2024年7月,纽约的夏夜闷热黏腻。哈德逊河畔,刚抵达哥伦比亚大学不久、即将开始博士后生涯的何林强攥着手机,反复读着博士导师、中国科学院大气物理研究所(以下简称大气所)研究员周天军的邮件:“我们送投《自然》的文稿一审被拒了,但编辑给了申诉的机会。”
他们的论文提出了一个新的观点:地球过去的暖期可以指示未来南亚夏季风的变化。在这之前,学界对于不同暖期下南亚季风的响应问题仍存在较大分歧。
伴随着哈德逊河畔的闪闪灯光,何林强边思考边徘徊。“这项研究很有价值,要有信心,不能也不应放弃。尽管评审意见严厉、修改任务艰巨,只要认真对待,最终还是能显著提升工作质量。”
在周天军的鼓励和指导下,他放下沮丧与焦虑,以平静的心态开始论文修改工作,和导师反复讨论确定修改方案,用4个月的时间、80余页的文字和图表,逐一回应了三位审稿人的两轮评审意见。
近日,何林强的研究刊发在《自然》杂志。同期,《自然》刊登的评论文章指出,“该研究利用地球过去的暖期构建回归模型,以惊人的精度描绘了未来南亚夏季风的变化,凸显了古气候在提升未来预估准确性中的巨大潜力。”
古气候是未来的“一面镜子”
南亚夏季风是全球季风系统重要的组成部分,除南亚地区外,对于我国青藏高原和西南地区的气候也有显著影响。可以说,夏季风是打开南亚及其毗邻地区雨季的“开关”。
未来南亚季风如何变化也是学界关注的问题。在利用气候模式预测的未来增暖情景下,伴随温室气体浓度升高,南亚季风降水整体增多,但是驱动季风降水的大气环流却在减弱,这对理解和预测季风在全球变暖背景下的变化提出了挑战。
如何解释这种悖论?古今气候融合是一条有效途径。2020年,国家自然科学基金委员会启动了“青藏高原地球系统基础科学中心”项目,在研究范式上强调“打通时间隧道”,周天军作为项目骨干负责西风-季风演化的研究任务,研究对象涵盖了古今不同的冷暖时期,这为开展古今季风融合研究提供了契机。
2021年,还在大气所攻读博士学位的何林强,参加了课题组一篇发表在《科学》杂志上的古今气候对比的文章讨论会,他对这一方向产生了浓厚兴趣。经过和周天军的讨论,他的博士论文选题最终确定在如何利用过去气候来指示未来季风变化这一主题。
在博士研究工作期间,他将目光投向六种典型的增暖情景:中上新世(~3.3–3百万年前)、末次间冰期(~12.7万年前)、中全新世(~6000年前),以及未来增暖的三种排放情景(2071-2100年)。通过探讨地球过去暖期的季风变化特征和机制,何林强的研究为理解未来变化的悖论提供了新的物理解释。
“气候增暖背景下,水汽的作用往往使得南亚季风降水增加,而环流作用通常导致南部降水减少、北部增加。过去和未来增暖下水汽、环流作用的变化幅度不同,但变化特征一致。二者叠加之下,降水整体增多。”何林强说。
在厘清水汽、环流变化背后的增暖因素后,他使用地球过去暖期的数据构建了南亚夏季风变化的统计预测模型,能够很好地刻画出气候模式的直接预估结果。
多学科交叉攻坚难题
何林强表示,这项研究来源于博士论文《新生代不同暖期亚洲雨季的演变》。在青藏高原地球系统基础科学中心项目的支持下,该工作从“过去-现在-未来”的视角出发,结合数值模拟与代用记录的比较,揭示了亚洲雨季格局的地质演变,并探讨了对未来变化的指示意义。
这项研究融合了古气候、现代气候、动力学研究、数值模拟等方面,首先摆在何林强面前的问题是数值模拟,他需要完成地质暖期片段的气候模拟。
“地质暖期的海陆分布、地形格局等与现代不同,因此需要对现有气候模型进行调整。再加上当时大气中二氧化碳浓度很高,模型通常需要运行上千年,才能接近平衡状态,这非常耗费时间。”何林强解释道,“最初调试模型的过程很枯燥,但慢慢熟悉后,就像摸清了它的‘脾气’,也能更加熟练地运用了,我很享受这种和超级计算机的安静‘对话’。”
