陳思宇，于沙塵中窺見世界

王晴

干燥、病菌、死亡，這與沙塵有關。

降水、營養、生命，這也與沙塵有關。

在許多人的印象中，沙塵總關聯著空氣污染，但在青年科技工作者陳思宇的認知里，沙塵是氣候系統里的重要組成。

在空氣中隨處可翻起的沙塵，作為大氣氣溶膠的重要組成，環繞在地表之上，成為吸收大氣輻射、冷卻地表的“陽傘”。升至空中，它會成為云的凝結核，影響降水量。而沉降到陸地或海洋中，它也能為一地帶來天然的肥料。

可以說，沙塵在空氣中的循環，正是地球的體表在呼吸。陳思宇的研究，便是要破譯沙塵在這場旅行中，如何與地球多圈層發生互動。

如今，觀察沙塵旅程近20年的她，正在數字世界里搭建著一個摹擬現實的沙塵模型。她耐心地細化著模型的運轉機制，在這一過程中，自然和人為活動，如何通過沙塵作用于氣候系統，逐漸變得清晰。

2024年3月，蘭州大學大氣科學學院教授陳思宇，獲得第十九屆中國青年女科學家獎。采訪中，她幾乎不提自己獲得的榮譽。談論起個人時，陳思宇似乎變成了一粒沙塵。她更愿意將自己的探索匯入一條科研的河流，無數人投身于此，一點點建起我們理解世界的脈絡。

復雜系統的沙塵

四周是一片沉默的黃沙。偶爾碰到的羊群，對于在塔克拉瑪干沙漠里跋涉多日的野外試驗工作者來說，也是一份特別的幸運。

孤獨，是深入野外的大氣科學家們面臨的第一課。

第一次進野外科考時，迎接陳思宇所在大部隊的，是兩名提前一個月進野外搜集數據的師兄。終日不見旁人，兩名師兄已在觀測時彼此聊盡了人生。語言成為不常用的工具，及至大部隊與他們會合時，他們連話都說不太通順。

那是2008年。在外部環境一片熱鬧之時，陳思宇記得的，是黃沙中無盡的孤獨。荒漠中通信信號差，沉默的觀測中，人們聽見最多的，是黃沙在風中講述自己的故事。

歷史上的沙塵，并不是生命的終結者，反而是孕育陸地生命的源頭。

在沙漠中央，空氣在熱力下抖出波紋狀，總被幻視成水分的流逝。人行走在其中，連發絲都覺得缺水。然而正是這份干燥，讓地表產生出松散的沙塵顆粒，隨風為下游區域帶來了能培育生命的土地。

260萬年前，在地殼運動中持續抬升形成的青藏高原，改變了亞洲大陸的地理形態，為亞洲大陸帶來了現代的季風系統。聳立的喜馬拉雅山脈，阻擋了印度洋吹來的水汽，讓原本便遠離海洋的亞洲內陸愈加干旱少雨。

在季風的吹刮下，亞洲內陸的地表沉積物逐漸被風化、剝蝕，變成大量干燥松散的沙礫。這些沙礫在碰撞中變得更為細碎，被地表的風吹揚起來，隨西風一路吹入中原。粉塵落到地面，積累而成中國農業文明的基礎—黃土。

可以說，在西風帶上吹拂千百萬年的沙塵，是促成文明誕生的機緣之一。黃土的主要成分與沙塵一致，均是二氧化硅。這一穩定的化合物讓土壤顆粒內部存在大量縫隙，這也為生物所需的礦物質和有機質提供了儲存空間。

由此，植物得以在這肥沃的土地上迅速生長，黃土地上的人類祖先，逐漸發展出耕種的技藝。物質來源的穩定，讓文明在此萌生與延續。

但夾雜在風里一路旅行的沙塵，來源龐雜，途經地區的濕度、風速、風向等因素，均會影響其走向。它的來處與去處，盡管與文明的誕生息息相關，卻仍是一個難以被準確把握的謎團。

