臺風動力學的探路者

孫欣欣

每逢夏季，臺風總是肆意“掃蕩”我國東南沿海地區(qū)，造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。出生于福建福州的陳光華，從小便親身感受到臺風的可怕威力，與其結(jié)下了不解之緣。高中畢業(yè)后，他考上了南京信息工程大學（前身為南京氣象學院）的天氣動力學專業(yè)。從此，臺風不僅僅是他童年記憶里的一道別樣風景，更成為他畢生為之奮斗的事業(yè)。

十余年來，陳光華主要圍繞臺風動力學、熱帶環(huán)流波動力學展開了深入的機理研究。雖然在這個領(lǐng)域我國與世界領(lǐng)先水平還有一定差距，但他就像一位堅定、無畏的探路者，認準目標，不斷挑戰(zhàn)前行。為了做出更加富有特色的研究工作，他多次到臺灣、香港、日本、美國、意大利等地進行交流訪問。特別是在擅長臺風研究的臺灣，他不僅攻讀了博士后，還多次受邀到相關(guān)的知名高校和研究機構(gòu)進行學術(shù)訪問，受益匪淺。

如今，他已成為中國科學院大氣物理研究所的一名研究員，作為主持人陸續(xù)得到多個國家自然基金委項目的資助。當記者問及為何能夠不斷涌現(xiàn)出新的研究成果時，他笑著說：“一方面，我們要瞄準一些重大的前沿科學問題來研究；另一方面，科研沒有捷徑，我們碰到問題時要迎難而上，不輕言放棄。”

追根溯源，探尋規(guī)律

從專業(yè)角度來說，西北太平洋臺風實際上是赤道以北、日界線以西、亞洲太平洋國家或地區(qū)對熱帶氣旋的一個分級。熱帶氣旋是發(fā)生在熱帶地區(qū)海面上的氣旋性環(huán)流，是地球物理環(huán)境中最具破壞性的天氣系統(tǒng)之一。按世界氣象組織定義，熱帶氣旋中心持續(xù)風速達到12級稱為颶風或臺風。

侵襲和影響我國東南沿海地區(qū)的臺風均來自西北太平洋和南海。陳光華主要研究這片區(qū)域臺風活動規(guī)律，考察熱帶地區(qū)多尺度環(huán)流系統(tǒng)的特征及其對臺風活動的影響。

“臺風活動與熱帶環(huán)流波動有著緊密的聯(lián)系。實際上，大氣環(huán)流是一個多尺度疊加的波動系統(tǒng)，雖然看上去很復雜，但它遵循相應的運動學規(guī)律，如今能夠較為準確地進行天氣預報，主要是利用建立在大氣運動規(guī)律基礎(chǔ)上的數(shù)值預報產(chǎn)品作為參考?！?/p>

由于臺風的生成主要發(fā)生在遠離陸地的海面上，觀測手段十分有限。目前的手段主要通過衛(wèi)星來進行監(jiān)測預警。在缺少第一手觀測資料的情況下，借助數(shù)值模擬的方法進行研究，有助于在內(nèi)在機理方面揭示臺風活動的主要規(guī)律?！耙驗榕_風活動特征是遵循一定的動力學和熱力學規(guī)律的，所以我們可以通過數(shù)值模式的模擬研究以及相關(guān)理論公式的推導，了解臺風生成、移動、強度發(fā)展，結(jié)構(gòu)變化等活動規(guī)律，為國家防災減災提供有效的科學指導。”

2010年，陳光華申請到青年科學基金項目，對“西北太平洋高頻波動的季內(nèi)變化及其對熱帶氣旋生成的調(diào)制作用”展開了深入的研究。

“西北太平洋熱帶地區(qū)存在著多種尺度的波動，其中高頻天氣尺度波動為熱帶氣旋的生成提供了必要的初始擾動，而季內(nèi)低頻振蕩則為熱帶氣旋生成的群發(fā)性提供了有利的背景氣流和對流條件。以往統(tǒng)計分析已經(jīng)發(fā)現(xiàn)季內(nèi)低頻振蕩對熱帶氣旋的生成具有調(diào)制作用，但對高頻波活動在季內(nèi)尺度上的演變規(guī)律，以及它在低頻振蕩調(diào)制熱帶氣旋生成過程中所扮演的角色還缺乏深入的理解?！?/p>

于是，陳光華通過資料診斷、動力理論和數(shù)值模擬，系統(tǒng)地分析了熱帶西北太平洋地區(qū)高頻波活動的季內(nèi)變化特征，著重考察了低頻振蕩不同位相下，高頻波動三維結(jié)構(gòu)、傳播特征及其能量演變的差異；針對典型年份，系統(tǒng)分析了熱帶氣旋生成的季內(nèi)群發(fā)性特征，以及在低頻振蕩不同位相中它與高頻波動之間的關(guān)聯(lián)。

