放眼宇內觀風云 拂去陰霾亮晴空——訪北京師范大學“千人計劃”國家特聘專家、氣候與衛星遙感學家李占清教授

本刊記者 葉瑞優 石麗云

放眼宇內觀風云 拂去陰霾亮晴空
——訪北京師范大學“千人計劃”國家特聘專家、氣候與衛星遙感學家李占清教授

本刊記者 葉瑞優 石麗云

北極融化，地球隨之進入冰河期，象征高度現代文明的美國紐約瞬間變成了冰封的城市，人們紛紛被凍死在雪地里……出現在美國影片《后天》中的這一幕，正越來越頻繁地展現在我們面前：澳大利亞、巴西洪災，美國暴雪，阿根廷干旱，極端天氣席卷全球。實際上，不光今年，不知從何時起，異常天氣在全球大肆“發威”，持續干旱、超強颶風、暴雪以及猛烈的冰雹襲擊，都在告訴我們氣候形態正變得越來越難以捉摸。

極端天氣背后是什么原因？它們之間有關系嗎？

聆聽現場，一場前沿的洗禮

“灰霾、風暴、干旱、洪澇，它們有關聯嗎？”2011年11月17日下午，北京師范大學曾憲梓樓報告廳內，國際知名氣候學家、北京師范大學“千人計劃”特聘專家李占清教授也在問同一個問題。此刻，這個能容納數百人的報告廳里坐滿了來自校內外的聽眾，大家都被講臺上學者飛揚的神采所吸引。

“當然有關聯！”李占清一邊給大家演示著PPT，一邊說，聲音不大但卻清晰有力。“灰霾，就像我們今天的天氣一樣，用肉眼看就是灰蒙蒙的一片，但用顯微鏡的話，可以看到形態各異的顆粒物，這就是氣溶膠……它的來源既有自然過程，也有人類活動。其中主體是天然的，如沙塵暴、海鹽粒子、雷暴引起的森林火災等；人類活動也會貢獻氣溶膠濃度，如人為破壞環境帶來的塵埃、工業生產產生的硫酸、硝酸粒子等。全球來講，氣溶膠是隨著大氣環流的變化而變化的，它是影響氣候變化的主要因素之一。”

臺上的學者，瘦削的面容洋溢著對科學的愛好與追求，黑框眼鏡遮不住的是兩眼的光芒與自信。他曾是美國氣象領域最年輕的正教授，曾作為在美國工作的外裔科學家代表而刊登在美國《Science》雜志的封面；從取得博士學位至今20年間，在國際著名雜志上發表160多篇科學論文，包括4篇《Nature》、《Science》、70多篇《J.Geophy. Res.》等文章，被SCI雜志引用三千多次；在大氣、氣候、環境、衛星遙感等領域的國際學術大會上數十次做特邀報告。他的研究成果通過美國《紐約時報》、加拿大《環球郵報》、澳大利亞《國家廣播公司》、中國《人民日報》等數千家國內外知名媒體報道，產生廣泛的社會影響。

今天，筆者有幸在現場親聆李占清教授的最新研究成果，就在4天之前，這一成果發表于《Nature》地學雜志，揭示了空氣質量可影響云和降水及旱澇災害。“利用美國南部大平原地區十年的大型綜合氣候研究站的觀測數據及全球的衛星數據，我們的研究首次揭示了地面氣溶膠對云和降水的長期氣候影響，并區分和識別出了在不同氣象和云條件下的各種效應。其顯著的長期氣候影響、影響程度之大，都出乎意料。我們的研究發現在高氣溶膠濃度的情況下，夏季強對流云的云厚比清潔大氣情況下可高出50%，強降水顯著增加，弱降水率顯著減少，增加了旱澇出現頻率！”

作為國外雜志的封面人物

參加溫家寶總理的訪美活動

該文發表后，被世界各地五千多家各類媒體以不同語言報道或轉載。美國《Science News》、《Science Daily》、《Discovery》、《Earth》等就該研究做了長篇報道，采訪了許多同行專家，受訪者都對此研究發現給予高度評價。世界氣候研究計劃聯合科學委員會主席T. Busalacchi評價說：“這項研究成果對于氣候科學和可持續發展將產生重大影響。”美國著名的氣候學家V.Ramanathan院士指出：“以往研究表明全球變暖會孕育極端天氣，本研究指出另一可能原因，因此將我們帶到一個新的方向。”普林斯頓大學GFDL實驗室氣候模式專家L.Donner認為：“這是第一個強有力的觀測證據氣溶膠對不同云產生不同影響。下一個挑戰是如何在氣候模式中模擬它。”

