美国人在北京
近日,15 位为北京发展作出突出贡献的外国专家获2014 到2016 年度北京“ 长城友谊奖”。中国气象局北京城市气象研究所(以下简称城市所)客座专家、美国圣何塞州立大学教授罗伯特·伯恩斯坦就是其中之一。他是国际知名的城市气象研究专家,也是该奖项首位气象科学领域获得者。
自2012 年担任城市所客座研究员后,伯恩斯坦每年定期赴京,为保障北京大城市运行贡献了自己的智慧。他不仅与这座古老的城市结下难以割舍的缘分,也见证了中国气象事业的蓬勃发展。
造福人类,先去北京吧
来到北京,还要从他选择城市气象这一领域说起。
伯恩斯坦高中时受困于西班牙语经常考试不及格,决定去学不需要学外语的学科,这才误打误撞学了气象。在研究生面试时,伯恩斯坦告诉考官他喜欢研究行星大气层,想要以后去美国航空航天局(NASA)工作。考官问他还对什么感兴趣,他说喜欢研究天气对人的影响。这时候,另一个考官突然“ 眼睛放光”,他敏锐地捕捉到这一细节。“如果教授认可,就能获得相关研究经费了。”抱着这种想法,他进入了该考官正在研究的大气污染领域。
伯恩斯坦在做大气污染相关的项目时,主要负责气象数据分析,这也是他进行城市边界层气象研究的开始。
凭借在城市边界层气象、城市空气污染、城市气象模拟等领域的钻研,伯恩斯坦逐渐成为国际知名的城市气象研究专家。研究城市气象不仅出于兴趣,还因为他想“ 拯救世界,造福人类”,为子孙后代营造一个更好的城市环境。
他越来越觉得,面临全球气候变化和城市化快速发展,急需解决气象防灾减灾等一系列科学问题。而北京这座大城市,无疑是很好的样本。
2011 年,在参加了由城市所举办的城市气象观测与模拟国际研讨会后,伯恩斯坦正式结缘北京。次年,他被城市所聘为客座研究员,每年定期到该所工作访问,一直持续至今。
一拍即合,破解“分叉”暴雨难题
北京的城市气象条件受到独特地形尤其是西部和西北部山脉的影响,显得非常特殊,城市环境对降水的影响十分复杂。而之前的研究很少考虑热岛强度等城市环境带给降水的影响。也因此,不同学者在研究该问题时得到了不同甚至是相反的结论。
伯恩斯坦针对“ 城市影响降雨”形成一套假设理论。而当他看到城市所降水研究后,十分兴奋——与他的假设理论不谋而合,这也为他研究北京城市气象增添了信心。
不过,后续的研究过程并不容易,现有的成果机理并不清晰,观测数据比较缺乏。2013 年,在伯恩斯坦的建议下,城市所开始组织京津冀复杂下垫面强降水及雾霾观测科学试验(SURF),按照热岛强度对降水进行分类。
确定设备安装地址、旧设备修复更新、大数据分析和整合以及质量控制等,伯恩斯坦克服了很多难题,试验得以顺利开展。
2015 年7 月22 日,北京遭遇雷阵雨,降水到达中心城区后发生“分叉现象”。这是城市高影响天气的典型案例,也无疑使预报和防御难度陡增。他的试验抓住很多次这样的过程,进行研究,最终在城市降水影响分类研究方面取得突破。伯恩斯坦的团队分析,在强热岛条件下,降水集中在城区及附近;在弱热岛条件下,降水集中分布在城区周围,出现“分叉现象”。
城市化迅速发展,人们对城市地表的重新塑造,使其与自然地表的差别越来越大。“分叉暴雨”的研究使得预报员更充分地考虑了城市下垫面复杂性的影响,提升了城市高影响天气的预报预警能力。
深化合作,国际范儿严谨又热情
伯恩斯坦是严谨的:大到科研思路的梳理,论点、论据到结论的一步步得出;小到文中标点符号、图中的颜色和线条间隔,都有严格要求,一篇论文可以修改50多个版本。
钻研时较真的人,却很会“ 搞气氛”——
“ 他会参加每一次暴雨会商,和我们一起讨论。”
“ 他让我们继续深造,用鼓励和压力并重的方式。”
在伯恩斯坦的带动下,城市所与国际接轨。迄今为止,围绕科学试验的研讨、筹备和实施,组织召开了5 次国际研讨会。
2015 年4 月,京津冀复杂下垫面强降水及雾霾观测科学试验获得了科技部国家国际科技合作项目的资助。越来越多的国外知名科学家来到北京工作交流,培养了一批优秀青年人才,为北京气象事业科技人才队伍的建设提供了智力支撑。
在伯恩斯坦的推动下,城市所加强与英国雷丁大学、美国普渡大学及纽约城市大学的合作,提升了学术水平以及国际影响力与参与度。
由此,城市所在城市边界层观测、中尺度数值模式研究、天气机理分析等领域取得了显著成绩。
见证发展,情谊堪比长城
伯恩斯坦有一条颇为特别的领带,每逢出席正式活动,他都会认真系上。这条领带是城市所前所长送他的礼物,伯恩斯坦说,这条领带可以带来好运。
他的好运也是北京的好运。
这些年来,伯恩斯坦在北京见证了中国气象事业的迅速发展——在国际一流科学期刊上,中国作者比重显著提升;以前,出国深造攻读博士的中国学生很多选择留在国外继续工作研究,但现在,很多学生选择回到中国;中国的气象部门和机构更加重视人才培养和国际交流,投入更多的资金引进人才,加强科研平台建设。
对于获得北京“长城友谊奖”,伯恩斯坦归功于城市所的支持和各位研究工作人员的辛勤付出。
其实,不仅在北京,气象对全球超大城市都有着不可忽视的影响。如何促进全球气象研究机构交流,以便使研究者更好地分析全球气候变化,是他一直思考的问题。作为气象学家,他认为有必要更深入地研究天气现象及其对人类产生的影响,比如北京未来城市建设将日益受到气候变化的影响,要借助模型合理规划城市空间,建成环境友好型城市。
伯恩斯坦的确践行了他那“ 英雄宣言”般的想法——“拯救世界,造福人类”。(中国气象报记者刘淑乔)