安俊嶺：甘居一隅守家園

本刊記者 徐芳芳

安俊嶺

當風揚起細灰和微塵，海水濺沫蒸發(fā)形成鹽粒，火山爆發(fā)的散落物以及森林火災(zāi)的煙塵滾滾而來，當建筑被拆毀、煤碳在燃燒，工廠煙囪與汽車尾氣管無休止地噴吐……大氣環(huán)境被污染物吞噬。這些污染物被排放后歷經(jīng)了哪些化學(xué)變化？它們在大氣環(huán)境中如何輸送、被清除？給天氣、氣候以及人類的生產(chǎn)生活帶來怎樣的影響……

有那么一群人，他們沒有統(tǒng)一的方向，從事著并不相同的科學(xué)研究，但目標卻驚人的一致。時而抬頭望天，時而埋首攻堅，他們?yōu)橐呀?jīng)打響的環(huán)境保衛(wèi)戰(zhàn)殫精竭慮、盡心盡力。安俊嶺作為其中一員，從大氣探測到風洞冰雪晶的研究，從土壤酸化到大氣污染物演化機理的研究，他主持過國家自然科學(xué)基金重點項目、原“863”計劃課題、國家重點研發(fā)計劃“大氣污染成因與控制技術(shù)研究”重點專項項目等，研發(fā)了長期土壤酸化動態(tài)模式LTSAM、區(qū)域空氣質(zhì)量模式RAQM、大氣污染應(yīng)急響應(yīng)數(shù)值預(yù)報模式IAPERM，而目前正與合作團隊為全耦合多尺度空氣質(zhì)量預(yù)報模式系統(tǒng)的研發(fā)攻堅克難。

守家護園這條路，安俊嶺一走就是20多年。

走在發(fā)展前端

敏銳的前瞻性是安俊嶺科研選擇的有力依仗。從1996年博士畢業(yè)留任中國科學(xué)院大氣物理研究所時，他立足國家發(fā)展需要，看準大氣環(huán)境研究前景，在導(dǎo)師黃美元研究員引導(dǎo)下將研究領(lǐng)域從土壤酸化轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域空氣質(zhì)量數(shù)值模擬。

所謂知之愈深，行之彌堅。研究方向性的把握、科研選題的重要性對于科研工作的發(fā)展意義，從安俊嶺一向慎重的思量可見一斑。“1999年的時候，我開始思考非均相化學(xué)的研究問題，但苦于一直沒有好的切入點，也就擱置下來。”研究暫擱但有關(guān)于此的思考，安俊嶺從未停下來。為了能夠擴寬視野掌握更多的前沿信息，2000年他赴日本酸沉降與氧化劑研究中心(現(xiàn)更名為空氣污染研究亞洲中心)開展區(qū)域尺度大氣化學(xué)模式研發(fā)工作。

在日本，安俊嶺發(fā)展了RAQM模式。RAQM模式作為日本酸沉降與氧化劑研究中心的代表性模式，參加了國際模式比較計劃并用于模擬強沙塵暴事件、評估強火山爆發(fā)對周邊地區(qū)空氣質(zhì)量的影響等。與可靠的監(jiān)測資料對比表明，RAQM模式能夠很好地模擬污染物的長距離輸送特征，反映天氣尺度變化的主要特征。

2003年回國后，為應(yīng)對突發(fā)性大氣污染事故科學(xué)決策和規(guī)范處置的需要，在原“863”課題“突發(fā)性大氣污染事件模擬與風險控制技術(shù)”的支持下，安俊嶺與合作團隊發(fā)展了IAPERM模式,更新了爆炸、燃燒、泄漏源項仿真模塊、氣象場同化模塊、城市冠層影響模塊、濃煙反饋機制模塊等，成功研發(fā)我國首個突發(fā)性大氣污染監(jiān)測與預(yù)報技術(shù)集成移動平臺，該成果入選“十一五”國家重大科技成就展，并在北京參展。約30天的綜合外場實驗和數(shù)值試驗顯示，完整應(yīng)急技術(shù)路線穩(wěn)定暢通, 集成的應(yīng)急系統(tǒng)穩(wěn)定、高效。同化方法有效改進了氣象預(yù)報場，城市冠層參數(shù)化方法顯著改善了重氣和被動氣體擴散模擬能力。另外，安俊嶺還找到了思考近10年的非均相化學(xué)過程研究的切入點——氣態(tài)亞硝酸(HONO)來源研究。發(fā)現(xiàn)HONO新來源通過調(diào)節(jié)氣溶膠吸濕性組分質(zhì)量濃度和數(shù)濃度引起能見度下降，他由此提出HONO新來源影響能見度和霾的概念模型。

對于新研究，安俊嶺強調(diào)：“要心平氣和，要坐得住。”科研時間的投入與成果呈正相關(guān)，既跨入科研門檻便不能心浮氣躁地緊盯成果，更不能被困難所壓垮。