長期從事災害研究的北京師范大學副校長史培軍對此研究評論說，我國是一個氣象災害頻發的國家，這項研究對我國科學防災減災，解決日益嚴重的氣候變化問題、環境問題和水資源問題，以及制定可持續發展和水資源戰略都具有重要意義，特別是對那些容易受到干旱和洪水等極端事件影響的地區，研究成果的意義更為顯著。

講臺上，李占清愈講愈振奮，仿佛講的不是一個前沿科學，而是一個精彩紛呈的故事。這是一位怎樣的學者？他有著怎樣的經歷？瞬間，他讓我們對接下來的專訪充滿了期待。

求學路上，一顆執著的恒心

從眾人簇擁的報告廳回到辦公室的李占清眼神中少了幾絲飛揚的神采，卻多了幾分淡定和從容。

“您一定從小就很優秀。”筆者說。面對這樣一位聲譽卓著的科學家，每個人都會這樣猜測。李占清卻笑著搖搖頭：“其實大學里，我只能算上游生，并不是班里的學習尖子。”

那是什么讓他馳騁氣象科學界，斬獲了一個又一個成果呢？

1979年，16歲的李占清考入了有“中國氣象人才搖籃”美譽的南京氣象學院（今南京信息工程大學）。當他扛著大行李箱、拎著臉盆走進校園的時候，他的勤學與善思就注定了他的人生軌跡會從這里發生改變，他一路走來所遇到的“貴人”、所取得的輝煌都與他身上的這兩個特質息息相關。

年輕的李占清首先是一個勤學的人，學長介紹學習經驗時他是最忠實的聽眾，定期的科技講座和活動總有他的身影。他又是一個善于思考、喜歡思考的人，當時教過他本科課的徐祥德院士很欣賞他“打破沙鍋問到底”的學習態度，鼓勵他說“你適合做研究生”。他的研究生導師、知名小氣候專家翁篤鳴教授自豪地說：“他一年的碩士研究在國內知名期刊發表了7篇論文，該記錄至今在我校無人打破。”“翁教授是帶我走進科學迷宮的引路人。”李占清深情地說。

畢業后，李占清來到國家氣象中心。盡管有了“鐵飯碗”，但心有多大，舞臺就有多大，眼界逐漸打開的他渴望更廣闊的舞臺，渴望到國外接觸最前沿的科學。在認識到英語水平的差距后，他每天下班后直至深夜就在辦公室里苦學英語。一年多后，李占清被加拿大麥吉爾大學錄取并取得獎學金，在時任國家氣象中心主任的李澤椿院士特批下，畢業不到兩年之限的李占清獲得了留學資格。

聆聽前科技部長徐冠華在訪美期間對華人學者的講話

遠赴加拿大，生活上的不習慣很快就被課堂上的“新鮮事”取代了。在這里，李占清和很多來自中國的學生一樣驚異地發現，老師上課時可以很隨意地坐在桌子上跟學生聊天，而學生能隨時把老師打斷問問題，這在國內是無法想像的。剛開始他還有點詫異，但很快他就調整了自己的學習方法，融入這個氛圍。不久他就成了一個能在課堂上把老師問得啞口無言的學生，也成了老師很欣賞的學生。比較國內外，他更習慣于國外的“啟發”式教學，現在他也是這樣授課的。

如果把才華比作利劍,那么勤奮就是磨刀石。盡管他的成績優異，隨之而來的博士論文選題卻給了他當頭一棒——選題沒有通過。畢竟當時國內的水平跟國外的前沿研究有較大的差距，如何縮小這個差距，他說：“做研究沒有捷徑，一定要博覽群書，對這個領域有全面的了解和把握。好比登山一樣，只有登到頂峰，才能‘一覽眾山小’”。

為了“會當凌絕頂”，圖書館里，早上7點到晚上12點都能看到他伏案苦讀的身影。他把自50年代以來的大氣科學的主要文獻基本都看了一遍，還做了評判，記錄了每篇文章有哪些問題解決了，哪些問題沒解決，哪些問題他有自己的想法，遇到不懂的問題還寫信給作者請教。至今這些記錄還被他珍藏著。在經過艱苦的跋涉之后，李占清已經能站得高、看得遠，再選題和做研究的時候就比較得心應手了，用了4年，就以優秀的成績和卓越的科研成果畢業了，而在這個領域，一般需要五年以上才能畢業。他幾篇博士論文的文章也被廣泛引用。

