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埋首气候数据19年,面对质疑,中大大气人走出了中国经验

大气传媒采访组 中山大学 2020-02-12

当地时间2018年12月15日,卡托维兹气候大会在波兰闭幕。谈判之路并非坦途,但人类依然在不断向前。


“气候谈判,归根到底还是科学支撑。”李庆祥教授对此看得很通透。气候谈判绝非坐而论道,怎样巧妙的辩白都抵不过确确凿凿的数据。从提出全球变暖学说,到说服全人类共同行动,气候学家用了整整三十年来回应各界质疑。

 

李庆祥教授讲解均一化研究


从国家气象局到中山大学大气科学学院,李庆祥教授埋首数据瀚海,求索变化之理,已近二十年。


直到前段时间,第六届邹竞蒙气象科技人才奖名单揭晓,李庆祥教授的名字赫然在列,他和他的气候数据均一化研究,才又一次回到公众的视野。

 

“邹竞蒙气象科技人才奖”每两年颁发一次,每次获奖不超过六人,旨在表彰气象科技创新宣传等领域有突出贡献的学者


提起邹竞蒙先生,李庆祥教授的言语间充满了敬仰与钦佩:“他是中国气象现代化建设的奠基人,也是国际气象合作的倡导者,他的一生都奉献给了气象现代化事业。” 从苦读报国的延安自然科学院学员,筚路蓝缕的中央气象局局长,到众望所归的世界气象组织(WMO)主席,邹竞蒙先生的传奇人生,是上个世纪中国气象对西方艰难追赶的一段缩影。2000年,新世纪黎明正好。青年李庆祥进入中国气象局工作,与邹竞蒙先生擦肩而过,未能得缘相见。


一段新的征程就此开始,要走的路,还很漫长。


  筚路蓝缕,以启山林  


流动的水没有形状,漂流的风找不到踪迹,可万千气象却能归结于浩瀚数据;透过纷繁的信息,把握自然的脉动,这便是气象工作者的使命。


任何研究的开展都离不开观测佐证与数据支持,李庆祥教授所从事的工作,便是为气候变化研究提供数据基石。用业内的话说,它属于“Fundamental Science”。

 

原始观测数据还需经过复杂处理才能成为气候序列产品


如何用气象站描述一个区域的气象要素?如何排除周边环境对气象数据造成的影响?“环境是会变化的,原本是郊区的地方建上了高楼,建在这里的气象站也会受到一定影响。1997年北京气象站迁到现址,年均温记录就下降了0.8℃。即便在同一地点,船只记录的海温也要比浮标高一些。”这些在全球、半球尺度下很难看出的“细微”偏差,却会为区域性气候变化研究带来颠覆性的误导。在全球气候变暖的研究日益“精细化”的今天,这些误差绝不能再被忽视,“气候数据均一化”势在必行。

 

外滩气象信号塔见证了百年中华沧桑巨变


李教授这样定义“均一化”:将气候数据中,由于非气候因素(如仪器变化、环境变化、人为干扰)导致的系统性偏差去除,而保留其中真实的气候变化特征的过程。

 

对前述北京观象台数据的均一化处理


20世纪初,学界开始注意到气象数据的“非均一性”问题。到了80年代,Tom Karl博士率先开始建立均一化气温数据集的尝试,此后美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的Tom Karl团队、美国航空航天局(NASA)的James Hansen团队和英国气候研究中心(CRU)的Phil Jones团队分别建立的三套全球陆地气温数据集,在相关领域呈现鼎足之势。

 

均一化气候数据研究三位前辈,左起依次为Tom Karl,James Hansen和Phil Jones


与之相伴的是八十年代全球气候变化研究的兴起。自1988年成立联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)以来,我们熟知的全球变暖研究大多都建立在这三个团队的成果之上。他们的数据集成为了全球气候变化的“基准”。

 

全球变暖的结论大多基于均一化气温数据集


2009年,与李庆祥教授有师友之谊的Phil Jones陷入“气候门”泥沼当中,反对者公开质疑CRU均一化气温数据集的技术处理和研究结论,“全球变暖怀疑论”甚嚣尘上,原本被寄以厚望的哥本哈根气候大会随之不欢而散。