創(chuàng)新助力全耦合模擬系統(tǒng)提升

安俊嶺表示，目前空氣質(zhì)量預(yù)報模式正在從離線耦合向在線全耦合模式過渡，我國迄今尚未形成全球—區(qū)域—城市尺度全耦合空氣質(zhì)量預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)。考慮到等距均勻嵌套網(wǎng)格技術(shù)的局限性，以及改進模式初值、降低源排放的不確定性、完善模式中關(guān)鍵物理化學(xué)過程表征等需求，中國科學(xué)院大氣物理研究所聯(lián)合多家合作單位成功申請國家重點研發(fā)計劃“大氣污染成因與控制技術(shù)研究”重點專項——“全耦合多尺度空氣質(zhì)量預(yù)報模式系統(tǒng)”。該項目將重點發(fā)展一個模式，更新/新增7個關(guān)鍵模塊，構(gòu)建一個系統(tǒng)，實現(xiàn)從模式發(fā)展、模塊更新/新增、系統(tǒng)構(gòu)建、業(yè)務(wù)示范的完整技術(shù)流程，為實現(xiàn)指南預(yù)期目標提供技術(shù)支撐和平臺保障。

發(fā)展一個模式，即自適應(yīng)網(wǎng)格空氣質(zhì)量預(yù)報模式。根據(jù)不同污染物的高分辨率源清單和實際地形資料，鎖定各工業(yè)、電廠點源位置等，對其周邊網(wǎng)格加密，構(gòu)建一個統(tǒng)一的自適應(yīng)網(wǎng)格，充分反映我國實際污染源和地形的分布特征。以此為基準網(wǎng)格，實現(xiàn)自適應(yīng)網(wǎng)格氣象模式與自適應(yīng)網(wǎng)格大氣化學(xué)輸送模式的完全耦合，研發(fā)多尺度自適應(yīng)網(wǎng)格空氣質(zhì)量預(yù)報模式。

更新/新增7個模塊即更新氣溶膠動力學(xué)模塊、穩(wěn)定邊界層參數(shù)化方案、初始場優(yōu)化、動態(tài)污染源反演以及二次污染物來源數(shù)值解析模塊，新增HONO形成新機制和二次氣溶膠生成轉(zhuǎn)化機制模塊等。

安俊嶺及其團隊還發(fā)展了氣溶膠微觀動力學(xué)模塊，模擬污染生消過程中顆粒物質(zhì)量濃度和數(shù)濃度隨粒徑演變特征，量化核化過程、源排放、化學(xué)組分對不同粒徑顆粒物的貢獻，分析污染生消過程微觀動力學(xué)成因。對比分析穩(wěn)定層結(jié)條件下，不同參數(shù)化方案以及參數(shù)取值等對邊界層中氣象要素的影響，他們建立不同邊界層參數(shù)化方案模擬與觀測統(tǒng)計關(guān)系，優(yōu)化參數(shù)化方案中診斷閾值，遴選并改進穩(wěn)定邊界層參數(shù)化方案。重點研究衛(wèi)星/地基氣溶膠光學(xué)厚度資料等的觀測及伴隨算子，分析多源觀測資料的誤差，設(shè)計觀測誤差在目標泛函中表達方法；研究背景誤差協(xié)方差在同化系統(tǒng)中簡化方案。基于局地集合轉(zhuǎn)換卡爾曼濾波同化方法，構(gòu)建主要污染源的動態(tài)分布反演系統(tǒng)；通過同化準實時大氣污染觀測資料，獲得時空分布更準確的主要污染源排放信息。根據(jù)化學(xué)示蹤物及示蹤物種濃度與總濃度的比例關(guān)系，按比例分配液相化學(xué)過程、濕沉降過程對示蹤物（和前體物）濃度的改變量，以改進二次氣溶膠和臭氧來源數(shù)值解析技術(shù)。根據(jù)外場觀測實驗、實驗室實驗以及數(shù)值模擬最新研究進展，選擇重要的氣態(tài)亞硝酸形成新機制，模塊化后耦合于空氣質(zhì)量模式，改進臭氧模擬濃度。將氣態(tài)二氧化硫酸催化生成硫酸鹽、協(xié)同反應(yīng)促進硫酸鹽生成等新機制參數(shù)化；實驗室研究我國一次排放有機物的二次轉(zhuǎn)化典型過程，采用有機氣溶膠元素比值法，構(gòu)建適合我國大氣條件的有機氣溶膠二次轉(zhuǎn)化及老化的新算法，并耦合于空氣質(zhì)量模式。根據(jù)煙霧箱實驗最新結(jié)果，研究二次有機氣溶膠液相生成過程，發(fā)展適用于全球和區(qū)域數(shù)值模式的高效算法。

與他的部分學(xué)生(3位博士)

構(gòu)建一個系統(tǒng)，即構(gòu)建全耦合多尺度變網(wǎng)格空氣質(zhì)量預(yù)報模式系統(tǒng)，耦合上述研發(fā)模式/模塊，開發(fā)多模式集合優(yōu)化和中期數(shù)值預(yù)報技術(shù)，規(guī)范化氣象、排放源處理接口模塊。最后，依托中國環(huán)境監(jiān)測總站平臺，實現(xiàn)全耦合多尺度空氣質(zhì)量模式系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用示范，重點區(qū)域空氣質(zhì)量達到指南預(yù)期指標要求，形成業(yè)務(wù)流程技術(shù)規(guī)范。

靜心、盡力，安俊嶺的研究理念從來都不是復(fù)雜的。他會順應(yīng)時代需求做出選擇，會立足國家發(fā)展調(diào)整方向。一步步行進在路上，于他而言最重要的是專注當下，做好眼前的每一項研究工作。