經(jīng)過3年堅持不懈地攻關(guān)，他在2012年全面并部分超額完成項目計劃書的研究任務(wù)和科學目標。該項目的研究不僅深入揭示了西北太平洋熱帶氣旋活動與熱帶高頻波動之間的內(nèi)在聯(lián)系，闡明了西北太平洋高頻波動和熱帶氣旋受低頻振蕩調(diào)制的物理過程，而且也為西北太平洋區(qū)域熱帶氣旋活動的短期氣候預測和影響我國臺風的監(jiān)測預報提供了科學的理論指導。

瞄準前沿，迎難而上

目前，國際上關(guān)于臺風活動的研究主要集中于臺風的生成、路徑、強度以及風雨的分布情況等。其中，臺風的路徑研究的歷史相對較長，其理論基礎(chǔ)較為成熟。相對而言，關(guān)于臺風生成的資料較少，導致其研究比較困難，國際上在這方面的進展也較緩慢。

“正因為困難很大，所以這方面的研究也具有挑戰(zhàn)性，我想通過這方面的研究推動對臺風生成方面的認識。盡管美國在這方面的研究處在學科前沿，但是與他們更關(guān)注的大西洋颶風相比，西北太平洋的臺風生成存在顯著差異，所以我想在這方面做得更加有特色一點?！?/p>

在科學研究上，陳光華總是有自己獨到的看法。有了正確的方向指引，再加上一顆持之以恒的決心，再大的困難也會迎刃而解。他發(fā)現(xiàn)隨著研究工作的深入，也伴隨產(chǎn)生了新的亟需解決的科學問題，這些科學問題的研究將有助于從天氣與氣候相結(jié)合的角度來揭示季風多尺度環(huán)流相互作用影響熱帶氣旋生成的物理過程。

鑒于在青年科學基金項目執(zhí)行過程中所獲得的突出研究成果，他順利獲得2012年度國家基金委青年一面上連續(xù)資助項目的支持，開始了”西北太平洋季風多尺度環(huán)流在熱帶氣旋生成中的作用及其數(shù)值模擬研究”項目的研究工作。

西北太平洋處于世界上最顯著的季風活動區(qū)，同時又是全球熱帶氣旋生成最頻繁的海域。大尺度季風環(huán)流除了為熱帶氣旋生成提供有利的環(huán)境背景外，季風區(qū)內(nèi)與對流耦合的多尺度環(huán)流系統(tǒng)之間的相互作用可以通過對流組織化過程使得初始擾動發(fā)展成為熱帶氣旋。

通過大量閱讀文獻資料，他發(fā)現(xiàn)以往主要從氣候統(tǒng)計的角度，考察高低頻熱帶波動對熱帶氣旋生成的調(diào)制作用，而對于季風多尺度環(huán)流相互作用觸發(fā)初始擾動發(fā)展成為熱帶氣旋的過程還缺乏深入的了解。因此，他系統(tǒng)分析了與熱帶氣旋生成相關(guān)的季風環(huán)流型與多尺度波動之間的最佳配置，考察有利于多尺度波動演變發(fā)展成為熱帶氣旋的關(guān)鍵物理因子，從而進一步揭示了季風環(huán)流與多尺度波動相互作用引發(fā)熱帶氣旋生成的物理過程。該項目的研究不僅有助于理解西北太平洋熱帶氣旋生成的物理機制，也可以為熱帶氣旋生成的預測提供理論指導。

項目研究過程并非一帆風順，經(jīng)常會遇到許多一時難以解決的科學問題，每當分析的結(jié)果與預先設(shè)想差距較大時，一種挫敗感油然而生。這時，他往往會通過運動的方式放松身心，調(diào)節(jié)大腦?！芭c其坐著愁眉不展、毫無頭緒，還不如把難題暫時擱置，放松減壓調(diào)整心態(tài)。然后換個角度改變思路反倒對問題的解決有事半功倍的效果?！北绕痖L時間熬夜加班和閉門造車，陳光華更喜歡勞逸結(jié)合、高效率的工作方式。

憑借著年復一年的執(zhí)著探索，陳光華現(xiàn)已發(fā)表論文40余篇，其中大部分發(fā)表在國外權(quán)威的SCI刊物上（包括美國氣象學會的《大氣科學》《每月天氣評論》《氣候雜志》），研究成果得到國際同行的認可是對他及其研究團隊辛勤工作極大的肯定和鼓勵。

“不想當將軍的士兵不是好士兵”，今后，陳光華將繼續(xù)在這片領(lǐng)域辛勤耕耘，爭取從研究領(lǐng)域的”探路者”成長為合格的“引路人”，為學科發(fā)展做出更大貢獻。