西北大地上的干旱抗爭者——記中國氣象局蘭州干旱氣象研究所

本刊記者 胡 敬 特約通訊員 傾繼祖

有這樣一群人，他們幾十年如一日，埋頭于干旱氣候研究，一心奉獻，不求回報；有這樣一個團隊，他們同心協力，刻苦攻關，為中國的干旱事業做下不可磨滅的貢獻。他們是默默無聞的科研工作者，卻身系國家農業生產和社會經濟的發展；他們是淡泊名利的科學探索者，卻創造出一個又一個輝煌的成就。他們是西北大地上的干旱抗爭者，更是中國干旱氣候變化的幕后守護者。

他們就是中國氣象局蘭州干旱氣象研究所（以下簡稱“干旱所”）的全體科研人員，一群可敬又可愛的幕后英雄。正是因為有了他們，干旱所才一天天地發展壯大，枝繁葉茂；正是因為有了他們，干旱所才能為國家做出如此多的貢獻，頻獲嘉獎。

立足西北，服務全國

作為面向基本氣象系統和社會服務的國家級公益類專業氣象科學研究所，干旱所是國家氣象科技創新體系的組成部分和現代氣象業務體系的科技支撐力量。成立40年來，它的主要任務是面向干旱氣象科技發展的國際前沿，緊緊圍繞國家、地方社會經濟發展和現代氣象業務體系建設的需求，開展干旱防災減災和干旱氣候變化的應用研究、應用基礎研究和技術開發，重點解決我國干旱氣象業務發展中急需的科技前沿和重大關鍵科技問題，為國家社會經濟發展做出重要貢獻。它雖然立足于大西北，卻服務著全國的農業生產。

干旱所前身是成立于1974年的甘肅省氣象科學研究所，2001年作為中國氣象局“一院八所”之一，開始進行科研體制改革，實行理事會領導下的所長負責制，建立起“開放、流動、競爭、協作”的新型管理模式和運行機制，2004年通過了國家科技部首批改革試點單位的改革目標驗收。自2008年以來，干旱所通過不斷深化改革，進一步提升了對我國干旱監測預警業務技術和國家抗旱減災提供科學決策服務的科技支撐能力。建所40年來，干旱所一直緊緊圍繞干旱的防災減災和干旱氣候變化的國家需求，根據干旱氣象服務中的科技問題，開展應用研究、應用基礎研究和技術開發，它的重點研究方向一直是干旱監測預警預測、干旱氣候變化與影響和干旱氣象災害研究等三個方面。其中，干旱監測預警技術及其應用研究包括干旱發生發展規律及其預測技術研究、重大干旱事件的監測預警和決策服務研究和3S干旱監測方法研究；干旱氣候變化及其影響研究包括氣候變化與干旱時空分布關系研究，干旱氣候變化對農業、水資源的影響評估和對策研究和干旱致災機理研究、干旱陸面過程研究等；干旱氣象災害研究包括干旱氣象災害的分布特征和變化規律研究，干旱氣象災害的影響評估與對策研究和干旱衍生災害的發生機理及其監測預警預報技術研究等。現如今，干旱所已經成為人才突出、設備先進、科研成果豐富的干旱氣象科技研發中心了。

眾所周知，干旱是所有自然災害中影響因素最為復雜、監測和預警預測最為困難的自然災害之一。目前，干旱是制約我國西北地區農業和生態文明建設的關鍵自然因素。在全球變化的背景下，極端干旱氣候事件發生頻率和強度呈顯著增加趨勢。西北干旱災害造成的經濟損失高達GDP的4%～6%，嚴重制約著社會經濟發展和生態文明建設。干旱所的科研人員們都非常明確干旱災害的可怕性，也更堅定了自己身上的使命感，在甘肅，他們甘于寂寞，不問名利，埋頭于研究，一待就是十多年。天道酬勤，正是他們的堅持和執著，也正是他們的勤奮和努力，才造就了干旱所今日的耀眼成績。截至到2013年底，干旱所共主持各類科研項目278項，其中，國家科技攻關計劃項目1項、國家科技支撐計劃項目課題2項，“973”（預研）項目課題專題3項；國家自然科學基金重點項目1項、面上項目20項；行業專項3項，其它科技部、財政部項目7項；科研項目經費共計12209.85萬元。截至2013年，干旱所共發表論文1682篇，出版專著12部，其中在SCI、SCIE、EI等檢索期刊論文151篇，核心期刊論文1080篇，獲國家科技進步獎二等獎1項，獲省部級科技獎勵14項（二等獎10項，三等獎4項）。

二十余載磨一劍，亮遍神州

2014年1月10日，由干旱所主持完成的“中國西北干旱氣象災害監測預警及減災技術”項目獲得了2013年度國家科技進步獎二等獎。對于干旱所來說，這個獎項的獲得是一個值得銘記的歷史性的時刻。該獎項屬國內省級氣象部門首創，同時也屬國內干旱氣象災害研究領域的首創，填補了我國省級氣象部門和干旱氣象災害研究領域無國家科學技術進步獎的兩項空白。人們看得見的是獎項帶來的榮譽，看不見的卻是獎項背后的許多不為人知的艱辛。