2023年,在克服了数据、方法等难题后,何林强博士论文的研究工作陆续成型,相关的成果也开始分批整理成文和投稿。
“这章内容是整个博士论文的精华部分,分量很重、创新性很强,《自然》杂志应该会欢迎”,2024年6月,在博士毕业前夕,何林强在周天军的鼓励和具体指导下,将这部分成果整理成文送投了《自然》。
彼时的他满怀信心:“这项研究为不同暖期的南亚夏季风变化提供了一个统一的物理解释框架,学界应该会感兴趣。”一周后,稿件顺利进入送审阶段。
同年7月,何林强正式博士毕业。随后,他启程赴美国哥伦比亚大学开展博士后研究。初到纽约的他尚未适应新环境,便收到周天军的邮件:“文章被拒了,但编辑给了一次申诉机会。”
三位审稿人提交了60多条意见,犀利而细致。“当时确实有点泄气”何林强回忆。
这时,周天军的鼓励给了他极大的信心,“与其心怀忐忑,不如脚踏实地”。他迅速调整好心态,和周天军反复讨论后,按照由简至繁、分步攻坚的步骤,确定了修改方案,同时邀请气候模式专家、大气所研究员郭准加入作者团队,完成了新增数值模拟试验,提供了更为确凿的证据。
2024年11月,修改后的论文重新送审。一个多月后,他们收到了第二轮审稿意见,得到了充分肯定。其中一位审稿人评价道:“我要赞扬作者所做的全面修订以及新加入的敏感性试验,这些分析提供了更完整的视角,使整体结论更加稳健。”
2025年3月的一天,何林强收到了导师周天军转发的一封邮件。标题中“论文接收”几个字映入眼帘,附言则简洁有力地写着“祝贺林强!”那一刻,他意识到,博士期间的辛苦努力终于划上了圆满的句号。
用开阔的视野做科研
这是何林强的首篇《自然》,他坦言,自己的读博之路并非他人想象的那么顺利。尽管早在本科阶段就有论文发表经历,但进入课题组的前3年,他几乎没有发论文。
那么这三年主要在做什么呢?“大多数时候在思考课题、读文献、做实验、和课题组讨论,逐步提高自己,有时也会担心未来。”何林强说。
“那段时间我经常去健身房,让自己及时排解情绪。有些长期卡住的问题,我也会主动找老师和课题组讨论,避免困在死胡同里。”
何林强。受访者供图
在周天军课题组学习的几年间,他最大的收获是严谨学风的塑造、科研思维的培养和学术视野的开阔。
他回忆道,刚进入课题组时,自己曾流露出“快出结果、多发论文”的心态,这很快引起了周天军的注意。
“博士学习阶段,最为重要的是科研能力的培养,这种能力将是陪伴你终生的成长动力。科研工作重在‘质’不在‘量’,你基础好、能力强、肯努力,只要有敢于挑战前沿和难点问题的勇气,未来不必担心没有过硬成果”,这番话让何林强深受触动,成为他重新思考并确立努力方向的重要转折点。
临近毕业前一年,听了周天军做的《谈谈青年学者的人生规划》的报告后,他萌生了出国做博士后的念头,并得到了积极支持,“周老师鼓励我多出去看看,因为拓宽国际视野、接受中西方不同体系的科研训练对于青年人的成长很重要。”
在接下来的一年,何林强过得紧张、忙碌而又充实,既要撰写博士论文、修改评审中的文章,又要写博士后申请和接受跨洋视频面试。他幸运地收到了几所美国大学的博士后录用意向,最终他接受了哥伦比亚大学伸来的橄榄枝。
展望未来,何林强计划继续聚焦地球过去的气候如何指示未来变化。他表示:“随着科技的不断进步,数据同化、机器学习等前沿技术正日益应用于古气候研究。这些工具有望帮助我们更准确地重建和理解过去的气候状态,从而为未来气候变化提供一面更加真实、可靠的‘镜子’。我也会在这一前沿领域持续深耕,积极参与国际合作,贡献作为中国青年学者的智慧与力量。”
相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-025-08956-6
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