在應(yīng)對氣候變化、氣象防災(zāi)減災(zāi)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等國家重大戰(zhàn)略需求的指引下,當(dāng)前國內(nèi)大氣科學(xué)學(xué)科蓬勃發(fā)展,許多學(xué)校新開設(shè)了大氣科學(xué)學(xué)科或在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大了學(xué)科規(guī)模。其中南京大學(xué)的大氣科學(xué)學(xué)科歷史悠久、底蘊(yùn)深厚,表現(xiàn)出旺盛的生命力。南京信息工程大學(xué)學(xué)科規(guī)模大,方向廣,體系完備,被譽(yù)為中國氣象人才搖籃。北京大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)人才實(shí)力雄厚。中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)科立足南海優(yōu)勢,近幾年發(fā)展迅猛。蘭州大學(xué)則具有西部特色。大氣科學(xué)學(xué)科的國際一流高校主要有科羅拉多大學(xué)、華盛頓大學(xué)西雅圖分校和雷丁大學(xué)等,他們注重學(xué)科交叉,關(guān)注前沿?zé)狳c(diǎn),且各自在某一領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展。與國際一流高校相比,國內(nèi)的大氣科學(xué)學(xué)科交叉不夠廣泛深入,對于國際熱點(diǎn)科學(xué)問題的關(guān)注度還不夠,同時對于信息智能等新技術(shù)的前沿應(yīng)用還有待加強(qiáng)。未來,國內(nèi)大氣科學(xué)學(xué)科發(fā)展需要緊緊把握二十大指導(dǎo)思想,加強(qiáng)學(xué)科交叉,擴(kuò)大國際合作交流,重視人才資源的戰(zhàn)略性地位,并進(jìn)一步加強(qiáng)觀測能力建設(shè),謀求更高的國際影響力。
一、國內(nèi)高校大氣科學(xué)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀
大氣科學(xué)是研究大氣的各種現(xiàn)象(包括人類活動對它的影響),這些現(xiàn)象的演變規(guī)律,以及如何利用這些規(guī)律為人類服務(wù)的一門學(xué)科。其研究對象并不僅僅局限于大氣圈層本身,而是會延伸到大氣圈層與其他圈層的相互作用。大氣科學(xué)的主要分支學(xué)科方向有氣候?qū)W、天氣學(xué)、大氣物理學(xué)、大氣化學(xué)、大氣探測和應(yīng)用氣象學(xué)等,其研究成果可以服務(wù)于全球天氣氣候和環(huán)境變化、災(zāi)害性天氣事件發(fā)生機(jī)理和預(yù)報預(yù)測、大氣污染防治和生態(tài)環(huán)境保護(hù),是一個為民生和社會可持續(xù)發(fā)展提供有力科學(xué)支持的充滿活力的學(xué)科。目前國內(nèi)開設(shè)大氣科學(xué)學(xué)科的主要高校有南京大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中山大學(xué)、蘭州大學(xué)、成都信息工程大學(xué)、云南大學(xué)和國防科技大學(xué)等。
南京大學(xué)是國內(nèi)最早開設(shè)氣象學(xué)內(nèi)容課程的學(xué)校之一,全國最早的地學(xué)系也建立于此,其學(xué)科建設(shè)和發(fā)展時間序列完整,擁有深厚的民國時期氣象學(xué)的歷史積淀,淵源可上溯至兩江師范學(xué)院。1903年清政府在《奏定優(yōu)等師范學(xué)堂章程》中規(guī)定物理課中必須包括氣象學(xué)內(nèi)容。南京大學(xué)氣象學(xué)發(fā)展在三江及兩江優(yōu)等師范學(xué)堂時期已初顯雛形,但當(dāng)時的教材及教員基本來自日本,國內(nèi)無專業(yè)的氣象工作者。