作者:甘晓 来源:中国科学报 发布时间:2024/5/29 20:14:57
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范宣梅:杰青项目是我地震探索之路的基石

 

“汶川地震感觉已经离我们很远了,但地震时灾区的一幕幕又那么近,这次地震改变了很多人的命运,也改变了我的研究轨迹。”5月12日,成都理工大学教授范宣梅发了一条朋友圈。

地震发生后,哪些地方受灾最严重?哪里会发生滑坡?哪些滑坡会堵塞河流,形成堰塞湖溃决洪水?这些灾情灾损信息就像盲盒一样,让人两眼一抹黑。

自2008年汶川地震后,范宣梅开始从事地震诱发地质灾害链机理和预测研究。面对强震地质灾害机制认识不清、预测不准的国际难题,她带领科研团队揭示了强震地质灾害跨时空尺度链生演化机制,同时借助人工智能、大数据、遥感技术等,将积累多年的全球40余次地震诱发的近40万条地质灾害数据和先进算法相结合,建立了地震诱发地质灾害智能预测模型。

2021年,范宣梅获得国家杰出青年科学基金项目(以下简称杰青项目)资助。“这不仅意味着专家对我过去工作的认可,也为我未来攻关方向进行了把关,让我在科研之路上更加坚定地走下去。”她告诉《中国科学报》。

范宣梅(右一)带队开展野外考察(受访者供图)


从实践中来、到实践中去

“科研工作要‘顶天立地’,既要拓宽人类认知边界,又要解决实际问题。”多年来,范宣梅在科研中有这样的体会。

2015年,范宣梅从瑞士回国,加入成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室。此前,她曾担任联合国训练研究所卫星应用中心的培训专家。2016年,她获批国家自然科学基金优秀青年科学基金项目。

2020年,她提交了杰青项目申请书。“回国后的几年里,我带着几名博士生、硕士生,全身心投入科研工作,迎来科研‘黄金期’。”范宣梅回忆。

遗憾的是,首次“冲击”杰青项目,她落选了。“我认真总结了失败原因,准备第二年再次申请。”范宣梅没有灰心。她申请书的题目是《强震地质灾害链机理与预测》,这是一项具有鲜明应用特点的基础研究课题。

“第一次失败的原因在于我的申请书只突出了前沿科学内容,忽视了科研成果在多次强震中的实际应用效果展示。”范宣梅总结道,“将基础科学研究成果服务于国家防灾减灾和国家重大工程安全的重大需求,是我们的使命担当。”

2021年,范宣梅再次提交申请书。这一次,她同时展现了科研工作“顶天”和“立地”的方面,并对研究成果进行了系统性梳理。

范宣梅把申请杰青项目的经验总结为“专”“精”“泛”“实”4个关键字。其中,“专”指的是围绕一个最重要的核心科学问题进行攻关。“精”指的是把一项研究做成经得住同行和实践检验的精品,摒弃心浮气躁,要精益求精、专心致志。看似与“专”相悖的“泛”,指的是积极、广泛地与其他相关学科开展交叉,取得新突破。“实”指的是科学问题从实践中来、到实践中去。

“这四点不仅是申请杰青项目的制胜‘法宝’,更是做好科学研究的基本要求。”范宣梅常常和团队青年学者分享这一观点。

在杰青项目答辩环节,原本擅长现场演讲的范宣梅迎来挑战——线上答辩。“录制视频时,我下了不少功夫,重点是想让大同行在短时间内了解我在做什么、这项研究为什么重要、下一步要做什么等3个要点。”她回忆道。

在提问环节不能与评委进行面对面互动,使她难以及时把握评委的反应。“专家水平很高,提出不少好问题,对我而言是一次很好的提升机会。”

“哪里有灾害,团队就到哪里”

2021年,范宣梅成功获得杰青项目资助。“专家的认可使我对未来的研究工作充满信心。”她表示。

同时,获批杰青项目成为范宣梅组建科研团队的新起点。2021年以来,范宣梅从一个人带领博士生、硕士生从事科研工作开始,逐渐壮大队伍,吸引了一批有志于地质灾害研究的青年才俊加入。

执行杰青项目的3年里,范宣梅带领这个富有活力的科研团队取得了一系列进展。首先,他们建立了全球地震诱发滑坡数据库,结合先进的人工智能算法,开发了能够近实时预测地震诱发地质灾害的模型。