古人用“捕風捉影”一詞，形容不可能之事。而陳思宇所研究的，正是要通過捕捉沙石等物質世界的碎屑，描繪出其隨風旅行的痕跡。

在她進入導師黃建平的團隊時，黃教授的團隊已在我國西北干旱半干旱區的氣候與環境觀測領域進行了數十年的積累。東亞沙塵的兩大源頭，塔克拉瑪干沙漠和戈壁沙漠，已化作密密麻麻的數據，被描摹在研究員們的計算機里。

但比數據更接近真實的，是背后隱藏的規律。

大氣科學需要處理的數據，往往是海量。在沒有計算機的時代，人們曾投入上百號人，花數月的時間計算特定某日的天氣預報，但仍難成功。在接近規律之前，科學研究需要無數次類似的實驗。這在現實的尺度上難以實現，團隊想到，用計算機建立一個沙塵模型，將觀測而來的數據導入其中，模擬一個人造的數字環境。

沙塵在空氣中的循環，正是地球的體表在呼吸。陳思宇的研究，便是要破譯沙塵在這場旅行中，如何與地球多圈層發生互動。

初入課題組的陳思宇接過了這個任務。“沙塵在局地產生，但它的影響是作用于全球的。像北非的沙塵，可以繞球輸送，并在輸送過程中通過改變輻射來改變空氣環流，進而影響北美和印度的降水。”

沒人能完整看到沙塵在這么大范圍內的旅程，甚至在當時，連蘭州每年的沙塵來源，都難以得到清晰與全面的解釋。通過模型，人們希望沙塵旅行的規律，將會變得更為直觀。

為何前進

接手沙塵數值模型建設時，陳思宇更多是跟著團隊的研究需要走。和直面自然的觀測相比，她對坐在計算機前整理數據談不上有太多喜愛。

理論世界的神秘之處在于，這條橫亙在表象之上的規律，人類只能無限接近，而難以完全掌握，但反而讓投身其中的人，更著迷于每一寸向前的可能。

根據前人估算，每年，東亞地區約有6億噸沙塵被吹至空中，其中20%被傳輸到我國內陸，50%向東走得更遠，一路被傳輸至韓國、日本、太平洋地區，最遠甚至抵達格陵蘭島。每年春夏，隨著西風增強，沙塵天氣總會如期造訪我國北部。研究沙塵氣溶膠的釋放、傳輸及其與天氣氣候相互反饋，對提高沙塵災害精細化預報，預防沙塵天氣引發的次生災害，最大限度降低人類生命財產損失至關重要。

早期，由于觀測方便及起沙量大，位于南疆的塔克拉瑪干沙漠，是重點關注對象。轉向數值研究后，陳思宇將海量觀測數據放入數值模型，進行東亞地區沙塵的起沙和傳輸路徑模擬。但在逐個輸入沙源數據時，陳思宇發現，塔克拉瑪干沙漠的傳輸量，與東亞沙塵的傳輸量之間有較大出入。

“沙塵的釋放是一個復雜過程，不是風一吹它就走了，它受各種地形條件及氣象條件的制約。”通過模擬，陳思宇發現，盡管塔克拉瑪干沙漠是東亞地區起沙能力最強的沙源，但在三山環繞的盆地之處，塔克拉瑪干沙漠的傳輸能力并不強。

由于其近地面以東風為主，且沙漠上空風速較小，2007—2011年的衛星遙感數據顯示，在起沙強烈的春夏兩季，塔克拉瑪干沙漠的沙塵在被風吹起后，實際向外傳輸量僅占三成。

對東亞沙塵傳輸貢獻最大的，是處于蒙古高原地區的戈壁沙漠。在模型模擬和遙感觀測數據的擬合下，陳思宇發現，戈壁沙漠雖起沙量弱于塔克拉瑪干沙漠，但由于其地勢較高，在頻繁的西風影響下，戈壁的沙塵總是高高揚起，隨后趁著猛烈的西風，遠距離輸送到東亞各地。簡單來說，在地形與氣候的便利下，戈壁的沙塵更容易向外旅行。

2017年，陳思宇團隊發表了這一基于衛星遙感數據的分析結果，首次詳細比對了東亞兩大沙塵源的釋放、傳輸和沉降過程，并解釋了其原因。這一分析，在后續2021年及2023年數次大型沙塵天氣中，均得到了觀測驗證。

