燕歸巢

劉賀

2015年2月10日，第十一批“千人計劃”青年人才名單公示，北京大學物理學院大氣與海洋科學系研究員（或助理教授）李婧的名字赫然在列。“其實回國是一個必然的結果，只是時間早晚的問題而已。”李婧如是說道。

2006年，從北京大學本科畢業的李婧，來到了哥倫比亞大學地球與環境科學學院。這一去，便是9年的時間。“盡管在美國待了9年，但其實我一直都知道以后肯定會回來的。”李婧說道，“不管是基于父母還是個人工作發展的原因，回國都是必然選擇，缺的只是一個契機。”顯然，“千人計劃”青年人才就是這個契機。

9年積淀與薄發

提起“氣溶膠”可能沒有多少人熟悉，但是說到近年來時興的熱詞——“霧霾”，卻幾乎盡人皆知。其實，天空中的云、霧、塵埃，工業上和運輸業上用的鍋爐和各種發動機里未燃盡的燃料所形成的煙，采礦、采石場磨材和糧食加工時所形成的固體粉塵，人造的掩蔽煙幕和毒煙等都是氣溶膠的具體實例。

“氣溶膠的化學組成十分復雜，對氣候會產生影響，但是目前為止又沒有準確的答案，非常值得研究。”從小就熱愛科學的李婧，對一切神秘的事物都非常地感興趣，大學前最想報的專業是天文和考古學。盡管沒有完成最初的夢想，但李婧仍然在現在的專業領域里找到了樂趣所在。而美國就是讓她茁壯成長的“土壤”。

在哥倫比亞大學攻讀博士期間，李婧主要在NASA（美國國家航空航天局）資深研究員與美國地球物理學會院士Andrew Lacis研究組進行氣溶膠模擬、氣溶膠輻射效應及衛星遙感方面的研究。她還建立了一套氣溶膠參數化的優化系統，極大改進了GISS氣候模式中的氣溶膠氣候場。同時利用衛星數據對沙塵、炭黑氣溶膠來源進行分析，并發現了氣溶膠變化與ENSO（厄爾尼諾循環）的關系。

在NASA研究所工作時，李婧還申請到了NASA博士后獎學金。2011年，從哥倫比亞大學博士畢業后，她就來到了NASA繼續做博士后研究。這段期間，她還參與了Glory項目以及AVHRR氣溶膠反演項目，并分析了氣溶膠的長期變化趨勢以及對氣候的影響，取得了一系列創新性成果。

在氣溶膠觀測與模擬方面，李婧通過對多種氣溶膠衛星觀測數據的分析、比較與校驗，發展了一套新的譜分析方法-Combined Maximum Covariance Analysis （CMCA），并首次將多種譜分析方法-PCA、MCA與CPCA應用到衛星數據校驗中。與傳統校驗方法相比，譜分析方法有效地量化了不同衛星數據的優勢與劣勢，并將評估比較與氣溶膠種類、來源和物理現象聯系起來，為改進氣溶膠遙感觀測提供了重要依據。

同時，在對全球氣溶膠（特別是吸收性氣溶膠）的空間分布與長期變化趨勢的研究領域，她利用三組不同衛星反演吸收性氣溶膠指數（AAI）數據分析沙塵與炭黑的來源、季節變化與長期趨勢，最后發現了新的沙塵來源；還發展了一個基于主成份分析的方法，首次將衛星觀測到的平流層氣溶膠信號與對流層氣溶膠分離開來，以便更好評估人類活動引起的氣溶膠變化；并應用三種不同方法得到對氣溶膠變化趨勢的可靠分析和估計。

針對氣候模式中氣溶膠參數化的改進方面，李婧建立了一套針對GISS全球氣候模式（ModelE）的優化系統，利用變分法有效改進了氣候模式中的氣溶膠參數化，極大降低了模式結果與觀測的誤差，將模式氣溶膠場的準確度提高近20%。這一系統已被用于ModelE的CMIP5實驗以及多種其他實驗中。