 

变暖怀疑论者认为现有气候序列都不足信


“应该承认,全球数据集在描述区域气候变化时有时并不准确,一套高精度的全球气候数据集需要全球科学家的共同努力和参与。可我国均一化研究却长期没有突破性成果。”这一声叹息,是那一代人共同的无奈。2013年美国政府短暂停摆,国家级业务单位无法正常获取全球数据,气候研究随之受到波及。


这更让他警醒:中国人要有自己的拳头数据集,科学界和社会公众要有更好的全球数据集!


 青春热血,家国情怀

  

刚刚来到国家气象中心,满腔热血的青年李庆祥就被选为骨干去主持科技部支持下的中国气候资料均一性研究项目。但关心他的师长前辈也直言,国内还没有均一化订正的任何经验,研究路上将是坎坷重重。


青年李庆祥并未气馁,通过对当时资料情况和国际上相关技术方法的系统调研,他深信,自主研发中国均一化数据集的条件已然成熟,这一切绝非空中楼阁。他从海外引进了二项回归技术等先进方法,又结合中国观测实际进一步优化,一头扎进了浩如烟海的气候数据当中。

 

浩如烟海的数据,暗含世物变化之理


2006年,我国首个均一化气温数据集就此问世,国内媒体争相报道,学术机构多次引用,一时间被学界内外寄以厚望。可年仅33岁的第一完成人李庆祥却没有因此居功。


他从未想过止步于此。想进一步研究极端天气气候事件,就一定要求高精度数据集完成由“月”到“日”,甚至到“时”的升级,想解决由此伴生的随机性快速增加的问题并非易事,这也是各国气候学家一直没有解决的难题。下一个目标,便是建立中国均一化逐日数据集。


2013年,中国、加拿大、澳大利亚气候学家通力合作,首创均一化逐日数据集,这一成果获得全球同行的共同认可。2015年,李庆祥应Tom Karl前辈之邀在美国国家气候资料中心做专场报告,向世界分享中国经验。


不忘初心,继续前行  


“气候门”事件暴露了既往数据集中存在的许多问题。有了中国数据集的成功经验,李庆祥又向全球均一化数据集发起了挑战。2014年世界气象组织WMO/CCl研讨会上,他向气候学界公布了自己的全球气候数据集计划。


不同于过去将全球数据统一订正的做法,李教授提出了应当兼顾区域与全球气候变化准确性。新的方案很快得到了大家的一致认可,他与国内外科学家携手研制发布了一套站点更全、区域性数据质量更优的全球数据集,有力补充了过往三套数据集中遗留的空白。


有了均一化数据,很多疑问便迎刃而解。增暖停滞趋势是否存在?会不会是城市热岛造成了气候变化的错觉?百年观测缺失的数据又该怎样插补?李庆祥教授带领的项目组又做了很多工作以回应学界对全球气候变暖的质疑。

 

增暖停滞似乎存在,但人们更多感到的是:更热的夏天,更冷的冬天

 

改革开放四十年,深圳发生了翻天覆地的变化。对深圳的研究证明城市化对变暖的贡献不会超过10%

 

1952-2014年中国年平均气温距平,可以看到气候变暖的趋势


2018年,均一化领域首个专业期刊《Homogenisation Journal》创刊,李庆祥教授是六位创刊编辑中唯一的亚洲专家。谈及气候数据未来的发展,李教授意味深长地说:“气候数据的再处理是非常基础的工作,然而基础绝不意味着简单,随着气候变化研究的不断深入和精细化,必将发挥越来越重要的作用。”


  良师益友,诲人不倦  


“雄关漫道真如铁,而今迈步从头越”。


来到中大之后,李庆祥教授依托大气科学学院这一平台,将研究重心放到多模式预报检验,粤港澳大湾区城市化研究及全球和区域气候变化观测、物理学及其不确定性等方面;同步开设《气候与人类文明》通识课程,坐看千年文明兴衰;筹划开设《气候和气候变化观测》课程,开坛授业启迪后辈。


