南大這篇Science取得重大突破

“成功=1%的汗水+99%的機遇/靈感”。

十年前，南京大學大氣科學學院教授丁愛軍在科學網博客中寫下這個“公式”。沒成想引起了不小的關注，對此觀點有理解與支持，也有批評與質疑。

十年后，他依舊秉持這個觀點。“很多科學家很勤奮很努力地做科研，但有時候真正有意思的科研成果最需要的還是機遇和靈感。而對于像國內大氣科學這樣的小學科而言，機遇有時也許是決定性的。”

這一次，他帶領的團隊在全球野火天氣反饋機制方面取得重大進展。2月3日，這篇論文以Research Article形式發表于Science，并被作為同期亮點文章予以重點介紹。丁愛軍向《中國科學報》講述了背后的科研故事。

20年全球數據分析，有了重要發現

《流浪地球》里有這樣一句對白：最初，沒有人在意這場災難。這不過是一場大火，一次旱災，一個物種的滅絕。一座城市的消失。直到這場災害和每個人息息相關。  美國加州山火、澳大利亞連燒4個多月的山火、去年重慶山火……近年來，全球山火發生數和嚴重程度都在不斷上升，越來越多的人開始留意電影里的那句話。  山火緣何頻發？當前，學界通常將 極端野火事件頻率的增加與氣候變化直接關聯。  然而，氣候變化是以“年”為時間單位，當用更小的尺子去觀測，天氣尺度反饋是如何影響野火的走勢呢？人們尚不清楚。而這會削弱人類防火減災的能力。  事實上，野火發生頻率和強度存在多種時空尺度。在研究了過去20年全球不同野火燃燒區域的衛星觀測數據后，丁愛軍研究團隊有了重大發現。  “美國西岸和東南亞的中南半島地區的野火燃燒面積存在著較強的天氣尺度變化，并分別在大約1周和2周時間尺度頻譜最強。”丁愛軍介紹。  通過對2020年9月美國西岸超級野火事件和2004年3月亞洲中南半島森林大火開展氣象-化學全耦合數值模擬，他們找到了兩個典型氣候區野火和天氣相互影響機制異同背后的原因。  美國西部屬地中海氣候，野火產生大量煙霧，增加氣溶膠濃度，氣溶膠的輻射效應會增加更多的干熱山風，導致野火區域風速變大和濕度驟減，從而導致野火潛勢顯著上升并大大增加峽谷城市空氣污染程度。  中南半島則位于亞洲季風區，野火產生的煙霧被抬升至高空后，可以沿著我國南部沿海傳輸上千公里，并伴有復雜的云與降水過程以及大尺度環流的參與，導致燃燒區降水減弱進一步加劇野火，故而該地區的野火天氣反饋的時間尺度較北美西岸則相對更長。  這篇論文的創新之處，正是發現了野火不僅受氣象條件的影響，其排放的氣溶膠經過復雜的反饋過程，會反過來改變風速、濕度和降水等關鍵氣象指數，從而加劇野火的蔓延。

“火生煙、煙催火，這是一個重要的科學發現！”丁愛軍表示。全球氣候變化的尺度很長，這意味著全球變暖的大趨勢短期難以改變，只有認識影響野火發生、發展和消亡的復雜理化機制與關鍵控制過程，才能實現人為主動應對和精準干預。

沖擊頂刊需要“運氣”

丁愛軍十年前在科學網博客分享了他第一次投頂刊的故事。  當時由于完全零經驗，他花了大量時間研究投稿要求和格式，寫稿前幾乎把該領域發表在Nature系列上的所有文章下載下來仔細研讀。雖然成果得到了國際著名學者的欣賞并建議嘗試頂刊，但在投稿過程中卻遭受多輪“晴天霹靂”——編輯不同意送審。原因是“文章可能不會引起廣泛興趣”。文章幾經波折，最終發表在本學科的專業刊物。  “那篇文章idea的形成完全由于機緣巧合和一時的靈感，然而沖擊國際超一流期刊中，卻總欠缺些許‘運氣’。”丁愛軍說。  此后，丁愛軍團隊發表的系列論文都經歷了曲折的投稿過程。比如，2016年黑碳“穹頂效應”的工作被頂刊虐了個遍，發表后被美國Science News報道，后來成為Geophysical Research Letter期刊自2016年以來引用量第一的論文，目前已連續保持了7年。  2019年初，兩篇同時送審Science后“涼涼”的論文，先后在Nature Geoscience和Nature Communications發表，還有兩篇關聯的論文也歷經磨難，最后分別發表于National Science Review和Science Bulletin。  “審稿人有意或無意地‘刁難’，對科學成果的深入是有幫助的。審稿的過程促使我們不斷思考和挑戰新問題，最后也促成了這篇Science亮點文章的最終發表。”丁愛軍說。

十年磨一劍，靈感源自一次偶然事件

十年來，丁愛軍帶領團隊一直深耕氣溶膠—邊界層相互作用的研究方向。他的靈感源泉，還得從一次觀測到的偶然事件說起。  2012年，他承擔了一門針對全校不同專業新生的研討課《空氣污染：從局地到全球》，并在周末帶著學生到南京周邊重污染源區和寶華國家森林公園進行對比參觀和課外考察。  那天，他們偶遇了南京“黃泥天”污染事件，丁愛軍通過他們團隊在南京大學仙林校區建設的大氣觀測基地獲得了第一手觀測數據。  這樣一個點觀測到的偶然事件，讓丁愛軍看到了從區域到全球尺度的普適規律，也由此開啟了氣溶膠—邊界層相互作用的研究方向。巧的是，這項研究正好呼應了當年定的那門新生研討課的名稱。  “科學研究的奇妙之處在于每天可能會有驚喜，要善于觀察和思考，一件或幾件很小的事情也許會產生重要的靈感和科學成果。比如一次偶然的外出考察。”丁愛軍告訴自己的學生。  在經歷數次“痛并快樂”的投稿過程后，丁愛軍對于發表論文已不太在意，他也會用自己切身經歷去寬慰學生，讓他們目光放長遠。當然，這份不在意的背后，是“曾經滄海”后的豁達。丁愛軍迄今在地學和環境領域主流國際期刊發表學術論文200余篇，相關論文Google-Scholar總引用16000余次。丁愛軍多次受邀在重要的國際會議上作報告，并得到同行稱贊，這些更能令他有獲得感。  2022年，丁愛軍獲得了“科學探索獎”，他帶領的團隊也在日益壯大。團隊擁有非常先進的儀器和平臺，在研究手段 上將高質量的理化參數的外場觀測與先進的計算機模型模擬緊密結合，去回答傳統氣象學和大氣環境與大氣化學中高度交叉的基礎性科學問題，形成了大氣科學領域特色鮮明的研究方向。  “我經常鼓勵學生多做一些學科交叉的工作。我堅信，學科交叉能迸發出很多新想法。”丁愛軍說。