《从庐山云雾到南极臭氧:毛节泰的大气科学求索征程》
2025-06-27每日科技网
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一、人物小传:大气科学的活态里程碑
毛节泰,1939 年生于浙江奉化,北京大学大气与海洋科学系教授,中国人工影响天气领域的奠基者之一。86 岁的他仍保持着每周 3 次的科研讨论习惯,手中那台 1988 年南极科考带回的太阳光谱仪,至今仍陈列在实验室显要位置。从庐山云雾观测到风云卫星应用,从 GPS 水汽反演到臭氧洞研究,这位大气物理学家用近 70 年职业生涯,勾勒出中国气象科学从跟跑到领跑的完整轨迹。
二、科研起点:庐山云雾中的观测启蒙
1. 1961:云雾降水的微观解码
实习场景:庐山云雾降水试验场,22 岁的毛节泰手持自制云滴计数器,在海拔 1474 米的汉阳峰记录每立方厘米云雾中的水滴数量
关键发现:观测到东亚季风区积云发展过程中,0℃层高度与降水效率的正相关关系
技术突破:基于观测数据,绘制出我国首份 "庐山云雾宏微观结构图谱"
2. 方法论奠基
这种 "宏微结合" 的观测方法,成为我国人工影响天气研究的基本范式
三、技术攻坚:从威宁消雹到卫星遥感
1. 威宁防雹基地的系统创新
选址智慧:贵州威宁年均冰雹日 18.3 天,毛节泰团队在此建立我国多雷达协同观测网
技术突破:
开发雷达数据融合算法,将冰雹路径预测误差缩小至 500 米
设计 "催化 - 观测" 闭环系统,使防雹作业效率提升 40%
长期价值:累计 10 年观测数据形成《中国冰雹时空分布图谱》
2. 风云卫星的跨界应用
技术痛点:早期极轨卫星短波通道不足,难以反演陆面气溶胶
创新方案:
提出 "静止卫星单通道湖面反演法",使全国气溶胶监测覆盖率从 35% 提升至 89%
建立卫星云参数与人工催化阈值的关联模型,被写入《人工影响天气作业规范》
四、国际探索:南极科考中的仪器革命
1. 1988 南极臭氧观测
极端条件:-40℃环境下,手工调试自制太阳光谱仪,每日完成 6 次臭氧柱浓度测量
数据贡献:获得南极长城站臭氧含量的连续半年观测数据,被世界气象组织收录
仪器创新:光谱仪分辨率达 0.1nm,较同期国际设备提升 50%
2. 自制仪器矩阵
时间 | 仪器名称 | 应用领域 | 技术突破 |
---|---|---|---|
1960s | 云滴浓度计数器 | 人工增雨 | 实现 0.1μm 级液滴计数 |
1970s | 天空亮度分布仪 | 目标物探测 | 角分辨率达 0.5° |
1980s | 高分辨率太阳光谱仪 | 气溶胶监测 | 波段覆盖 300-1000nm |
五、薪火相传:退休后的科学守望
1. 人才培养体系
基金捐赠:向谢义炳基金捐赠 50 万元、赵九章基金 20 万元,设立青年气象学者奖
教育创新:
开发《人工影响天气原理与实践》系列课程,线下授课 15 场覆盖 3000 人
录制网课《大气辐射与人工影响天气》,成为行业必修教材
2. 产业推动实践
技术下沉:近 5 年走访 28 个省市区,指导地方建立人工影响天气作业指挥系统
标准建设:主导修订《人工增雨作业技术规范》,新增卫星数据应用章节
六、精神图谱:科学家精神的三维诠释
1. 实践维度
"做研究需要慢慢积累,急不得"—— 威宁基地建设期间,曾连续 180 天驻守山区调试设备
2. 创新维度
全球提出 "云水资源" 量化评估体系,被 IPCC 报告引用
3. 育人维度
"希望通过微薄之力为气象事业多做事"—— 退休后仍保持每周带教 2 名研究生的节奏
七、时代印记:中国气象科学发展侧写
从 1956 年北大气象专业招生,到 2025 年风云卫星全球组网,毛节泰的科研生涯恰好对应中国气象科学的三大跨越:
观测手段:从人工计数到 AI 智能分析
研究尺度:从局地云雾到全球气候
应用领域:从农业增雨到生态调控
正如他在获奖感言中所说:"识云辨雾不是目的,让科学服务民生才是根本。" 这种将个人理想融入国家需求的精神,正是一代中国科学家的集体写照。