仰望星空 腳踏實地

胡敬

生態(tài)學和氣象學分別屬于生命科學與地球科學，是兩門古老的學科，起源可追溯到亞里士多德和泰奧弗拉斯托斯。近幾十年來，隨著全球環(huán)境變化的挑戰(zhàn)和人類面臨的生存環(huán)境危機愈加嚴峻，一個融合了生態(tài)與氣象的新興交叉學科——生態(tài)氣象學應運而生，并迅速發(fā)展。

作為中國氣象局“應用氣象研究計劃”首席科學家、全球變化研究國家重大項目（原“973”計劃）首席科學家、中國氣象科學研究院副院長周廣勝扛起了中國生態(tài)氣象學科的大旗，瞄準多圈層相互作用的生物-物理-化學-管理過程與定量描述、生態(tài)氣象災變過程識別與災害風險管理、多時空尺度相互作用與耦合機理進行深入研究，致力于開發(fā)惠及全球生態(tài)保護與高質量可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)氣象數值模式以及生態(tài)氣象監(jiān)測預警評估技術。

從南京農村里懵懂的“小孩司令”，機緣巧合地步入氣象科學的殿堂，周廣勝用半生時光致力于生態(tài)氣象理論與技術研究；他立報國之志、學報國之能、建報國之業(yè)，實現中國生態(tài)氣象研究由國內走向國際的重大跨越。

初窺門徑：從“小孩司令”到“氣象學新兵”

1965年出生于南京的周廣勝，打小在高淳農村長大。周廣勝小時候的成績并不好，但他性格直率，是村里村外有名的“小孩司令”，身邊總有“小孩兵”。

初一的時候，周廣勝物理、化學都只考了58分，回家被父母責備；第二年，班里60人按成績分成四個小組，周廣勝毫無意外地被分到了成績最差的第四組，還成了第四組的小組長。結果，這件事情被自己的“兵”拿來嘲笑他。這大大地刺激了周廣勝的自尊心，他開始發(fā)奮學習，并逐漸找到了學習的竅門。兩個月后，他的成績就已經達到了第一組的水平，并成為全班考取初三/高中的十五人之一。善于總結的周廣勝還發(fā)現，每次背誦之前先大聲呼喊一下，有助于將自己的情緒平靜下來，進入到更佳的學習狀態(tài)中。

上初三后，為了讓自己少做小動作，第一天上課時他就坐在了第二排，在老師的眼皮底下聚精會神地聽課；上課的時候，為了跟上老師思路，他總是快速記錄，不在乎筆跡潦草，等晚上回家后再重新認真整理筆記。而到了考試前，他卻要把筆記全撕掉，以此來告誡自己，知識是要裝進腦袋里的。

高二分班時，周廣勝的文科考了全年級的最高分，老師動員他去報文科班。周廣勝卻執(zhí)拗地認為，“學好數理化，走遍天下都不怕，這不是老師天天都在說的嗎？”

1983年，周廣勝參加高考。學校老師鼓勵年級前三名報考清華北大。周廣勝沒聽，另兩名同學也沒聽。結果，三人一個考了軍醫(yī)大學，另一個和周廣勝一起考進了南京大學（以下簡稱“南大”）。在周廣勝看來，南大離家近。

盡管已經過去將近40年，當年的經歷卻仿佛歷歷在目，成為他青春時代的美好記憶。

周廣勝考了529分，志愿填報的是南大化學系與數學系，但沒錄取上，他服從調配，誤打誤撞地被分到了氣象學系天氣動力學專業(yè)。中國的氣象學是新中國成立前在竺可楨先生的領導下才逐步走上了發(fā)展道路，20世紀80年代時，氣象科研力量仍較弱。本科4年學習，不僅讓周廣勝愛上了氣象科學，也逐漸在氣象學科研究中初窺門徑，成長為氣象研究領域的一名“新兵”。

1987年，周廣勝被免試推薦到中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所（時稱“中國科學院林業(yè)與土壤研究所”）攻讀生態(tài)學專業(yè)碩士學位，導師是生態(tài)氣候室的朱廷曜研究員，主要從事農田防護林氣象研究。

我國東北、西北和華北地區(qū)風沙災害十分嚴重，嚴重影響了當地的生態(tài)環(huán)境和農業(yè)生產。1978年11月，經中國政府批準，開始興建“三北”防護林體系建設工程，被稱為綠色長城。科學管理和發(fā)揮這些防護林體系的綜合效益需要建立系統(tǒng)的評價理論與技術。也正是在20世紀80年代，針對東北地區(qū)風沙災害，中國科學院林業(yè)與土壤研究所籌建了生態(tài)氣候研究室。

