聚焦“世界屋脊”地氣相互作用研究，珠峰地區(qū)首次水—熱—碳通量航空觀測試驗(yàn)8月1日啟動，持續(xù)開展一個月圓滿完成。作為中國第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究項(xiàng)目的重要組成部分，這項(xiàng)試驗(yàn)備受關(guān)注。
何為地氣相互作用？為什么要在“世界屋脊”開展地氣相互作用觀測研究？珠峰地區(qū)這項(xiàng)研究如何服務(wù)中國造福世界？圍繞這些議題，領(lǐng)導(dǎo)科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行本次試驗(yàn)的中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院研究員賈立，在珠峰地區(qū)開展試驗(yàn)任務(wù)期間接受中新社“東西問”獨(dú)家專訪，進(jìn)行科普解讀。
視頻：【東西問】賈立：珠峰地區(qū)首次，中國科學(xué)家為何開展這項(xiàng)試驗(yàn)？來源：中國新聞網(wǎng)
現(xiàn)將訪談實(shí)錄摘要如下：
中新社記者：您領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)正在珠峰地區(qū)開展任務(wù)研究。什么是地氣相互作用？它和天氣有何關(guān)聯(lián)？
賈立：我們團(tuán)隊(duì)正在開展的試驗(yàn)項(xiàng)目全稱為“青藏高原珠峰地區(qū)高寒環(huán)境復(fù)雜地表地氣相互作用天—空—地立體協(xié)同觀測試驗(yàn)”，這是科學(xué)家在珠峰地區(qū)首次利用航空平臺獲取水—熱—碳通量觀測數(shù)據(jù)。
珠峰地區(qū)首次水—熱—碳通量航空觀測試驗(yàn)科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人賈立研究員(左)，在試驗(yàn)場指帳篷內(nèi)與科考隊(duì)員討論觀測方案。中新社記者 孫自法 攝大家一聽到“地氣”，可能會想到一個人做事是不是“接地氣”，但在地學(xué)研究領(lǐng)域，“地”指地球表面，“氣”指地球上籠罩的大氣層。所以，“地氣”實(shí)際上包含地球表面和地球大氣層兩個地理范疇。
地氣相互作用一般是指地表和其上的大氣之間通過一些物理過程發(fā)生相互作用、互相影響，即地面發(fā)生的一些物理過程會影響大氣，大氣的一些物理過程也會影響地面。地氣相互作用是形成地球系統(tǒng)氣候特征的重要過程，在氣候變化如全球變暖等方面發(fā)揮著非常重要的作用。
天氣則是指地球上大氣圈短時間發(fā)生的各種氣象現(xiàn)象，包括氣溫高低、雨雪天晴等。
中新社記者：青藏高原被譽(yù)為“世界屋脊”和“地球第三極”，為什么要在這一地區(qū)開展地氣相互作用觀測試驗(yàn)研究？主要科學(xué)目標(biāo)是什么？
賈立：眾所周知，青藏高原是世界海拔最高的高原，對大氣具有強(qiáng)烈的加熱效應(yīng)，進(jìn)而影響北半球的中緯度大氣環(huán)流，其地表物質(zhì)和能量交換不僅影響青藏高原及周邊氣候，還可通過復(fù)雜的氣候反饋機(jī)制和大氣環(huán)流影響全球氣候，是地球系統(tǒng)地氣相互作用過程及生態(tài)系統(tǒng)格局演變研究的重要區(qū)域。
這次試驗(yàn)任務(wù)區(qū)域位于珠峰北側(cè)，平均海拔約4200米，該地區(qū)地氣相互作用不局限于當(dāng)?shù)兀矔ㄟ^大氣環(huán)流影響整個地球系統(tǒng)的氣候。反過來，全球氣候變化也會影響青藏高原地區(qū)的環(huán)境，包括加速珠峰所在的喜馬拉雅山地區(qū)的冰川融化等。
青藏高原還有一個形象的稱謂是“亞洲水塔”。這次試驗(yàn)任務(wù)選擇在七八月份開展，此時亞洲季風(fēng)給珠峰地區(qū)帶來較豐沛的降水，加上夏季冰雪融化，使得土壤水分含量較大；而夏季太陽輻射強(qiáng)，有充分的能量。這樣一來，充分的水分和能量使珠峰地區(qū)的地表蒸發(fā)量處于全年最大的時候，能夠改變大氣的對流形勢，進(jìn)一步影響大氣環(huán)流。我們的目標(biāo)之一，是通過觀測地表與大氣間的能量和水分交換來研究地氣相互作用如何影響大氣。
不過，珠峰地區(qū)地形相當(dāng)復(fù)雜，地表非均勻性很大，僅利用單點(diǎn)的地基觀測不足以了解該地區(qū)大范圍的地氣之間水熱交換特征。因此，此次試驗(yàn)旨在利用無人機(jī)航空平臺，針對地氣間水熱交換過程和邊界層過程開展面上尺度的觀測試驗(yàn)，結(jié)合地基站點(diǎn)和衛(wèi)星遙感觀測，形成多時空尺度、天—空—地立體綜合觀測，探究珠峰地區(qū)地氣相互作用特征，深入理解和探究處于亞洲季風(fēng)影響區(qū)的珠峰北坡地區(qū)高寒環(huán)境和復(fù)雜地表?xiàng)l件下的水分循環(huán)、物質(zhì)和能量交換過程的特征和機(jī)理，為揭示珠峰地區(qū)復(fù)雜地形和高寒環(huán)境影響下地氣相互作用特征及機(jī)理提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。