直至1920年秋,竺可楨先生在南京高等師范學(xué)校開始講授近代氣象學(xué)課程,至1924年,地學(xué)系分為地理組、地質(zhì)組和氣象組,其中氣象組成為我國最早的氣象學(xué)專業(yè),確立了發(fā)展氣象科學(xué),培養(yǎng)氣象人才的目標(biāo)。在竺可楨先生的領(lǐng)導(dǎo)下,南京大學(xué)的氣象學(xué)才逐漸起步,并逐漸發(fā)展成為現(xiàn)代意義的大氣科學(xué)學(xué)科。作為我國現(xiàn)代氣象教育的發(fā)祥地,南京大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)科自1924年成立以來,已有近百年的歷史,為我國的氣象、水利、環(huán)保、民航和國防事業(yè)培養(yǎng)了7000余名優(yōu)秀人才。天氣動力學(xué)、氣候動力學(xué)和大氣物理學(xué)是南京大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)科的傳統(tǒng)優(yōu)勢和特色。近些年,南京大學(xué)大氣科學(xué)瞄準(zhǔn)世界科學(xué)前沿,形成了天氣氣候與空氣污染相互作用、氣候和全球變化影響和應(yīng)對等交叉新興學(xué)科方向,有力拓寬了學(xué)科內(nèi)涵。在大氣污染成因和治理、臺風(fēng)動力學(xué)、雷達(dá)氣象、中緯度氣候動力學(xué)、氣候預(yù)測等關(guān)系防災(zāi)減災(zāi)、生態(tài)文明建設(shè)等國家需求的領(lǐng)域也取得了一系列具有重要影響的創(chuàng)新成果,學(xué)科布局覆蓋了從局地-城市-區(qū)域-中國-亞洲-全球的多尺度科學(xué)問題。
南京信息工程大學(xué)是一所以大氣科學(xué)為核心學(xué)科的行業(yè)特色高校,其學(xué)科規(guī)模大,專業(yè)特色鮮明,被譽(yù)為“中國氣象人才培養(yǎng)的搖籃”。相關(guān)學(xué)院有大氣科學(xué)學(xué)院、大氣物理學(xué)院、應(yīng)用氣象學(xué)院、海洋科學(xué)學(xué)院和水文與水資源工程學(xué)院,此外還擁有“長望學(xué)院”“龍山書院”“雷丁學(xué)院”“藕舫學(xué)院”等跨學(xué)科跨專業(yè)的學(xué)院,分別培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才、具有跨學(xué)科知識的復(fù)合型人才、國際化人才和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。其相對穩(wěn)定并具特色的研究方向主要有大氣環(huán)流及其動力過程、季風(fēng)與海陸氣相互作用、數(shù)值模式與氣候預(yù)測、氣象資料處理與同化應(yīng)用、中尺度氣象與臺風(fēng)以及氣候變化與區(qū)域響應(yīng)。
北京大學(xué)的大氣科學(xué)學(xué)科隸屬于大氣和海洋科學(xué)系,其科學(xué)定位是研究大氣、海洋和海-氣耦合氣候系統(tǒng)中的重大基礎(chǔ)和核心前沿問題。北京大學(xué)的學(xué)術(shù)氛圍相對獨(dú)立開放,且長聘制度提供的制度土壤有利于新入職青年教師的快速成長。北京大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)科的優(yōu)勢不是傳統(tǒng)氣象學(xué)方向,而是古氣候、行星大氣和大氣化學(xué)等新興學(xué)科方向。在科研產(chǎn)出上,北大發(fā)表論文的篇均引用次數(shù)較多,科研質(zhì)量較高。教師隊(duì)伍也以中青年教師為主,且多數(shù)在海外獲得博士學(xué)位。博士生數(shù)量多,生源好,博導(dǎo)帶領(lǐng)的博士生團(tuán)隊(duì)是科研產(chǎn)出的主力軍。