農田防護林的核心功能就是減弱風力和緩解風沙災害。但此前的防風效應研究多集中在單條林帶或網格，且以對觀測結果的定性描述或統(tǒng)計分析為主，難以用于大面積農田防護林網的規(guī)劃、設計、評價與管理。

網格化的防護林建設有著很深的學問，既要考慮林帶最佳的防風效應，又要最大限度地減少林帶的脅地效應。因此，農田防護林建設究竟是采用長方形還是正方形？長和寬的比例多少才是最佳？所建林帶又該如何實現林、草、灌木的有機結合？

帶著這些問題，周廣勝去了北京，在北京大學力學系的風洞實驗室里，通過模型測算防護林的防風效應。到1989年，在前期艱辛實驗的基礎上，他們繼續(xù)與北京大學展開合作，周廣勝跟著導師在吉林乾安的農田防護林中連續(xù)蹲守、觀察了整整45天。他們在林外建立了11米高塔，在農田防護林內立起19米的高塔，同時利用渦度相關系統(tǒng)和系留氣球等先進觀測技術，結合農田防護林內部與外部的加密氣象觀測資料，開展農田防護林防風效應的對比觀測、農田防護林地區(qū)邊界層結構與防護效益機制研究，并發(fā)展農田防護林防風效應評價模型。

這是周廣勝將氣象與生態(tài)結合起來的第一個生態(tài)氣象科研項目。他的第一篇論文《林帶阻力系數與透風系數的關系》獲1992年中國科協首屆青年學術年會衛(wèi)星會議-遼寧省首屆青年學術年會優(yōu)秀論文一等獎，碩士論文《林網化地區(qū)近地面層的湍流特征研究》獲中國科學院院長獎學金優(yōu)秀獎，博士論文《區(qū)域性農田防護林網的動力效應研究》獲中國科學院院長獎學金特別獎。

他基于長期的野外系留氣球、渦度相關觀測和風洞模擬實驗，創(chuàng)新性地從湍流譜特征揭示了林網防風效應機制在于對大尺度渦旋的破碎作用，發(fā)現林網地區(qū)形成了新的大氣邊界層結構，而其擾動邊界層內風速遵守對數分布規(guī)律且不受距林帶遠近影響。在此基礎上，他提出了基于新的大氣邊界層風速評價區(qū)域性防風效應的新觀點，發(fā)展了林帶阻力系數理論模型和大面積農田防護林地區(qū)區(qū)域性防風效應評價模型。成果獲中國科學院自然科學獎二等獎以及第三世界科學組織網絡和第三世界科學院的農業(yè)獎。

登堂入室：從“防風固沙”到“氣候-植被關系”

事實上，早在20世紀中期，隨著生態(tài)學與氣象學研究的深入，人們就認識到植被與氣候存在著密切的關系。特別是，隨著全球環(huán)境變化的挑戰(zhàn)和人類面臨的生存環(huán)境危機愈加嚴峻，一個旨在研究以植被為核心的生態(tài)系統(tǒng)與氣象條件之間相互作用的交叉學科生態(tài)氣象也應運而生。20世紀80年代中期以來，一系列重大國際科學研究計劃的實施，包括國際地圈-生物圈計劃（International GeosphereBiosphere Programme，IGBP，1985-2002）、全球碳計劃（Global Carbon Project，GCP，2002—2014）和未來地球計劃（Future Earth，2014—2023）等，極大地促進了生態(tài)氣象學科的發(fā)展。一方面，全球氣候模式發(fā)展要求用數學方法描述大氣與陸地景觀的交界面以及陸地與大氣之間的能量和物質交換過程，這些過程受植被生態(tài)系統(tǒng)的葉面積指數和氣孔導度等的調節(jié)，推動了大氣科學家從地球物理研究領域擴展到生物地球物理研究領域；另一方面，陸地生態(tài)系統(tǒng)管理關注的空間尺度也從局地向區(qū)域甚至全球拓展，也更加關注天氣、氣候以及氣候變化等不同時間尺度的影響。2002年，中國氣象局出臺的《關于氣象部門開展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與信息服務的指導意見》，昭示著生態(tài)氣象的科研與業(yè)務布局的開始。而黨的十八大報告提出大力推進生態(tài)文明建設，要求生態(tài)與氣象工作者密切配合，以提升生態(tài)文明建設科技保障能力，這一頂層設計也極大地推進了生態(tài)氣象學科的發(fā)展。

盡管已在“生態(tài)氣象”領域小有成就，但博士畢業(yè)后何去何從，周廣勝仍面臨著艱難抉擇。生態(tài)氣象的學科交叉融合在中國相對滯后，也讓氣象學科班出身的周廣勝備感“尷尬”。幸運的是，受到時任中國科學院植物研究所所長張新時院士的青睞，周廣勝來到北京，跟隨張新時院士做生物學專業(yè)的博士后，主要開展植被-氣候關系研究。

