燕归巢

刘贺

2015年2月10日，第十一批“千人计划”青年人才名单公示，北京大学物理学院大气与海洋科学系研究员（或助理教授）李婧的名字赫然在列。“其实回国是一个必然的结果，只是时间早晚的问题而已。”李婧如是说道。

2006年，从北京大学本科毕业的李婧，来到了哥伦比亚大学地球与环境科学学院。这一去，便是9年的时间。“尽管在美国待了9年，但其实我一直都知道以后肯定会回来的。”李婧说道，“不管是基于父母还是个人工作发展的原因，回国都是必然选择，缺的只是一个契机。”显然，“千人计划”青年人才就是这个契机。

9年积淀与薄发

提起“气溶胶”可能没有多少人熟悉，但是说到近年来时兴的热词——“雾霾”，却几乎尽人皆知。其实，天空中的云、雾、尘埃，工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟，采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘，人造的掩蔽烟幕和毒烟等都是气溶胶的具体实例。

“气溶胶的化学组成十分复杂，对气候会产生影响，但是目前为止又没有准确的答案，非常值得研究。”从小就热爱科学的李婧，对一切神秘的事物都非常地感兴趣，大学前最想报的专业是天文和考古学。尽管没有完成最初的梦想，但李婧仍然在现在的专业领域里找到了乐趣所在。而美国就是让她茁壮成长的“土壤”。

在哥伦比亚大学攻读博士期间，李婧主要在NASA（美国国家航空航天局）资深研究员与美国地球物理学会院士Andrew Lacis研究组进行气溶胶模拟、气溶胶辐射效应及卫星遥感方面的研究。她还建立了一套气溶胶参数化的优化系统，极大改进了GISS气候模式中的气溶胶气候场。同时利用卫星数据对沙尘、炭黑气溶胶来源进行分析，并发现了气溶胶变化与ENSO（厄尔尼诺循环）的关系。

在NASA研究所工作时，李婧还申请到了NASA博士后奖学金。2011年，从哥伦比亚大学博士毕业后，她就来到了NASA继续做博士后研究。这段期间，她还参与了Glory项目以及AVHRR气溶胶反演项目，并分析了气溶胶的长期变化趋势以及对气候的影响，取得了一系列创新性成果。

在气溶胶观测与模拟方面，李婧通过对多种气溶胶卫星观测数据的分析、比较与校验，发展了一套新的谱分析方法-Combined Maximum Covariance Analysis （CMCA），并首次将多种谱分析方法-PCA、MCA与CPCA应用到卫星数据校验中。与传统校验方法相比，谱分析方法有效地量化了不同卫星数据的优势与劣势，并将评估比较与气溶胶种类、来源和物理现象联系起来，为改进气溶胶遥感观测提供了重要依据。

同时，在对全球气溶胶（特别是吸收性气溶胶）的空间分布与长期变化趋势的研究领域，她利用三组不同卫星反演吸收性气溶胶指数（AAI）数据分析沙尘与炭黑的来源、季节变化与长期趋势，最后发现了新的沙尘来源；还发展了一个基于主成份分析的方法，首次将卫星观测到的平流层气溶胶信号与对流层气溶胶分离开来，以便更好评估人类活动引起的气溶胶变化；并应用三种不同方法得到对气溶胶变化趋势的可靠分析和估计。

针对气候模式中气溶胶参数化的改进方面，李婧建立了一套针对GISS全球气候模式（ModelE）的优化系统，利用变分法有效改进了气候模式中的气溶胶参数化，极大降低了模式结果与观测的误差，将模式气溶胶场的准确度提高近20%。这一系统已被用于ModelE的CMIP5实验以及多种其他实验中。

此外，她还使用多种卫星及地面观测数据对北美地表PM2.5含量进行估计和预测，用观测站数据对结果进行验证，并分析了主要误差来源，包括气溶胶的垂直分布以及云造成的卫星采样率降低的影响，为利用卫星观测大面积检测PM2.5提供了有效方法。同时，她还改进了AHVRR气溶胶光学厚度反演，将气溶胶吸收性与单色次散射反射率（single scattering albedo）的长期变化加入到反演程序中，改善了AVHRR反演的气溶胶长期变化趋势。

“美国的机会也很多，但是我一直都知道我是肯定会回国的。”尽管在美国学习和工作多年，李婧也取得了一些成绩，但她知道“总是要回家的，不管早晚”。2013年，李婧等待的契机终于到了。

回到起点

2013年冬，在参加美国地球物理学会年会时，李婧碰到了她大学时的系主任。“他告诉我系里在招人，也挺欢迎我们回去的。当时正好有青年‘千人计划，知道这个消息后开心得睡不着觉。”李婧笑着回忆，“其实当时还没开始申请，但感觉好像立刻就可以回国了一样。”

最后的结果自然不负众望，李婧成功入选了青年“千人计划”。离开了北京大学9年后，她又回到了母校。不过这一次，她是带着满满的抱负和希望回来。

北京大学大气与海洋科学系一直处于国内领先地位，并在若干方向取得了与国际水平相当的科研成果。目前，科研团队包括教授、副教授、特聘研究员近30人（教授10人，副教授7人，千人计划1人，青年千人、百人计划特聘研究员5人）。同时，气溶胶遥感及辐射领域一直是北京大学大气与海洋科学系的重点研究方向，现有教授和副教授4人（包括赵柏林院士）。回国后的李婧将与他们密切合作，在气溶胶遥感和辐射方向做出国际前沿的研究成果。根据北京大学的规定，“青年千人”可以指导博士和硕士研究生，李婧也希望能在未来两三年里建立起自己的研究小组。

“‘青年千人更多的是让我感觉到责任和压力，国家给我们提供了这么好的平台和起点，自然是希望我们能做好的成果来，所以我们必须得努力工作，不能浪费资源。”李婧说道，对于未来的工作计划，她也有明确的目标和方向。

东亚地区气溶胶浓度较高，且成分、分布和季节变化也很复杂，因而对东亚地区气溶胶特性的研究一直是很具挑战性的课题。回国后的李婧，科研重点也将放在全球尤其是东亚地区的气溶胶种类、分布与来源，遥感观测，以及对气候的影响等几个主要方面。充分利用之前对多组不同观测数据进行分析与校验的基础，应用多种卫星及地面观测研究东亚地区气溶胶的时空分布特征，尤其是气溶胶种类及混合的季节性变化。同时，她还将继续发展和改善利用卫星数据估计地表PM2.5含量的方法，实现大范围的实时PM2.5监控，将为更好地了解气溶胶来源及污染控制提供重要依据。

同时，在现有的气溶胶反演算法（如MODIS，MISR等）中，混合型气溶胶模型还很不完善，而东亚地区，特别是中国北方，复杂的混合型气溶胶占据主导，既有本地污染，又有外地输送的沙尘等，因而目前的气溶遥感观测胶产品在东亚地区仍存在较大不确定性。因此，在分析卫星数据的基础上，拥有AVHRR及Glory项目气溶胶反演经验的李婧，也将致力于气溶胶遥感观测与反演的研究。通过分析地面遥感及in-situ观测更好地了解不同气溶胶，特别是混合气溶胶的光学性质，从而得到跟实际更为接近的气溶胶模型，并应用在反演算法中。

“我身边刚回来的年轻老师，工作都非常地认真，周末和晚上基本都是在实验室，这很正常。”李婧说道，“科研工作肯定会遇到困难，但最终都会克服。在我看来，是否继续做科研、在什么方向进行研究，这些选择才是最困难的。所以一旦有了明确的方向，一切问题就都迎刃而解了。”