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        每時(shí)每刻的新挑戰(zhàn)

        2018-03-08 16:31:40傅宗玫
        知識(shí)就是力量 2018年3期
        關(guān)鍵詞:平潭物理化學(xué)科學(xué)研究

        傅宗玫

        地球大氣是一個(gè)極度復(fù)雜的流體。大氣中的水在氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)之間不斷轉(zhuǎn)換,在不同地方成云致雨,形成干旱和濕潤的氣候區(qū)。大氣里還有上萬種其他化學(xué)物質(zhì),有的能吸收陽光或紅外線使地球表面變熱,有的能反射陽光使地球表面變冷。

        大氣科學(xué)研究兩大手段

        面對(duì)大氣這樣復(fù)雜的系統(tǒng),我們?nèi)绾窝芯克兀看髿饪茖W(xué)研究人員有兩大手段:觀測和數(shù)值模式。我們研制各種各樣的儀器設(shè)備,裝置在地面,或搭載在氣球、飛機(jī)、人造衛(wèi)星上,測量大氣的物理化學(xué)性質(zhì)及其變化。科研人員們分析觀測數(shù)據(jù),總結(jié)大氣現(xiàn)象,并對(duì)形成這些現(xiàn)象的過程提出假說??墒?,大部分情況下我們不能對(duì)大氣做控制和對(duì)照實(shí)驗(yàn),那么如何驗(yàn)證這些假說呢?這就需要大氣數(shù)值模式了。簡單地說,數(shù)值模式總結(jié)了我們目前對(duì)大氣物理化學(xué)過程全部的認(rèn)識(shí),并以數(shù)學(xué)形式寫下來,成為一個(gè)近似于真實(shí)大氣的“模型”。我們可以用這個(gè)模型做各種“實(shí)驗(yàn)”來檢驗(yàn)假說。

        例如,我們提出一個(gè)假說:人為活動(dòng)排放的二氧化碳是造成全球溫度上升的主因。研究人員用大氣數(shù)值模式做一個(gè)控制實(shí)驗(yàn),其中大氣化學(xué)成分全部來自自然界;另外再做一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn),其中大氣加入人為活動(dòng)排放的二氧化碳。比對(duì)兩個(gè)數(shù)值模式的結(jié)果,就能檢驗(yàn)人為活動(dòng)排放的二氧化碳是否造成全球變暖。當(dāng)然,數(shù)值模式的結(jié)果必須和觀測相符。如果模式結(jié)果不符合觀測,代表這個(gè)“模型”還不夠好,與真實(shí)大氣還有差異,那么就需要進(jìn)一步研究大氣物理化學(xué)過程,改進(jìn)數(shù)值模式。

        計(jì)劃趕不上變化

        在大家的想象中,做科學(xué)研究是不是一件特別井然有序、一切按規(guī)劃進(jìn)行的工作?實(shí)際上,做任何科學(xué)研究,都要做好應(yīng)付突發(fā)狀況的準(zhǔn)備。特別是在野外做實(shí)驗(yàn),總會(huì)有各種出乎預(yù)料的情況發(fā)生,考驗(yàn)著科研人員的危機(jī)應(yīng)變能力。

        2015年春季,我們準(zhǔn)備在福建省平潭縣和金門縣,同步測量大氣顆粒物、霧和灰霾的物理化學(xué)性質(zhì)。有一天儀器突然測量到了特別高的顆粒物濃度,但沒檢查出儀器有任何問題。我們才發(fā)現(xiàn)當(dāng)天是農(nóng)歷初一,平潭當(dāng)?shù)孛癖娪蟹傧惆萆竦牧?xí)慣,產(chǎn)生的煙被儀器偵測到了。

        按照原定觀測計(jì)劃,我們的研究重點(diǎn)是福建沿海4月份頻繁發(fā)生的大霧事件。可是那年4月,我們卻苦苦等不來霧。距離預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)束只剩下9天了,這天晚上,平潭發(fā)生劇烈的雷暴天氣,大風(fēng)把觀測艙的頂部吹掀了一個(gè)角,雨水乘隙而入。大家不得不冒著暴雨把精貴的儀器拆下來搬到安全的地方,并且提早結(jié)束了實(shí)驗(yàn)。

        我們原本計(jì)劃第二年春天再到平潭觀測。沒想到的是,當(dāng)年夏天的一場強(qiáng)烈臺(tái)風(fēng),把固定在屋頂?shù)挠^測艙,整個(gè)刮進(jìn)了海里。我們損失了整個(gè)觀測平臺(tái)的固定設(shè)備……由于研究經(jīng)費(fèi)有限,我們沒辦法重新建設(shè)觀測艙,不得不修改后續(xù)的研究計(jì)劃,從已經(jīng)得到的觀測數(shù)據(jù)中挖掘有用的信息。

        所以,做科研不僅需要扎實(shí)的知識(shí)和技術(shù),可能更重要的是靈活的思考和變通能力呢。

        (責(zé)任編輯/劉京 ?美術(shù)編輯/胡美巖)endprint

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