1994年，周廣勝抓住機會，作為骨干參與了國家自然科學基金委員會啟動的首個全球變化重大項目“中國陸地生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的反應模式研究”，并主持專題“對全球變化反應的植物群落學特性研究”。通過這個項目，一舉改變了外界對他“氣象行、生態(tài)不行”的看法。

植被生產力是生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指標，在國家自然科學基金面上項目“用于氣候預測的中國氣候-植被模型研究”中，為實現植被生產力氣象監(jiān)測評價，周廣勝發(fā)展了新的自然植被生產力模型，解決了國際著名Chikugo模型在干旱、半干旱地區(qū)的不適用性。這一模型還被國內知名期刊冠名為“周廣勝-張新時模型”。

在這一模型基礎上，周廣勝研制了生態(tài)氣象監(jiān)測評估預警業(yè)務系統(tǒng)，用于院士咨詢項目和青海省氣象業(yè)務，這在三江源生態(tài)環(huán)境綜合治理中發(fā)揮了關鍵決策支持作用。

植被對氣候變化的適應性與脆弱性評估是生態(tài)文明建設與決策的重要依據。周廣勝建立的植被生態(tài)氣象保障服務工程技術體系，不僅發(fā)展了植被對氣候變化適應與脆弱評價理論與技術，也為國家提供了應對氣候變化和生態(tài)文明建設規(guī)劃的技術和決策支持，其成果還獲得了中國氣象學會大氣科學基礎研究成果獎一等獎。

氣象與生態(tài)，生態(tài)與氣象，周廣勝的科研曾一度在“夾縫中”生存，但卻奠定了其在生態(tài)氣象學這一交叉學科中的基礎，而無論是氣象還是生態(tài)，或者在生態(tài)氣象研究領域，他已登堂入室，漸至佳境，最終厚積薄發(fā)。

爐火純青：從“數值模式”到“多尺度機制”

1995年，周廣勝擔任中國科學院植被數量生態(tài)學開放研究實驗室副主任。隨后兩年，他相繼前往美國蒙大拿大學陸地生態(tài)系統(tǒng)數值模擬實驗室、美國俄勒岡州立大學森林科學實驗室進行訪問交流，了解學習國外科研機構在生態(tài)氣象數值模式和生態(tài)氣象監(jiān)測預警評估與應對技術方面的研究成果。

1997年回國后，他歷任中國科學院植物研究所植物生態(tài)學與生物多樣性保育中心研究員、副主任，中國科學院植物研究所“全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)”研究組首席研究員，植被數量生態(tài)學重點實驗室副主任，中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所所長。自2008年至今，周廣勝擔任中國氣象科學研究院研究員、副院長。

1993年至2013年的近20年時間里，周廣勝帶領研究團隊相繼完成了包括“用于氣候預測的中國氣候-植被模型研究”“水熱-生物-土壤養(yǎng)分綜合影響的土壤呼吸作用觀測與模擬”“全球變化的中國東北森林-草原樣帶研究”“中國東北樣帶典型生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的過程與機理”“中國東北典型植被-大氣相互作用的綜合觀測與模擬研究”等國家自然科學基金面上與重點項目，以及全球變化研究國家重大研究計劃項目“全球變化影響下我國主要陸地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性與適應性研究”等。

以植被為核心的陸地生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應與適應是當今國際社會普遍關注的科學問題，周廣勝研究組將宏觀的氣候-植被關系與微觀的植物生態(tài)生理過程相結合，從植被地理分布/作物種植分布與生產力兩方面系統(tǒng)研究了陸地生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應與適應，創(chuàng)新性地組織并開展了中國東北樣帶（NECT）這一國際全球變化陸地樣帶前沿研究。

全球變化陸地樣帶是國際地圈-生物圈計劃（IGBP）全球變化研究中最引人注目的創(chuàng)新之一，而中國東北樣帶是IGBP在全球啟動的首批四條樣帶之一，也是采用空間代替時間獲取全球變化相關信息并實現不同尺度過程耦合的重要方法。