復(fù)旦大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)科近幾年發(fā)展迅猛,已經(jīng)由原先的大氣科學(xué)研究院成立了大氣與海洋科學(xué)系,包括環(huán)境系的大氣環(huán)境方向,主要研究方向有氣象與大氣環(huán)境、氣候與氣候變化、物理海洋與海洋氣象。復(fù)旦大學(xué)注重人才隊(duì)伍建設(shè),領(lǐng)軍人才較多,擁有2位院士,且人才隊(duì)伍擴(kuò)張非常迅速,目前已建立了較完備的人才培養(yǎng)體系,自2018年開始招收本科生。
中山大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院下設(shè)氣象系、大氣物理與化學(xué)系、大氣海洋系和空間天氣系4個學(xué)系,擁有廣東省氣候變化與自然災(zāi)害研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、大灣區(qū)大氣化學(xué)與環(huán)境污染研究院、南海觀測預(yù)警平臺、多尺度天氣氣候和環(huán)境生態(tài)數(shù)值模擬平臺和熱帶大氣海洋系統(tǒng)科學(xué)粵港澳聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。其以熱帶海洋氣候(南海)為特色,著力于海洋和陸基觀測平臺建設(shè),包括我國最大海洋綜合科考實(shí)習(xí)船“中山大學(xué)”號。采取服務(wù)國家的發(fā)展戰(zhàn)略,服務(wù)于“一帶一路”、南海戰(zhàn)略和粵港澳大灣區(qū)建設(shè)。近幾年,其圍繞熱帶海洋大氣學(xué)科,堅持人才興院戰(zhàn)略,人才規(guī)模成長迅速,擁有大批的優(yōu)秀年輕學(xué)者。在國際合作方面,“Future Earth”-未來地球計劃中國委員會秘書處落戶中大,且其承辦了聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會等。
蘭州大學(xué)的大氣科學(xué)學(xué)科具有西部特色,優(yōu)勢方向在于干旱氣候變化、對流層大氣物理與環(huán)境、資料同化與數(shù)值模擬。蘭州大學(xué)引進(jìn)了“泛三極計劃”首席姚檀棟雙聘院士,整合大氣、地理等地學(xué)相關(guān)學(xué)科成立了“泛第三極生態(tài)環(huán)境與氣候變化前沿科學(xué)中心”和“一帶一路”協(xié)同創(chuàng)新中心。
二、國外高校大氣科學(xué)學(xué)科發(fā)展情況
大氣科學(xué)學(xué)科的國際一流高校主要有科羅拉多大學(xué)、華盛頓大學(xué)西雅圖分校和雷丁大學(xué)等。其中科羅拉多大學(xué)的研究方向主要涉及大氣與海洋動力學(xué)、大氣化學(xué)與物理、化學(xué)和物理海洋學(xué)、云和氣溶膠、行星大氣、輻射傳輸和遙感、冰凍圈等,其注重學(xué)科交叉研究,在水文學(xué)、北極和高山研究以及大氣和空間物理方面都有一定的研究力量,科羅拉多大學(xué)的課程設(shè)置分得很細(xì),專業(yè)性強(qiáng),注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課堂討論,關(guān)于大氣科學(xué)的專業(yè)類課程就有46門。華盛頓大學(xué)西雅圖分校的研究方向涉及大氣化學(xué)、大氣動力學(xué)、邊界層過程、云和氣溶膠、冰川學(xué)和行星大氣、云動力學(xué)、降水過程、風(fēng)暴等,其與太平洋海洋環(huán)境實(shí)驗(yàn)室有密切合作。
