪器中，大多数中国尚无法制造，有些甚至很难买到，仪器价值逾千万美元，仅包机运费就高达50万美元。这些仪器是由李占清领导的大气辐射综合观测项目引进的。“美国能源部数家国家实验室用多年时间研制了这套先进的设备，对全世界科学家开放。那一年这套设备投入运行不久，申请的人很多，竞争很激烈。我生在中国，当然希望利用先进的仪器设备来做中国的研究。”最后，李占清与中科院大气物理研究所陈洪滨等联合申请的项目突出重围，成功将此大型流动气候试验室引进中国。此项目的实验费投入500多万美元，参加的工程技术人员有30多位，实验取得了多项突破。《Nature》杂志用长篇报导文章介绍了该研究项目所取得的科研成就。

此项目的实施也填补了我国大气观测的一些空白，如第一次得到了云层的垂直结构。李占清说：“国内非常重视气候变化研究，在气候观测站方面投入也很大。但相对来讲尖端仪器比较少。比如专门用于云探测的95GHz雷达，到现还没有，也买不到。通过该项目仪器的引进，有助于我们了解和研发这类仪器。”

说起报效祖国的旅程，时光要倒退到本世纪初。中国在经历了改革开放初期的粗放式经济增长后，科技瓶颈问题凸现，前所未有地重视前沿科技的发展。国家在召唤国外学有所成的游子。“国家现在很需要你们，希望你们能为我国的科技事业献计献策。”时任科技部长徐冠华到美国访问，在一次会议上深情地对久居海外的华人科学家说。李占清深受触动，先后申请获得了基金委国家杰出海外青年合作基金、重大国际合作基金、科技部973基础研究基金等。

自2001年以后，他每年多次回国开展合作研究，与国内多所大学和科研机构保持密切合作关系，包括在他的母校南京信息工程大学做海外兼职院长。2002年5月，李占清与北京大学、大气物理研究所共同组织举办了中美高层科技论坛，参会人员除许多同行资深科学家外，还包括科技部、基金委、科学院、气象局、美国宇航局、美国基金委等科技决策部门领导。李占清做了会议总结报告，阐述了气溶胶研究的重要性，建议国家增加该领域的科研投入。此后至今，他与许多国内同行学者又一起多次组织举办国际研讨会，推动气溶胶研究，如今国内在该方面的研究，已经如雨后春笋般地开展起来。

此外，李占清协助国内数所大学与科研单位建立了重点气候观测站和覆盖全国的气溶胶观测网络，领导开展重大科学实验，与国内学者（尤其是青年学者）合作在国际著名刊物发表了约40篇文章，包括两期美国地球物理协会《地球物理研究》专辑，比较系统地研究了中国气溶胶的物理、化学、光学特性及其对中国气候的影响。这些合作研究促进了卫星、地基、空基的全方位观测技术，推动了大气辐射传输、气溶胶、云和降水等核心物理过程的研究，培养了许多优秀人才。他们大多成为科技新星或骨干，有的担任重要领导职位。

更为重要的是，李占清看到许多杰出的海外华人科学家殷切地希望能为祖国效力却不知从何做起，决定利用与国内合作10多年的合作经验及在国外的广泛联系，动员组织一支涵盖气候系统研究各方面的海外队伍，与国内同仁们一起开展合作研究。他联合海外各有关领域10多名专家撰写了“发展中国国家气候研究平台提高气候预测和气候变化研究能力强化中国气候观测和模拟的海内外联盟”建议书，其中的目标之一就是建立全方位的合作伙伴关系，将国外最新的研究成果引进国内，并努力使国内的学生和青年学者接受前沿研究培训，为我国培养一批新一代优秀气候学家。

参加美国马里兰大学研究生毕业典礼（3名是李占清的学生）

这也是李占清作为“千人计划”回国工作的目标之一。他现在工作在由徐冠华院士领导的北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院，从事“云、气溶胶及其气候效应”这一国际难题的研究。这是一个按照国际标准采取新的组织模式和运行机制的研究院，其国际化的视野、人才队伍和前沿研究目标都跟李占清不谋而合。在这里，他将和研究院的同事们一同努力，当好科学与发展的纽带，把中国与世界紧紧联系起来，培养多学科交叉并具有创新能力的人才。

科学途中，一串探寻的脚印

李占清把科学研究形象地分为四类（步）：即走路、补路、修路和探路。走路，就是走别人所走过的路；补路，就是对别人研究的补充和完善；修路，就是按照别人的设计修路；探路，则是开拓别人没走过的路，是最具有创新性和挑战性的。而他，最想成为一名探路者。当然，补路、修路也是科学研究中不可忽视的工作。

要成为一名探路者，就要敢于挑战权威，超越前人。“如果事事循规蹈矩，墨守陈规，有可能什么都做不成。”在云吸收问题科学之争期间，33岁的李占清在一次前沿学术辩论会上作为反方代表，与包括美国科学院院士在内的五六个知名学者据理力争，几番辩论之后，美国一个获国家科学奖的资深院士对他说：“你完全说服了我，你是对的！”“学术辩论是科学发展的非常有效的推动机，在西方很常见，但在中国还比较缺乏这种气氛。”李占清感慨地说。

要成为一名探路者，还要坚持不懈，经得起挫折。李占清和他的学生曾有一篇文章，先后被同一杂志拒绝过3次，从首次投稿到最后发表共用了3年时间，期间他们从未改投其它杂志，也没有放弃或回避问题，而是针对审稿人提出的各种意见不断修改或据理辩论，最终发表后引起很大反响，曾蝉联该杂志最经常下载文章榜首。

“创新”是徐冠华院士在当部长前后的众多科技会议上讲得最多的词语。原基金委地学部主任周秀骥院士在历年的评审会上指出我国科学界面临的一个紧迫问题就是“原创性”。原始创新是衡量一个国家科技实力的“第一标尺”，只有找准原始创新的切入点和突破口，才能真正启动、推动我国的科技兴国战略。这犹如火山腹内涌动的“熔浆”，只有找到最佳的“喷薄口”，才能完成美丽壮观的火山喷发。

与北师大全球变化与地球系统科学研究院师生一起讨论问题

“中国是一个大国，更要做一个强国。我国科研工作者应力争在探路和修路方面做更多工作。”李占清是这样做的，也是这样期望他的团队的：大量阅读、发现问题、重点突破、敢于提出新见解。

后记

本文写作期间，正值联合国气候变化大会在南非德班举行。大会开始的前一天，微凉的德班海滩上来了一群身着绿色、黑色T恤衫的人，他们是国际扶贫与发展机构乐施会的代表团。不一会儿的功夫，大家就在沙滩上摆放好了一张餐桌和一份“菜单”牌。只是，餐桌上的盘子和杯子都是空的，而“菜单”上赫然在列的就是——“极端天气”！

几天之后，德班时间12月5日，联合国气候变化大会中国谈判团团长、国家发改委副主任解振华宣布“国家应对气候变化战略研究中心和国际合作中心”正式成立，它将为中国应对气候变化、发展低碳经济提供战略支持。

莫为浮云遮望眼，风物长宜放眼量。在气候变化成为全球瞩目的焦点之际，我们期待着李占清教授以及千千万万的气候科研工作者用他们不懈的追求，为我们生活于其中的环境拂去阴霾，亮出朗朗晴空。