此外，她還使用多種衛星及地面觀測數據對北美地表PM2.5含量進行估計和預測，用觀測站數據對結果進行驗證，并分析了主要誤差來源，包括氣溶膠的垂直分布以及云造成的衛星采樣率降低的影響，為利用衛星觀測大面積檢測PM2.5提供了有效方法。同時，她還改進了AHVRR氣溶膠光學厚度反演，將氣溶膠吸收性與單色次散射反射率（single scattering albedo）的長期變化加入到反演程序中，改善了AVHRR反演的氣溶膠長期變化趨勢。

“美國的機會也很多，但是我一直都知道我是肯定會回國的。”盡管在美國學習和工作多年，李婧也取得了一些成績，但她知道“總是要回家的，不管早晚”。2013年，李婧等待的契機終于到了。

回到起點

2013年冬，在參加美國地球物理學會年會時，李婧碰到了她大學時的系主任。“他告訴我系里在招人，也挺歡迎我們回去的。當時正好有青年‘千人計劃，知道這個消息后開心得睡不著覺。”李婧笑著回憶，“其實當時還沒開始申請，但感覺好像立刻就可以回國了一樣。”

最后的結果自然不負眾望，李婧成功入選了青年“千人計劃”。離開了北京大學9年后，她又回到了母校。不過這一次，她是帶著滿滿的抱負和希望回來。

北京大學大氣與海洋科學系一直處于國內領先地位，并在若干方向取得了與國際水平相當的科研成果。目前，科研團隊包括教授、副教授、特聘研究員近30人（教授10人，副教授7人，千人計劃1人，青年千人、百人計劃特聘研究員5人）。同時，氣溶膠遙感及輻射領域一直是北京大學大氣與海洋科學系的重點研究方向，現有教授和副教授4人（包括趙柏林院士）。回國后的李婧將與他們密切合作，在氣溶膠遙感和輻射方向做出國際前沿的研究成果。根據北京大學的規定，“青年千人”可以指導博士和碩士研究生，李婧也希望能在未來兩三年里建立起自己的研究小組。

“‘青年千人更多的是讓我感覺到責任和壓力，國家給我們提供了這么好的平臺和起點，自然是希望我們能做好的成果來，所以我們必須得努力工作，不能浪費資源。”李婧說道，對于未來的工作計劃，她也有明確的目標和方向。

東亞地區氣溶膠濃度較高，且成分、分布和季節變化也很復雜，因而對東亞地區氣溶膠特性的研究一直是很具挑戰性的課題。回國后的李婧，科研重點也將放在全球尤其是東亞地區的氣溶膠種類、分布與來源，遙感觀測，以及對氣候的影響等幾個主要方面。充分利用之前對多組不同觀測數據進行分析與校驗的基礎，應用多種衛星及地面觀測研究東亞地區氣溶膠的時空分布特征，尤其是氣溶膠種類及混合的季節性變化。同時，她還將繼續發展和改善利用衛星數據估計地表PM2.5含量的方法，實現大范圍的實時PM2.5監控，將為更好地了解氣溶膠來源及污染控制提供重要依據。

同時，在現有的氣溶膠反演算法（如MODIS，MISR等）中，混合型氣溶膠模型還很不完善，而東亞地區，特別是中國北方，復雜的混合型氣溶膠占據主導，既有本地污染，又有外地輸送的沙塵等，因而目前的氣溶遙感觀測膠產品在東亞地區仍存在較大不確定性。因此，在分析衛星數據的基礎上，擁有AVHRR及Glory項目氣溶膠反演經驗的李婧，也將致力于氣溶膠遙感觀測與反演的研究。通過分析地面遙感及in-situ觀測更好地了解不同氣溶膠，特別是混合氣溶膠的光學性質，從而得到跟實際更為接近的氣溶膠模型，并應用在反演算法中。

“我身邊剛回來的年輕老師，工作都非常地認真，周末和晚上基本都是在實驗室，這很正常。”李婧說道，“科研工作肯定會遇到困難，但最終都會克服。在我看來，是否繼續做科研、在什么方向進行研究，這些選擇才是最困難的。所以一旦有了明確的方向，一切問題就都迎刃而解了。”