在中尺度災(zāi)害性天氣方向,科羅拉多州立大學(xué)擁有美國國家級的雷達(dá)基地—CHILL雷達(dá),是美國雷達(dá)氣象的主要研究中心。美國俄克拉荷馬大學(xué)擁有美國目前最大的雷達(dá)研究中心,發(fā)展了先進(jìn)相控陣?yán)走_(dá)、成像雷達(dá)等系統(tǒng)。懷俄明大學(xué)擁有自己的觀測飛機(jī),可以實(shí)現(xiàn)用飛機(jī)觀測云和降水的微物理特征。英國的雷丁大學(xué)從模式的模擬、資料同化、預(yù)報到災(zāi)害的影響等方向均有相對完備的研究力量??偟膩碚f,國際上各單位都是在某一類觀測上重點(diǎn)發(fā)展,如科羅拉多州立大學(xué)和俄克拉荷馬大學(xué)都是重點(diǎn)發(fā)展雷達(dá),均有國家級的雷達(dá)觀測平臺,圍繞雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計、電磁波理論、云降水物理、強(qiáng)對流和臺風(fēng)等不同方向開展研究。懷俄明大學(xué)則是重點(diǎn)發(fā)展飛機(jī)觀測,研究領(lǐng)域包括儀器原理和關(guān)鍵技術(shù)、雷達(dá)和衛(wèi)星遙感理論、模式模擬、資料同化、災(zāi)害影響評估、火星大氣、極地和北極氣象學(xué)、大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等。氣候?qū)W方向當(dāng)今國際上的研究前沿為氣候無縫隙預(yù)測、氣候變化及其適應(yīng),相關(guān)的國際計劃主要有IPCC、Future Earth等。大氣物理與大氣環(huán)境方向的國外優(yōu)勢單位主要有赫爾辛基大學(xué)、華盛頓大學(xué)、雷丁大學(xué)、德州農(nóng)工大學(xué)和利茲大學(xué),這些單位在該方向的實(shí)力強(qiáng)勁,目前研究的國際前沿問題是大氣和地球系統(tǒng)關(guān)鍵過程的觀測、理解和模擬。
三、國內(nèi)高校大氣科學(xué)學(xué)科發(fā)展的幾點(diǎn)不足
與國際一流高校大氣科學(xué)學(xué)科相比,國內(nèi)大氣科學(xué)學(xué)科交叉的深度和廣度仍需加強(qiáng),在水文、海洋、生態(tài)文明、健康等領(lǐng)域的交叉研究不夠。對水資源、海岸線、海水、山地計劃、人類命運(yùn)共同體、冰川和三極等國際熱點(diǎn)議題的關(guān)注度欠缺,對人類命運(yùn)共同體、生態(tài)文明建設(shè)、天氣防災(zāi)減災(zāi)和“碳中和”等國家重大需求問題的研究力度不夠,對大數(shù)據(jù)、信息化、智能化、遙感技術(shù)等新技術(shù)新前沿的考慮不夠。導(dǎo)致在論文的影響力上與國外仍有較大差距,科研成果顯示度不夠,科研上的重大創(chuàng)新還有待進(jìn)一步突破。
此外,課程設(shè)置上偏于老化,缺乏關(guān)于學(xué)科前沿科學(xué)熱點(diǎn)和學(xué)科交叉科學(xué)問題的講授,且實(shí)操實(shí)踐類的課程設(shè)置較少,講課方式過于傳統(tǒng),停留于書本的理論傳授,缺乏生動的課堂演示和自由的探討環(huán)節(jié)。
國際化水平和國際影響力需提高。國內(nèi)的大氣學(xué)科參與國際化重大工程和項(xiàng)目較少,所以國際話語權(quán)有待提高,此外國際化人才培養(yǎng)體系尚不夠完善,課程設(shè)置缺乏國際化理念,全英文課程建設(shè)還不成體系。
四、在二十大報告指引下,未來國內(nèi)高校大氣科學(xué)學(xué)科的發(fā)展方向
黨的二十大報告指出,未來要加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科、新興學(xué)科、交叉學(xué)科建設(shè),加快建設(shè)中國特色、世界一流的大學(xué)和優(yōu)勢學(xué)科。因此,學(xué)科交叉是大氣科學(xué)學(xué)科進(jìn)一步內(nèi)涵式發(fā)展的第一要義。子學(xué)科內(nèi)涵發(fā)展與子學(xué)科的交叉可以作為學(xué)科提升的突破口,在傳統(tǒng)優(yōu)勢基礎(chǔ)上拓展學(xué)科交叉的深度和廣度,進(jìn)一步關(guān)注交叉和新興學(xué)科方向,促進(jìn)大氣與生態(tài)、社會、人文、城市規(guī)劃等學(xué)科的交叉,拓寬學(xué)科內(nèi)涵。建立不同院校間的學(xué)術(shù)交流平臺,鼓勵不同方向教師之間的學(xué)術(shù)交流,促進(jìn)分支學(xué)科方向的交叉和團(tuán)隊(duì)合作,鼓勵中青年科學(xué)家立足國際熱點(diǎn)和國家重大需求等問題開展交叉研究。此外,可以進(jìn)一步發(fā)揮數(shù)據(jù)科學(xué)和人工智能等技術(shù)對于新興學(xué)科發(fā)展的支撐作用,發(fā)展人工智能與氣象學(xué),應(yīng)對國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo),發(fā)展“氣象+新能源”,從而形成新的學(xué)科增長點(diǎn)。
