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全球干旱正从缓旱转向骤旱?

2023-04-21来源:中国科学报作者:刘如楠作者(文):作者(图): 发布: 责编:林雯访问量:10

2021年12月初,南京信息工程大学教授袁星在《科学》的投稿系统中提交了论文。一眨眼,八九个月过去了,除了显示已送审外再无消息。其间,国际上陆续有相关研究发表,其中有一篇甚至还借鉴了自己此前的研究方法。

袁星有些着急,忍不住给编辑写邮件询问情况,“如果《科学》觉得不合适,我们就撤回来”。

那段时间,我国长江流域发生了60年来最严重的骤旱,袁星希望这篇研究全球干旱的论文赶紧发表,以引起更多人对相关问题的重视。他甚至已经计划好,如果被拒,就立即投给发表速度最快的期刊。

投稿一年多后,袁星终于等来了好消息——近日,《科学》在线发表了团队的研究成果。他们利用全球土壤水分模拟和再分析等数据,评估了过去64年来干旱的演变情况。

该研究发现,在人类活动影响下,全球干旱正在向骤旱转变。未来,在大多数陆地地区,人类要面对更快发生的干旱。 《科学》将其选为同期亮点成果,并撰写观点文章进行评论。

抱着“试试看”的心态开始

科学家从产生想法到做出成果通常需要多久?对于袁星来说,这个跨度是10年。

2012年夏天,美国遭遇了50多年来最严重的旱灾,持续几个月的高温和干旱对生产生活影响巨大。此时的袁星入职普林斯顿大学不久,从事水文气候研究的他对这场旱灾格外关注。他想:人们应该如何分析这起干旱事件?是否应该称其为“骤旱”?“骤旱”到底该如何界定?当时,国际学术界对此看法不一,仅有少数学者提出了一些有争议的描述指标。

一年后,我国长江中下游地区发生严重干旱,多省份农作物受灾,饮用水供给出现困难。袁星想以中国为例,尝试做些研究。

2014年,袁星回国,进入中国科学院大气物理研究所,正式开启了骤旱相关研究。经过两年的积累,他与合作者初步发现了中国骤旱规律:更有可能在湿润和半湿润地区发生,如南方和东北地区;1979年至2010年间,骤旱发生次数增加了一倍。

“我最初纯粹抱着试试看的心态做,没有想到这项研究意外引起了关注,这鼓励我们进一步探索。”袁星对《中国科学报》说。

摆脱重复 实现突破

2019年,袁星收获了一项“令自己满意”的研究。他和团队对中国骤旱历史变化进行了集合归因模拟试验。研究结果表明,历史上骤旱事件有77%的可能性由人类活动造成的气候变化引起。不久,这篇发表于《自然-通讯》的论文就成为了“高被引论文”。

袁星开始思考能否把样本数据扩展至全球,在全球数据尺度下进行分析。可得到分析结果后,他却迟迟没有投稿。

“这只是一个重复性工作,没有实现大的突破。”袁星说,他担心全球某些地区数据的缺乏,影响结果可信度。

犹豫中,同行发表了全球骤旱论文,令他一惊。“我们正在做的,已经有人做出来了!” “是不是自己太保守了,或许不该畏首畏尾……”袁星心里嘀咕。这让他开始重新思考研究路径——如何能比同行的研究更进一步,以更宏观的视角看待骤旱问题。这最终成为团队新发论文的核心问题——在各项研究都表明骤旱频率增加的情况下,全球干旱是否已从缓慢发展的干旱向骤旱转变?

袁星团队的研究表明,在政府间气候变化专门委员会极端事件特别报告(IPCC SREX)划分的区域中,历史时期全球约3/4的陆地区域骤旱比例及干旱暴发速度均呈上升趋势。人类活动引起的气候变化,使得降水的亏损越来越严重,地表的强蒸散发更强烈,最终迫使干旱暴发速度越来越快,由缓旱转向骤旱。未来,这将会给干旱监测、预报与防御等带来新挑战。

跳出舒适圈

全球干旱从缓慢发展的干旱向骤旱转变的猜想被证实,袁星的喜悦、信心、期待都来了。

从研究生阶段算起,袁星已经陆续发表了120多篇研究论文,可给《科学》投稿,还是人生第一次。

当研究“长跑”只剩下最后10%时,袁星和团队成员——硕士生王钰淼、副教授季鹏全力冲刺。两位合作者停下了手中所有的工作,一头扎进了这项研究。那段时间,“实验-反馈-讨论-实验”的循环周期甚至被压缩到了分钟。“我们每天会讨论十几、二十多次。”袁星说。

面对审稿人“用不同数据集来验证模型和结果”的建议,有时袁星甚至会隔半个小时问一次进展。毕竟,每个数据集的验证结果,都可能让结论失效。

一个多月的修改过程中,袁星的担心与信心就像天平的两端,一直不停地摇摆,最终,信心的那端稳稳落实了。事实证明,研究结论完全可靠。

回想起整个研究历程,袁星感慨道:“最初只是一个不成形的想法,研究方向也不明确,常常是这里做一些、那里做一些。但随着时间的推移,我们慢慢提炼出一些科学问题,进而展开研究验证。可见科研还是要有主见,光跟随别人的脚步是不够的。”

事实上,袁星是敢于突破的人,从美国普林斯顿大学到中国科学院大气物理研究所,然后又迁到南京信息工程大学,袁星愿意“跳出舒适圈”。用他的话说,这是作为湖南人的“霸蛮”精神,“既然已经作了决定,那就往前走,坚持下去,总归能做出些东西来”。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/science.abn6301

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