不管多么險峻的高山，總是為不畏艱難的人留下一條攀登的路。在這條路上，李占清博觀而約取，厚積而薄發，沿途的風景變化萬千，始終不變的是一顆好奇而探索的心。

天地兩極，一篇時空的對話

2004年5月28日出版的美國著名學術刊物《Science》做了一組題為《大腦和國界！在美國的外國科學家》的專題報道，在當期雜志封面上，選擇了三位在其它國家出生在美國工作的杰出科學家，其中有一個黃皮膚、黑頭發，戴著眼鏡的中國人，這個人就是李占清。他不滿38歲就被美國馬里蘭大學從加拿大公務員位置直接應聘為終身正教授。

云、水汽、太陽能、天空、地面，在放眼天際的研究領域中，他完成了一篇篇跨越天地兩極的時空對話。

地面·輻射·太陽能

太陽能是驅動天氣與氣候的原動力，全球到達地面太陽能有多少是大家都很關心的問題。在上世紀90年代以前，教科書中的全球平均地面吸收的太陽能是180瓦每平方米，李占清1993年經過研究把數字調整為157，實現了全球太陽能再分配自60年代以來的最大修改。

這個重大修正基于李占清的博士研究。以前對太陽能的估算大都基于地面有限站點的觀察，傳統的方法存在很多弊端，如觀測費用高、時空覆蓋有限、參數存在誤差等。李占清開辟了一條新捷徑，提出了一個使用簡便、輸入參數少、精度和計算效率高的衛星反演算法。

1995年，NASA/ERBE衛星項目負責人B.Wielicki博士在美國氣象學會會刊撰文，用李占清的地面數據和衛星的大氣頂數據重新繪制了這一大氣科學領域最經典的地氣能量交換圖，發圖發表在該雜志的封皮上，此后至今又有不同人用不同產品試圖修改此數值，但最后的結果與他提出的數據基本一致。該數據被廣泛用于許多國家的全球氣候模式（GCM）的檢驗和改進工作上。

吸收·異常·云問題

從180瓦到157瓦，這一修改相當于大氣溫室氣體加倍所引起的輻射能量變化的5倍多，在一定程度上引發了國際上有關云、水汽和氣溶膠異常吸收的學術辯論，李占清一直參與其中，為纏繞大氣科學界近半個世紀的云異常吸收問題劃上了句點。

云和地球輻射收支是地球氣候中最關鍵的分量，云輻射相互作用問題也是模擬氣候變化中最不確定的要素。自上世紀50年代起，有關云能吸收多少太陽能一直爭論不休。1995年在《Science》上由數十名美國科學家發表3篇文章聲稱，發現更大的“云異常吸收”問題，國際上許多GCM中心試圖對模式進行重大調整。同年，李占清就在《Nature》上對此提出異議，認為差異的原因可能不是由于云，而是與大氣中的其它被忽視（氣溶膠）或錯誤處理的過程(水汽)有關，并發現主要差異發生在晴空大氣。

該規模空前的科學辯論持續近十年，他自始至終深入參與，通過全面深入細致的理論和模擬研究，廣泛的收集、分析全球衛星和地面資料及兩次重大科學試驗資料，李占清把許多有關的科學問題逐一闡述清楚，并找到了引起錯誤結論的各種原因，從根本上破解了這一長期纏繞大氣科學界的難題。自從他2004年的一篇綜述文章和在《Science》上的最后一次科學辯論，他的觀點已被廣泛接受，從此之后鮮見有關此類文章發表。從而避免了許多氣候模式研究人員浪費大量時間和資源，對云輻射模式進行無效的修正。他的團隊也首次利用全球被動衛星資料得到了云的三維結構，與后來的主動遙感結果吻合。

氣候·降水·氣溶膠

隨著氣候變化研究的深入，自90年代起持續至今，國際上掀起了氣溶膠研究的熱潮，李占清圍繞氣溶膠輻射效應、氣溶膠-云-降水效應、氣溶膠-氣候效應、氣溶膠參數觀測與遙感等問題展開了全面的研究。他發現了氣溶膠在熱帶森林和北部森林由于火災可大大降低地面太陽輻射，增強大氣吸收，而對大氣頂能量平衡影響甚微，是較早呼吁應從三個層面研究氣溶膠輻射強迫的少數科學家之一；他發現了“反Twomey”效應并擴展了此前廣泛并接受的理論；他對氣溶膠參數衛星遙感中所涉及的云探測、地表反射訂正、氣溶膠粒子譜分布和吸收訂正等進行了系統研究，提出了解決辦法。曾作為GEWEX國際衛星氣溶膠產品評估工作組組長，同世界上主要的氣溶膠專家合作對各類氣溶膠產品進行深入細致的研究。他最新發現的氣溶膠長期和全球的顯著效應更將本研究推向一個新臺階。