從1990年到2010年，該項目先后用了20年時間，由干旱所聯合南京信息工程大學、中國科學院寒區旱區環境與工程研究所和國家氣候中心等49個科研院所、高校和業務單位，依托18個國家級及其它類型的課題接力，傾注了數百名科技人員的心血。

20年的時間，在歷史的長河中或許短如一瞬間，但干旱所的科研人員們卻是伴著項目一起成長，從青春年少到不惑之年，把青春和心血全部灑在了這里。如今，他們的付出終于有了回報，他們的刻苦鉆研換來了西北重大氣象干旱事件預測準確率提高10%左右，準確預測了1997年、1999年、2000年、2007年和2010年西北東部嚴重干旱，為各級政府及有關部門提供了及時有效的氣象服務，提升了氣象干旱及其衍生災害的監測、預警水平和服務效益。不僅如此，大型稱重式蒸滲計和人工增雨抗旱決策指揮系統分別推廣應用到蒙、陜等7省（區）及新、滇等4省（區），為干旱監測以及抗旱減災提供了重要技術手段。此外，該項目還圍繞西北干旱氣象災害形成機理、監測與預警，及其對農業生產的影響和減災技術，開展了系統深入的研究與成果應用推廣，取得了一系列的創新性成果。

首先，此項目揭示了西北干旱形成和演變的機理，提出了西北干旱形成的物理模型，發展了西北干旱預測理論。它不僅揭示了青藏高原熱狀況影響西北干旱的物理機制，并由此建立了青藏高原熱狀況與西北區干旱的內在聯系，為西北干旱監測預警提供了重要的理論支撐，還創造性地發現了形成西北干旱典型流型的四種途徑。在此基礎上，它還首次提出了我國西北干旱與北半球主要干旱區的遙相關系。通過研究發現西北區干旱具有獨特的沿大圓路徑遙相關波列結構，發現干旱從北非開始、到阿拉伯、到中亞、再到中國西北的年代際東傳趨勢。不僅如此，通過研究，項目組還發現西北干旱與臺風活動和梅雨有密切聯系：臺風活動、長江中下游梅雨是西北區東部干旱預測的強信號。而厄爾尼諾的出現（即加強期）成為西北地區東部干旱的一個強信號。這首次將影響西北干旱的海溫異常區域擴展到整個北太平洋，發現除赤道中東太平洋外，還有兩個海區，即西太平洋副熱帶海區和日本以東海區，其海溫異常同樣與西北地區旱/澇有著密切聯系。氣象學家陶詩言院士認為，該成果“對干旱強信號、西北地區干旱氣候災害診斷方面，取得了較大突破”。

其次，此項目開發了西北干旱監測新技術，創建了適用于西北地區干旱監測的新指數，建立了西北干旱監測預警業務服務系統，顯著提高了干旱監測和預警能力。基于降水和蒸發的相對變率，項目組創建了適合于西北地區干旱監測的K指數，該指數消除了由于各地降水、蒸發量級不同而產生的影響；建立了以徑流量為要素的內陸河灌溉區徑流量Z指數，實現灌溉區的干旱監測和評估；綜合運用歷史文獻、樹木年輪、河流流量、內陸湖泊水位等資料，重建了1470～2008年西北地區極端干旱事件序列，認識了重大干旱事件的分布規律，為干旱監測提供了重要的理論依據。氣候變化研究專家丁一匯院士指出，該成果“填補了我國西北極端干旱災害氣候研究的一個空白，對研究我國和東亞氣候與環境變化具有重要的意義。”除此之外，項目組還研制了我國氣象部門第一臺大型稱重式蒸滲計，技術指標達到國際同類設備的先進水平，并揭示了干旱與其主要衍生災害--沙塵暴的相互作用機理，認識了干旱對沙塵暴起沙機制和沙塵傳輸的影響特征，發展了適合西北干旱環境特征的沙塵天氣數值預報系統GRAPES_SDM，使西北沙塵天氣的預報準確率達到了85%～90%，實現了沙塵暴預報的精細化和定量化。此成果在西藏和新疆等區域得到業務化應用。在此基礎上，科研人員又自主研發了基于網絡結構的“西北干旱監測預警業務服務系統”，該系統對不同的干旱監測方法、預警、預測指標和物理模型進行了科學集成，并可依托區域內氣象站網和試驗基地，對區域內干旱信息進行實時收集、快速處理、有效管理、及時發布和災后評估。