作为学者,他兢兢业业,一丝不苟;作为师长,他诲人不倦,教化万千桃李。


严谨认真,一丝不苟,充满智慧与理性,那便是学生眼中的李教授。为学生修改一篇学术文章,甚至是一幅海报,李教授都会从排版到措辞,一字一句仔细推敲,不容得半点差错。


和蔼可亲、温文尔雅,谈吐幽默风趣,这同样是学生眼中的教授。空闲时,他会和学生一起出行,游山水,赏美景,其乐融融;也常常邀请学生来家中小聚,聊大气,唠家常,热闹温馨。在李教授的引导下,大家互相关心,互相帮助,异乡漂泊,确如亲人。擅长烹饪的师兄师姐会带上自己做的佳肴与大家一起分享;有人过生日时,大家会齐聚一堂,送上生日蛋糕,唱起生日贺曲,诉说最真挚的祝福。

 

李庆祥教授和他的学生


初到大学的李庆祥,花了不少精力利用邀请报告、学术会议等向人们解释气候数据领域的科学内涵和独特魅力。在他的引领下,越来越多的学生开始接触相关研究,不断有新的力量加入其中。


地理方向出身的朝莉雅,今年刚刚考取了李庆祥教授的跨专业博士生。“我本科没有接触过这个领域,很多基本概念都不甚了解,所赖教授一直在为我解疑答惑。一边讲,一边在白板上画图,力求简洁明了。这样听着,很快就懂了。”在前辈们的照拂下,朝莉雅很快融入了这个集体,也为均一化研究带来了许多跨学科观点。“我希望能将遥感技术和我们的研究结合起来,这也是我们的优势所在。”


春兰秋菊,各擅胜场。学生们各有各的特点,温馨和睦的大家庭呈现出绚丽的色彩。如何让这个集体发挥出最大的能效呢?李教授因材施教,使学生扬“个性之长”。面对内向细心的学生,他便要求按时反映研究情况,即使工作繁忙,李教授依然会抽出时间认真审阅并给予反馈,借此调动学生的积极性。“即使是深夜,他也会立即回复信息。”忆及此事,朝莉雅依旧感慨不已。

 

李庆祥教授为学生讲解要点


“把视野放在全球,而不是局限于国内。”他常常如是叮嘱。在李教授的引荐下,同学们结识了许多业界前辈,拓宽了视野,也获得了更多学习资源。十九年前初出茅庐的他也是这样,在师长的鼓励下走向了更广阔的天地。


谈到如何指导自己的学生,李教授表示,“keep controversy alive.”他一直鼓励学生尊重不同观点,提出不同的声音,在科研过程中执着探索、勇于创新,有自己的想法。项目研究中,学生们果然能够各尽所能。


“新竹高于旧竹枝,全凭老干为扶持。”李教授的倾心栽培与学生们的勤奋努力,使 “和而不同”的项目组越走越远。


  尾声  十九年后

 

年少志高的热血,白手起家的无奈,筚路蓝缕的艰辛,九转功成的欣慰。十九年很短,十九年很长。从京都议定书,到巴黎协定,再到卡托维兹气候大会,中国气候变化研究逐渐从幕后走向台前。


教授依旧年轻,依旧壮志凌云。“出走半生,千帆历尽,归来时仍是少年”。下一个十九年,世事又会如何?


水晶奖杯铭刻着邹竞蒙先生的身影,它就在一边静听这风风雨雨。


临别前,我们问道:


“您所做的这些研究,哪一项贡献最大也最令您满意?”


“套用一句俗词,我希望是下一个。”


我们相视莞尔。这是一代代大气人的风骨与情怀。

 

李庆祥教授担任中山大学大气科学学院学生模拟气候大会评委




本文为中山大学新媒体优秀推文展播作品









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来源:大气科学学院

采写:刘嘉睿、崔书航、潘婷、梁彩霞

摄影:崔书航、刘嘉睿

部分图片来源于网络

编辑:罗志豪

责任编辑:唐艳丽

初审:李劲峰、陈诗诗

审核发布:漆小萍


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