模型几乎可以实现与地震的实时同步预测,为灾后救援开启“上帝视角”。迄今为止,该模型已实际应用于全球10余次强震中,包括日本北海道地震、尼泊尔地震、我国九寨沟地震等。实战中,模型预测准确率达到80%以上,比美国地质调查局模型的准确率高约20%。

这一模型在2022年9月泸定地震中的表现令人称道。地震发生时,当地天气不好,卫星遥感影像一直被云雾遮住,人们难以获取救援急需的数据。范宣梅和科研团队利用模型在两小时内把预测结果送到了指挥中心,指导救援人员该去哪里,把握“黄金72小时”。

同时,范宣梅带领团队在理解强震地质灾害机理的基础上再进一步,提出了风险预测模型。“地震后,在关注其诱发的地质灾害最有可能发生在哪里的基础上,我们更想了解哪些区域的人员会受到最大威胁、会造成多少人员伤亡、哪里的道路会受阻、哪些地方的灾害链会影响重大基础设施等与风险有关的问题。”她说。

此外,团队将科研方向从强震拓展到气候变化和极端天气对地质灾害的影响,通过一系列野外调查和监测,认识冰雪消融引发的冰岩崩-碎屑流、冰湖溃决等重大灾害链的机理,并探索有效的灾害链风险预警模型,为川藏铁路、水电工程等国家重大工程项目的安全运行提供了科学依据。

多年来,团队成员脚踏实地、跋山涉水,将科学研究成果应用于国家防灾减灾实践。“哪里有灾害,我和团队就到哪里安营扎寨、采集数据。”范宣梅强调。

传承精神,十六载深耕

早在成都理工大学读硕士期间,范宣梅就接触到地质灾害这个领域。自20世纪80年代起,成都理工大学科研团队先后在我国著名工程地质学家张倬元教授、黄润秋教授和许强教授的带领下,深耕相关学科,到范宣梅这里已经是第四代了。

“记得我读研究生期间,已经耄耋之年的张先生和我们一起出野外,在滑坡体上捡起一块岩石,给我们讲这块岩石是哪个年代形成的、地质过程中经历了什么、这个地方为什么会发生滑坡。我当时就觉得太有意思了。”范宣梅回忆。从此,她迷上了这个学科,走上了地质灾害研究的道路。

2008年5月,汶川地震给这片土地带来了深重创伤,同时也改变了范宣梅的科研人生轨迹。

亲眼看到灾区的废墟,成都理工大学博士一年级的范宣梅内心受到了前所未有的震撼。她深知自己责任重大——不仅要揭示地质灾害背后的科学原理,还要寻找预防和减轻灾害影响的方法。从此,她放弃了此前的科研方向,聚焦于强震诱发地质灾害链的机理与预测研究。

面对强震地质灾害机制认识不清、预测不准的国际难题,范宣梅一干就是16年。她跑遍了汶川震区,发现并建立了800多处地震诱发滑坡-堰塞湖灾害链数据库。博士毕业留校任教后,她又以导师身份带领学生去野外考察,翻山越岭搜集数据。

一路走来,前辈们为范宣梅勇闯科学“无人区”、开辟新的研究方向提供了大力支持。“实验室秉承的‘守正创新、实事求是、胸怀祖国’的科学家精神,一直是我不断前行的强大动力。”她表示。

2024年起,杰青项目开展分级评价,择优遴选优秀项目给予滚动支持。对此,范宣梅是有信心的:“我发表的顶级刊物论文在大地学领域并不算最多,但这些年来,我们的确努力把论文‘写在祖国的大地上’,解决了一些面向国家需求的重要科学问题,保护了一方百姓的人身和财产安全。”

在从事地质学的研究人员中,女性是少数,在范宣梅带领的团队中,大部分成员都是男性。时常有人问她,如何克服女性在体能上的差距、生理上的困难。范宣梅回答:“我觉得没什么困难的,我爬山、爬冰川比很多男性都轻松。”

有一年,范宣梅带十几位外国专家前往汶川考察震后地质灾害。拦挡坝被泥石流淤满,要在上面走很长时间才能进入沟里,外国专家全是男性,都累得气喘吁吁,而娇小的范宣梅却张罗着整支队伍。她认为,女性往往更坚韧、细心、善于沟通,因此在做研究和科学管理方面是具有优势的。

2024年起,杰青项目将女性科研人员的申请年龄放宽至48岁。在范宣梅看来,这将为优秀的女科技工作者提供更多机会,希望更多女科技工作者从中获益。

 
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