在科研路上行走漸遠，陳思宇也逐漸意識到，擁有對現象的解釋力不僅關乎科研能力，也與話語權相關。

2021年3月，一場沙塵暴席卷我國北部，NASA官網有文章分析，這場強沙塵天氣可能源于中國西北。“當時，國際上許多觀點會基于塔克拉瑪干沙漠的釋放量大，不經考證地判斷沙源主要來源于我國，這是不對的。”陳思宇表示，通過數值模擬分析和圖像判斷，有證據證明這場沙塵主要來源于蒙古跨境輸送。

隨著國內防治荒漠化的工作有所進展，國內部分沙塵源已得到控制，外來沙塵源的影響正逐漸凸顯。“作為一名中國的大氣科技工作者，我們有責任通過自己的研究糾正國際上對我國氣候和環境問題的錯誤判斷。”

這并非出于指責。在科研人員看來，沙塵無國界。只有解釋更貼近現實，才能以更有效的方式理解與治理。

隨著模型精度的進一步調整，陳思宇團隊發現，不僅境外沙塵對我國環境影響的占比上升，非自然源的人為沙源，也成為了城市地區重要的沙塵來源。基于此，在研究了近8年自然沙塵的數值模擬后，陳思宇選擇轉向，扎進了來源更復雜、理論基礎更少的人為沙塵數值模擬研究。

無論是增加觀測戈壁沙漠的數據，還是補充細化人為沙源來源，這份不斷打磨模型的工作，幾乎沒有結束的一天。但驅使陳思宇走下去的原因越來越多。興趣和責任，均讓她難以停下腳步。

“科學探索是一場永無止境的探索之旅。已有知識之外仍是一片廣袤的未知領域，不僅令人敬畏，也充滿了人類試圖理解大自然運作方式的渴望。”在摸索規律的過程中，失敗與困難如此平常，以至于她想不起來是否有哪一次比較特別。但向前的信念，讓她甚少懷疑意義。“每一次失敗，我們都在離成功更近一點。”

眾行者遠

如沙塵自有軌跡一般，從一名科研工作者身上向后望去，往往也能看見一條精神的脈絡，在她身后延續。

帶領陳思宇入門的導師黃建平教授，常提的一句話是：“西部的事情，如果西部的科研工作者都不研究，誰來研究？”我國西北高原毗鄰兩大沙源區，地處氣候敏感的半干旱地帶，是一個絕佳的深入研究氣候變化與環境問題的場所。但由于遠離經濟與文化中心，在相當長一段時期內，這片土地上的氣象觀測數據與研究都處于稀缺狀態。

“當時，國際上許多觀點會基于塔克拉瑪干沙漠的釋放量大，不經考證地判斷沙源主要來源于我國，這是不對的。”陳思宇表示，通過數值模擬分析和圖像判斷，有證據證明這場沙塵主要來源于蒙古跨境輸送。

2003年，在國外工作十年有余的黃建平在其博士生導師丑紀范的感召下，回國任蘭州大學大氣科學學院首任院長。回國前，黃建平為NASA朗利研究中心高級研究員，與原單位相比，當時的蘭州大學大氣科學學院正處草創階段，且亟待發展相關基礎設施。

彼時，美國已有先進的超級氣象觀測站。黃建平回國后，決定在蘭州這一半干旱區亦建立一座具有國際水準的觀測站—SACOL，點位定于蘭州大學校內海拔1961米的萃英山上。有了一手的數據支撐，此后的研究才有基礎。

建站時，萃英山尚未修路，經費與人手均短缺，這座觀測站幾乎是工作人員和同學用木板和繩子捆著儀器，一點點步行將其“搬運”上山的。及至觀測站修好，由于上下山麻煩，駐站觀測的研究員往往在山上一待便是一個多月。陳思宇上山給他們送物資時，研究員端來了一盆黃瓜炒菜作午飯招待，這黃瓜被人特意去了芯。她原本以為是研究員講究，吃到口中才發覺，黃瓜已經放得纖維化，若非去芯，已難以下咽。