珠峰地區(qū)首次水—熱—碳通量航空觀測試驗(yàn)科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人賈立研究員(中)和隊(duì)員在試驗(yàn)場討論，與無人機(jī)起降點(diǎn)工作人員聯(lián)系。中新社記者 孫自法 攝中新社記者：“世界屋脊”與低海拔地區(qū)的地氣相互作用有何異同？它們之間如何相互影響？
賈立：高海拔的“世界屋脊”與低海拔地區(qū)的地氣及地氣相互作用有很大差別。一般來說，高海拔地區(qū)地氣相互作用更加劇烈，因?yàn)楦吆０蔚貐^(qū)吸收太陽輻射非常強(qiáng)，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的對流，一旦地表有水分供給就會導(dǎo)致地表向大氣進(jìn)行較強(qiáng)的水汽輸送。這一強(qiáng)烈、隨時會轉(zhuǎn)變的地氣相互作用過程，也導(dǎo)致青藏高原天氣變化劇烈，會呈現(xiàn)出“一天有四季”的特點(diǎn)，而低海拔和平原地區(qū)往往是春夏秋冬四季分明。
青藏高原地區(qū)地氣相互作用產(chǎn)生的熱量、水汽等，會通過大氣環(huán)流對低海拔地區(qū)產(chǎn)生影響，但這個相對復(fù)雜的過程肯定對不同區(qū)域、不同地理環(huán)境有不同程度影響。比如，長江中下游地區(qū)的暴雨洪澇和干旱等，就可能與青藏高原的地氣相互作用有一定的關(guān)系。
中新社記者：人類只有一個地球，世界也只有一個“屋脊”，珠峰地區(qū)地氣相互作用研究如何服務(wù)中國造福世界？這方面科研該怎樣加強(qiáng)國際合作？
賈立：由于青藏高原在全球氣候系統(tǒng)中發(fā)揮的重要作用，中國非常重視青藏高原地氣相互作用研究，在青藏高原建有很多地面觀測站，同時利用衛(wèi)星觀測和模型模擬開展大區(qū)域的研究。在近些年開展的第二次青藏高原綜合科學(xué)考察過程中，中國也進(jìn)一步加強(qiáng)了地面觀測網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。
通過深入研究青藏高原地氣相互作用，有助于了解高原的氣候模式及其對氣候變化的響應(yīng)，為中國及全球制定更加科學(xué)的氣候應(yīng)對策略提供參考，并為全球應(yīng)對氣候變化、管理水資源和保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，服務(wù)于全球可持續(xù)發(fā)展。
長期以來，中國科學(xué)界非常重視國際合作，與國外研究機(jī)構(gòu)及高校等開展多種形式合作，包括與青藏高原周邊國家及其他國家研究機(jī)構(gòu)的合作。這些合作不局限于地氣相互作用研究，還包括生態(tài)、環(huán)境、冰川變化等，目的都是為了更好地理解青藏高原上發(fā)生的物理過程，這些物理過程如何影響全球氣候，氣候變化反過來又如何影響青藏高原的環(huán)境變化，為減緩氣候變化及其對人類社會的影響，尋找科學(xué)依據(jù)和解決途徑。
展望未來，建議各國科學(xué)家加強(qiáng)數(shù)據(jù)共享和合作研究，共同推進(jìn)相關(guān)模型的改進(jìn)，增強(qiáng)對氣候變化趨勢和影響的預(yù)測能力。期望應(yīng)對氣候變化國際合作，能夠與全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)相結(jié)合，推動經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的全面可持續(xù)發(fā)展，共同應(yīng)對全球性挑戰(zhàn)。
中新社記者：2023年，中國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)將研制完成的7套“全球水資源數(shù)據(jù)產(chǎn)品(2023版)”贈送給聯(lián)合國，其中2套由您的團(tuán)隊(duì)完成，未來相關(guān)產(chǎn)品研制有何規(guī)劃？
賈立：2023年3月，中國科學(xué)院院士、可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國際研究中心主任郭華東在紐約參加聯(lián)合國2023年水事會議期間，向聯(lián)合國贈送了“全球水資源數(shù)據(jù)產(chǎn)品(2023版)”，旨在分享中國科學(xué)家在面向全球可持續(xù)發(fā)展的水資源相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)知識和經(jīng)驗(yàn)，其中兩套數(shù)據(jù)是我們團(tuán)隊(duì)基于衛(wèi)星觀測研發(fā)的成果，包括“全球陸表蒸散發(fā)產(chǎn)品”和“全球農(nóng)田水分利用效率產(chǎn)品”。