再次，項目組發現了干旱半干旱區陸面水分輸送和循環的新規律，為干旱化機理研究和改進區域氣候模式提供了重要認識。一是對干旱半干旱區露水的形成規律取得了新認識。試驗發現，干旱半干旱區降露水對陸面水分收支的貢獻十分顯著，能達到降水量的20%左右。二是認識了干旱區近地面層水分輸送機制的獨特性。研究表明，臨近綠洲的荒漠近地面層普遍存在大氣逆濕和負水汽通量現象，并且大氣逆濕和負水汽通量出現頻率并不完全一致，所以臨近綠洲荒漠近地面層具有特殊的水汽負梯度輸送特征。三是發現了綠洲獨特的自我維持機制及其對周圍荒漠的顯著影響。綠洲對其下游荒漠陸面水分過程影響范圍與綠洲空間尺度大致相當，影響程度約為平均值的1/4；并且發現了綠洲白天逆溫層對蒸發的抑制作用和臨近綠洲的負水汽通量對陸面水分的貢獻等是有利于綠洲自我維持的良性水分循環機制。

最后，項目組還研發了水源涵養型國家重點生態功能區-祁連山空中云水資源開發利用技術，提出了山地云物理氣象學新理論，建立了人工增雨抗旱作業指揮系統，為祁連山區人工增雨作業提供了核心技術。在此基礎上又研發了作業條件自動報警和網絡化管理的人工增雨抗旱作業指揮系統。該系統實現了增雨作業條件的自動判識和抗旱需求的綜合判斷，生成人工增雨作業指導產品并通過網絡自動發布，提高了人工增雨抗旱決策指揮的科學性和自動化水平。

此外，該項目所取得的創新性成果還有很多，如此多科研成果的誕生都是科研人員用心血換來的。20年，背后的艱辛恐怕我們常人難以想象，也只有真正經歷過的他們才明白個中的滋味。

展望未來，斗志昂揚

無論再輝煌的成績都會成為過去，未來的成績還需要不斷地堅持奮斗，干旱所的科研人員都深刻地明白這一點。因此，他們從來沒有停止過鉆研和探索，他們要用自己的智慧和汗水去創造更加引人矚目的未來。

在記者采訪中，干旱所有關負責人提到，他們從來沒有滿足過現狀，一直在路上，且已經制定了未來的總體發展目標。在未來5年，干旱所將堅持“需求牽引、瞄準前沿，以用為本、效益為先”的原則，建立起政策措施保障得力的科研成果轉化應用的有效機制，充分發揮科技成果的應用效益，切實推動我國干旱氣象相關業務的發展，為國家抗旱減災科學決策提供有力支撐。以《中國干旱氣象科學試驗計劃》為框架，加強干旱形成機理和干旱監測、預測、預警及評估技術研究，重點在干旱監測預警預測、干旱氣候變化及其影響和對策以及干旱氣象災害等領域的研究取得明顯進展，在我國重大干旱形成機理及其監測預測關鍵技術研究方面取得重要突破，產生一批在國內外有重要影響的科技成果，明顯縮小我國與國際領先水平的差距。以“固本強基、適度外延，定位明確、共建共享”為原則，到2016年末，基本完成設備先進、功能完善的干旱半干旱區不同下墊面綜合觀測試驗基地建設任務；在干旱半干旱以外區域，建成以大氣—土壤—植被之間水分循環為核心的干旱氣象聯合觀測試驗基地。加強干旱氣候變化與減災重點實驗室建設，充分發揮實驗室開放合作平臺作用。以“國際視野、創新思維、團隊意識、敬業精神”為原則，建成由“雙百”計劃人選等高層次人才為團隊領軍，著力打造以干旱監測預測預警技術和干旱氣候變化影響研究為重點方向的兩個中國氣象局科研創新團隊。在未來5～10年，干旱所將建設成為專業特色突出、科研水平一流、支撐業務有力、國內知名且國際上有影響的干旱氣象科技研發中心和人才培養基地。

在對外交流合作方面，干旱所實行開放合作的辦所方針，大力構建科研合作平臺，拓展研究領域，不斷加強對外學術交流和科技合作，廣泛吸納國內外最新研究成果，提升科技競爭力和創新力。干旱所以甘肅省干旱氣候變化與減災重點實驗室為跨部門和跨行業開放合作平臺，以中國氣象局干旱氣候變化與減災重點開放實驗室為區域開放合作平臺，以蘭州國際環境蠕變研究中心為國際開放合作平臺，以國家級博士后科研工作站和干旱氣象災害碩士點為人才培養合作平臺，并設立干旱氣象科學研究基金，面向國內外相關科研機構進行開放合作研究。

經過40年的發展歷程，在不斷的科研磨礪下，干旱所早已相當成熟。可對他們來說，未來的路還有很長。在未來，他們將緊緊圍繞國家干旱防災減災和干旱氣候變化應對的現實需要，以現代氣象業務發展需求為導向，挖掘國家干旱、區域氣象業務服務中的科學問題和關鍵技術難題，同時緊跟干旱氣象科技的國際前沿，為國家經濟發展創造更璀璨的明天。