二十大報告指出,未來需要進(jìn)一步擴(kuò)大國際科技交流合作,加強(qiáng)國際化科研環(huán)境建設(shè),形成具有全球競爭力的開放創(chuàng)新生態(tài)。因此,更高水平的國際合作是未來國內(nèi)大氣科學(xué)學(xué)科發(fā)展的一大重要支點(diǎn)。全球化時代國際合作是推動科技創(chuàng)新、提升人才培養(yǎng)質(zhì)量和應(yīng)對天氣、氣候和環(huán)境變化的重要途徑。未來需要進(jìn)一步與國外一流科研機(jī)構(gòu)開展深入地和實(shí)質(zhì)性地合作交流,短期引進(jìn)國際學(xué)術(shù)大師開展合作,并鼓勵年輕教師到海外進(jìn)行1~2年的短期合作,從而進(jìn)一步提升科研的協(xié)同創(chuàng)新能力。同時,進(jìn)一步鼓勵中青年教師在重要國際組織中任職,建立起一支具有國際視野的高水平科研隊(duì)伍,提升學(xué)科國際影響力。未來相當(dāng)一段時間,以全球變暖為特征的全球氣候變化問題仍然是當(dāng)前人類社會面臨的重大挑戰(zhàn),也是天然的國際合作主題,未來國內(nèi)高校需要積極主導(dǎo),與國際一流高校圍繞相關(guān)主題開展聯(lián)合科學(xué)研究以及人才培養(yǎng)合作。
黨的二十大報告還指出,教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。其中,科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力。因此,未來需要進(jìn)一步強(qiáng)化人才在學(xué)科發(fā)展中的戰(zhàn)略性地位,進(jìn)一步優(yōu)化指揮棒,以評價體系的改革激發(fā)人才隊(duì)伍的創(chuàng)新活力,立足“反五唯”思想,更加注重成果的質(zhì)量,而不是數(shù)量,更加注重人才的實(shí)際貢獻(xiàn),而不是資歷,鼓勵論文要寫在祖國的大地上,從而進(jìn)一步激發(fā)青年教師的工作熱情、提高其科研追求、明確其努力的方向。加強(qiáng)對于國際一流人才的引進(jìn)力度,培養(yǎng)和引進(jìn)一批在國內(nèi)外有影響力的學(xué)術(shù)大師和有頂尖科研水平的青年教師人才,形成多支引領(lǐng)學(xué)科方向的頂尖學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì),從制度層面做好改革,為國際一流人才提供更好的制度土壤。
大氣科學(xué)學(xué)科的發(fā)展離不開第一手觀測資料的獲取,觀測能力的提升可以說是目前國內(nèi)大氣科學(xué)學(xué)科發(fā)展的“卡脖子”問題?;A(chǔ)建設(shè)能力的提升可以支撐國際前沿研究成果的產(chǎn)出,高質(zhì)量的第一手觀測資料也是原創(chuàng)性重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)。未來國內(nèi)大氣科學(xué)學(xué)科發(fā)展方向可以以重大觀測平臺建設(shè)作為重點(diǎn)任務(wù),加強(qiáng)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),以促進(jìn)整個學(xué)科發(fā)展,并更好地服務(wù)國家和地方重大科技需求。
(陳楚,南京大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院行政學(xué)科秘書、研究生輔導(dǎo)員。)