森林·火災·監測系統

森林火災是危及全球的重大自然和人為災害。傳統的地面和機載火災監測方法不僅費用昂貴，而且對觀測者也十分危險。1995年，李占清在渥太華環境中心工作時，發現加拿大的森林資源雖然豐富但監測系統不完善，常因此造成巨大的損失。于是，他建立了全北美洲第一個集衛星數據采集、處理、定標、監測、制圖、傳播的業務遙感系統，在森林防火業務中發揮重大作用。該系統可在衛星過境2小時之內將全北美每1公里的火災信息自動傳送給政府、森林管理部門和公眾。與傳統的火災監測比較，這項技術經濟、實用而高效，因此得到了科學界和政府相關部門的高度評價，并榮獲包括加拿大政府公務員最高獎、加拿大航空航天協會勛章等多項嘉獎。加拿大《公民報》發表編者按文章高度贊揚他作為華人科學家所取得的杰出成就，其科研成果被破格在國家圖書館展出。

大洋兩岸，一腔赤子的熱忱

“中國的科研要與國際先進水平接軌，要和世界對話”。推動大氣科學，尤其是與國際前沿差距相對較大的大氣物理、大氣探測與遙感領域與世界接軌，一直是李占清的一個夙愿，為此，多年來，他不遺余力地奔走于大洋兩岸。

組織召開國際氣溶膠與氣候高層論壇，2002，北京友誼賓館

參加加拿大公務員頒獎儀式

2008年5月，十幾個裝滿了最先進的美國大氣觀測儀器的集裝箱運抵國內。這批先進儀器中，大多數中國尚無法制造，有些甚至很難買到，儀器價值逾千萬美元，僅包機運費就高達50萬美元。這些儀器是由李占清領導的大氣輻射綜合觀測項目引進的。“美國能源部數家國家實驗室用多年時間研制了這套先進的設備，對全世界科學家開放。那一年這套設備投入運行不久，申請的人很多，競爭很激烈。我生在中國，當然希望利用先進的儀器設備來做中國的研究。”最后，李占清與中科院大氣物理研究所陳洪濱等聯合申請的項目突出重圍，成功將此大型流動氣候試驗室引進中國。此項目的實驗費投入500多萬美元，參加的工程技術人員有30多位，實驗取得了多項突破。《Nature》雜志用長篇報導文章介紹了該研究項目所取得的科研成就。

此項目的實施也填補了我國大氣觀測的一些空白，如第一次得到了云層的垂直結構。李占清說：“國內非常重視氣候變化研究，在氣候觀測站方面投入也很大。但相對來講尖端儀器比較少。比如專門用于云探測的95GHz雷達，到現還沒有，也買不到。通過該項目儀器的引進，有助于我們了解和研發這類儀器。”

說起報效祖國的旅程，時光要倒退到本世紀初。中國在經歷了改革開放初期的粗放式經濟增長后，科技瓶頸問題凸現，前所未有地重視前沿科技的發展。國家在召喚國外學有所成的游子。“國家現在很需要你們，希望你們能為我國的科技事業獻計獻策。”時任科技部長徐冠華到美國訪問，在一次會議上深情地對久居海外的華人科學家說。李占清深受觸動，先后申請獲得了基金委國家杰出海外青年合作基金、重大國際合作基金、科技部973基礎研究基金等。

自2001年以后，他每年多次回國開展合作研究，與國內多所大學和科研機構保持密切合作關系，包括在他的母校南京信息工程大學做海外兼職院長。2002年5月，李占清與北京大學、大氣物理研究所共同組織舉辦了中美高層科技論壇，參會人員除許多同行資深科學家外，還包括科技部、基金委、科學院、氣象局、美國宇航局、美國基金委等科技決策部門領導。李占清做了會議總結報告，闡述了氣溶膠研究的重要性，建議國家增加該領域的科研投入。此后至今，他與許多國內同行學者又一起多次組織舉辦國際研討會，推動氣溶膠研究，如今國內在該方面的研究，已經如雨后春筍般地開展起來。

此外，李占清協助國內數所大學與科研單位建立了重點氣候觀測站和覆蓋全國的氣溶膠觀測網絡，領導開展重大科學實驗，與國內學者（尤其是青年學者）合作在國際著名刊物發表了約40篇文章，包括兩期美國地球物理協會《地球物理研究》專輯，比較系統地研究了中國氣溶膠的物理、化學、光學特性及其對中國氣候的影響。這些合作研究促進了衛星、地基、空基的全方位觀測技術，推動了大氣輻射傳輸、氣溶膠、云和降水等核心物理過程的研究，培養了許多優秀人才。他們大多成為科技新星或骨干，有的擔任重要領導職位。