他與合作者基于樣帶選擇標準，提出了中緯度半干旱區(qū)以降水梯度變化為主要影響因子的中國東北樣帶及其關鍵科學問題。在基金重點、杰青和科技部重大項目等支持下，利用國際先進的氣象和生態(tài)觀測模擬系統(tǒng)（渦度相關系統(tǒng)、地面和星載高光譜、星載多光譜、紅外增溫模擬技術等），創(chuàng)建了集多因子控制實驗、原位模擬實驗、長期定位觀測、樣帶定位考察、遙感監(jiān)測和模型模擬于一體的氣候變化對植被多尺度影響的立體監(jiān)測體系，填補了我國植被多尺度變化觀測數據的空白，實現了從無到有、由國內走向國際的重大跨越，被作為全球變化研究范例在全球推廣。他從分子、植物生理生態(tài)、個體到生態(tài)系統(tǒng)、甚至區(qū)域層次，闡明了氣候變化各因子單獨及其聯合作用影響植被多尺度的碳氮代謝及其分配的新機制，發(fā)現氣候變化影響植被的機制在于改變了葉片氮化合物組分，填補了高溫和干旱聯合影響的研究空白，發(fā)展了氣候變化對植被碳氮關系影響的多尺度模式；闡釋了氣候變化對植被生產力的綜合影響機理，明確了決定植被地理分布的氣候因子及氣候臨界值，構建了具有自主產權的氣候-植被分類模型，發(fā)展了耦合生物-物理-化學-管理過程的陸地生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)模型，定量評估了典型陸地生態(tài)系統(tǒng)和國家尺度陸地的碳收支、碳固定潛力及其變化趨勢，為國家應對氣候變化和溫室氣體管理提供了科學依據，獲國家科學技術進步獎二等獎。他研發(fā)了生態(tài)文明績效考核氣象條件貢獻率評價系統(tǒng)，正在國家氣象中心及全國31個省（市、區(qū)）業(yè)務推廣應用。

品學端正、作風正派、學風嚴謹……這是多次獲得國家和省部級科研獎項時，同事們對周廣勝的評語。作為中國氣象局“應用氣象研究計劃”首席科學家、全國生態(tài)氣象專家組組長及國家杰出青年科學基金獲得者、中國科學院“百人計劃”和全球變化研究國家重大科學研究計劃項目首席科學家，周廣勝數十年來發(fā)表論文500余篇，其中被SCI收錄200余篇。

他主編主講的中國科學院大學研究生課程“全球生態(tài)學”兩次被評為校級優(yōu)秀課程，近30年來培養(yǎng)研究生和博士后70余人；他被聘為世界氣象組織農業(yè)氣象學委員會管理組委員和主席顧問，先后40余次應邀作國際會議學術報告，為推進國際氣候變化政策與規(guī)劃制定做出重要貢獻。

星光不問趕路人。從初窺門徑的氣象人，成長為生態(tài)氣象研究領域內執(zhí)牛耳的科學家，至誠至樸的周廣勝仰望星空，腳踏實地，在自己的道路上耕耘不輟，無怨無悔。

專家簡介

周廣勝，1965年生，現任中國氣象科學研究院副院長、二級研究員、博士生導師；是國家杰出青年科學基金獲得者、中國科學院“百人計劃”獲得者、“新世紀百千萬人才工程”國家級人選和中國氣象局應用氣象研究計劃首席科學家。

同時，他還是世界氣象組織（WMO）農業(yè)氣象學委員會（CAgM）第15和16屆會管理組成員；國際地圈-生物圈計劃中國全國委員會常務委員（CNC-IGBP）；全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)工作組組長（GCTE-CNC-IGBP）；亞洲通量指導委員會（AsiaFlux Steering Committee）委員；中國科協聯合國環(huán)境咨詢委員會委員（WGUNEC-CAST）；中國氣象學會理事；中國生態(tài)學學會常務理事；生態(tài)氣象專業(yè)委員會主任；《植物生態(tài)學報》《自然資源學報》《應用氣象學報》等期刊的副主編；《科學通報》《氣象學報》《應用生態(tài)學報》等刊物的編委。

迄今為止，他主持全球變化研究國家重大科學研究計劃原“973計劃”項目（1項）；國家杰出青年科學基金（2項）、重點基金（4項）、面上基金（3項）；第二次青藏高原綜合科學考察研究專題（1項）、原“973”項目課題（4項）以及原“863”專題；中國科學院碳專項和創(chuàng)新工程項目、公益性行業(yè)（氣象、農業(yè)）科研專項經費；中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計劃系統(tǒng)性重大項目等20余項。發(fā)表論文500余篇，其中SCI論文200余篇，主編和合作專著15部。已經培養(yǎng)碩士、博士和博士后70余名。曾獲第三世界科學組織網絡和第三世界科學院農業(yè)獎（1項），國家科技進步獎二等獎（3項），中國科學院自然科學獎二等獎（1項），中國技術市場金橋獎（1項），中國氣象學會大氣科學基礎研究成果獎一等獎（1項）以及中國科學院院長獎學金特別獎和優(yōu)秀獎各1項。