團隊里的人甚少提及辛苦，只是一次次重回觀測現場，密實地記錄數據。SACOL觀測站的數據，填補了我國西北地區氣溶膠、云、降水、陸氣相互作用等長期連續綜合集成觀測的空白，并為后續進一步揭示東亞氣溶膠傳輸路徑等研究，提供了數據基礎。

在剛步入科研現場時，陳思宇望著總是灰頭土臉想洗澡的前輩們，也曾不解：是什么值得他們樂此不疲？但真正走入這一捉摸不定的領域后，解謎的樂趣，也讓她不愿再多談辛苦。“在得到一些珍貴的數據或發現了一些規律時，它們帶給你的興奮感是遠超困難的。”

她希望將這種興奮延續下去。如今，陳思宇不僅是一名科研工作者，也是一名大學教授。她深知，科學研究依靠的不僅是塔尖的少部分天才，更需要無數熱愛科研的人，在各自的位置一點點筑起基石。

但執教以來，一個困惑逐漸縈繞在她內心。她發現，中學與大學教育之間似乎仍存在知識區隔，大氣科學的課堂上，許多學生是調劑而來，對這門專業的認知和想象都很少。

這一感受，在今年一次走入中學的科普活動中，得到了確認。在臨夏廣河第四中學，陳思宇發現，學生們對未來職業的想象仍與20多年前她讀中學時的想象相似，常見的醫生、老師、律師等職業頻現于學生們口中，但對于其他職業和專業，學生們知之甚少。科學停留在應試范疇，不少學生表露出對學習的迷茫。

曾經歷過科研樂趣發掘期的陳思宇知道，這源于學生們未曾有機會碰觸科學研究的大門。其實，身處這片干燥的土地，對沙塵的認知與感情，早已融入學生的日常經驗，即使陳思宇的課堂結束，仍有不少學生圍著她，詢問沙塵的旅行的相關問題。

面對這些求知的學生，陳思宇隱隱覺得后悔，為自己沒有更早地出現在中學課堂里，讓更多學生了解知識的樂趣。

和許多當代科學家不同，陳思宇的求學路徑幾乎一直圍繞著家鄉蘭州。生于斯也學于斯，她更清晰地感受到，處于發展階段的西部，不僅要向外吸引人才，更需要培養本地的人才，讓西部不再成為一個科研上的“邊緣”。“西部的面積很大，也需要很多人力來做貢獻。”

真正走入這一捉摸不定的領域后，解謎的樂趣，也讓她不愿再多談辛苦。“在得到一些珍貴的數據或發現了一些規律時，它們帶給你的興奮感是遠超困難的。”

她將自己的科學啟蒙歸結于幸運。中學時期，陳思宇所在的班級有一位對天氣現象飽含熱情的物理老師，在他的啟蒙之下，班上大多數學生開始感興趣于身邊的自然現象，陳思宇也在他的引導下，關注起身邊的沙塵氣候。

但如今，她深知更廣泛的科普工作不能依靠“幸運”，在貿然地作出選擇之前，學生們應當有更多機會了解自己未來的道路。“科普是個系統工程，它應讓大家理解自然科學的本質，希望在同學們未來的人生選擇中增添這一選項。”

在氣候變化和治理成效的影響下，吸睛的沙塵暴正在逐漸淡出公眾視線，但陳思宇知道，沙塵永不止息，而與它相關的話題，永遠需要有人來關注。

讓陳思宇安心的是，自己不是一個人在跋涉。在踏上科研道路之始，她已見到許多跋涉許久的前輩，仍癡心于討論氣候的細微變化。基礎學科的重大變革背后，是無數科學家于精細處進行的謹慎論證、緩慢推動。在這條接力前行的脈絡里，陳思宇投身的，是人類愚公移山般建立起的認知大廈。

“科學研究不是只適合于天才型選手。”這個大廈或許沒有完工的一天，但她知道，會有無數如她一般被純粹科學吸引的人致力于此，成為一塊托起下一步的基石。

在這條路上，除了興趣與耐心，她認為不應有更多的篩選標準。