更為重要的是，李占清看到許多杰出的海外華人科學家殷切地希望能為祖國效力卻不知從何做起，決定利用與國內合作10多年的合作經驗及在國外的廣泛聯系，動員組織一支涵蓋氣候系統研究各方面的海外隊伍，與國內同仁們一起開展合作研究。他聯合海外各有關領域10多名專家撰寫了“發展中國國家氣候研究平臺提高氣候預測和氣候變化研究能力強化中國氣候觀測和模擬的海內外聯盟”建議書，其中的目標之一就是建立全方位的合作伙伴關系，將國外最新的研究成果引進國內，并努力使國內的學生和青年學者接受前沿研究培訓，為我國培養一批新一代優秀氣候學家。

參加美國馬里蘭大學研究生畢業典禮（3名是李占清的學生）

這也是李占清作為“千人計劃”回國工作的目標之一。他現在工作在由徐冠華院士領導的北京師范大學全球變化與地球系統科學研究院，從事“云、氣溶膠及其氣候效應”這一國際難題的研究。這是一個按照國際標準采取新的組織模式和運行機制的研究院，其國際化的視野、人才隊伍和前沿研究目標都跟李占清不謀而合。在這里，他將和研究院的同事們一同努力，當好科學與發展的紐帶，把中國與世界緊緊聯系起來，培養多學科交叉并具有創新能力的人才。

科學途中，一串探尋的腳印

李占清把科學研究形象地分為四類（步）：即走路、補路、修路和探路。走路，就是走別人所走過的路；補路，就是對別人研究的補充和完善；修路，就是按照別人的設計修路；探路，則是開拓別人沒走過的路，是最具有創新性和挑戰性的。而他，最想成為一名探路者。當然，補路、修路也是科學研究中不可忽視的工作。

要成為一名探路者，就要敢于挑戰權威，超越前人。“如果事事循規蹈矩，墨守陳規，有可能什么都做不成。”在云吸收問題科學之爭期間，33歲的李占清在一次前沿學術辯論會上作為反方代表，與包括美國科學院院士在內的五六個知名學者據理力爭，幾番辯論之后，美國一個獲國家科學獎的資深院士對他說：“你完全說服了我，你是對的！”“學術辯論是科學發展的非常有效的推動機，在西方很常見，但在中國還比較缺乏這種氣氛。”李占清感慨地說。

要成為一名探路者，還要堅持不懈，經得起挫折。李占清和他的學生曾有一篇文章，先后被同一雜志拒絕過3次，從首次投稿到最后發表共用了3年時間，期間他們從未改投其它雜志，也沒有放棄或回避問題，而是針對審稿人提出的各種意見不斷修改或據理辯論，最終發表后引起很大反響，曾蟬聯該雜志最經常下載文章榜首。

“創新”是徐冠華院士在當部長前后的眾多科技會議上講得最多的詞語。原基金委地學部主任周秀驥院士在歷年的評審會上指出我國科學界面臨的一個緊迫問題就是“原創性”。原始創新是衡量一個國家科技實力的“第一標尺”，只有找準原始創新的切入點和突破口，才能真正啟動、推動我國的科技興國戰略。這猶如火山腹內涌動的“熔漿”，只有找到最佳的“噴薄口”，才能完成美麗壯觀的火山噴發。

與北師大全球變化與地球系統科學研究院師生一起討論問題

“中國是一個大國，更要做一個強國。我國科研工作者應力爭在探路和修路方面做更多工作。”李占清是這樣做的，也是這樣期望他的團隊的：大量閱讀、發現問題、重點突破、敢于提出新見解。

后記

本文寫作期間，正值聯合國氣候變化大會在南非德班舉行。大會開始的前一天，微涼的德班海灘上來了一群身著綠色、黑色T恤衫的人，他們是國際扶貧與發展機構樂施會的代表團。不一會兒的功夫，大家就在沙灘上擺放好了一張餐桌和一份“菜單”牌。只是，餐桌上的盤子和杯子都是空的，而“菜單”上赫然在列的就是——“極端天氣”！

幾天之后，德班時間12月5日，聯合國氣候變化大會中國談判團團長、國家發改委副主任解振華宣布“國家應對氣候變化戰略研究中心和國際合作中心”正式成立，它將為中國應對氣候變化、發展低碳經濟提供戰略支持。

莫為浮云遮望眼，風物長宜放眼量。在氣候變化成為全球矚目的焦點之際，我們期待著李占清教授以及千千萬萬的氣候科研工作者用他們不懈的追求，為我們生活于其中的環境拂去陰霾，亮出朗朗晴空。