陸表蒸散發(fā)是地表和大氣之間的水分通量，是陸表水循環(huán)和碳循環(huán)的關(guān)鍵過程，也是陸地水資源的重要支出項(xiàng)。對陸表蒸散發(fā)的準(zhǔn)確估算，不僅對地球系統(tǒng)和全球氣候變化研究具有重要意義，而且在水資源有效開發(fā)利用、農(nóng)作物需水生產(chǎn)管理、旱情監(jiān)測預(yù)測、天氣預(yù)報(bào)等方面具有重要應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)過十多年努力，我們團(tuán)隊(duì)開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的遙感蒸散發(fā)模型，具備生產(chǎn)不同時空分辨率且精度較高的蒸散發(fā)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的能力。利用該模型生產(chǎn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，可以支撐聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的監(jiān)測。最近，這套蒸散發(fā)數(shù)據(jù)產(chǎn)品還被聯(lián)合國糧農(nóng)組織的數(shù)據(jù)平臺收錄和發(fā)布，未來可得到更廣泛應(yīng)用。
珠峰地區(qū)首次水—熱—碳通量航空觀測試驗(yàn)科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人賈立研究員，在試驗(yàn)場地一處地基觀測站檢查儀器運(yùn)行狀態(tài)。中新社記者 孫自法 攝農(nóng)業(yè)是“用水大戶”，在水資源總量有限而用水需求不斷增長的情況下，提高農(nóng)田水分利用效率、減小單位生產(chǎn)力所需耗水量，是解決水資源短缺問題的重要途徑之一。“全球農(nóng)田水分利用效率產(chǎn)品”這套數(shù)據(jù)集可幫助明晰農(nóng)田水分利用效率空間分布及變化規(guī)律，助力水資源高效利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
地表蒸散發(fā)和生態(tài)系統(tǒng)水分利用效率是我們團(tuán)隊(duì)長期的研究目標(biāo)。未來，我們將持續(xù)研發(fā)和改進(jìn)這兩套產(chǎn)品，并通過地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)和聯(lián)合國糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)共享平臺等實(shí)現(xiàn)年度定期更新，與全球共享。
中新社記者：您于2019年入選全球能量與水循環(huán)計(jì)劃水文氣候委員會委員，2024年就任全球能量與水循環(huán)計(jì)劃科學(xué)指導(dǎo)委員會委員。您將如何以此為契機(jī)，推動國際以及中外學(xué)術(shù)交流與合作？
賈立：全球能量與水循環(huán)計(jì)劃(GEWEX)是世界氣候研究計(jì)劃的核心計(jì)劃，自1990年創(chuàng)立以來，已成為國際上具有影響力的科學(xué)研究計(jì)劃。
在GEWEX相關(guān)委員會任職期間，我希望能發(fā)揮在地氣相互作用和衛(wèi)星遙感及其應(yīng)用等研究方面的特長和科研經(jīng)驗(yàn)，對GEWEX的發(fā)展有所貢獻(xiàn)；也希望能推動中國科學(xué)家參與GEWEX的活動和項(xiàng)目，與國際一流科學(xué)家開展合作交流。
我們團(tuán)隊(duì)這次在珠峰地區(qū)開展以水—熱—碳通量為主的地氣相互作用觀測試驗(yàn)，與GEWEX的2023—2032十年科學(xué)目標(biāo)規(guī)劃中的內(nèi)容密切相關(guān)。比如，GEWEX關(guān)注如何提高對陸表—大氣相互作用在跨時空尺度的水、能量和碳收支中的作用的理解；一個地區(qū)的大氣邊界層的特性，在多大程度上是由局地地表與大氣的感熱能量和潛熱能量及水分交換所確定。這些也是我們這次試驗(yàn)所關(guān)注的核心問題。
此外，國外科學(xué)家在阿爾卑斯山、安第斯山等高山地區(qū)也在推進(jìn)地氣相互作用試驗(yàn)研究，我們希望有機(jī)會合作開展相關(guān)對比研究。
受訪者簡介：
珠峰地區(qū)首次水—熱—碳通量航空觀測試驗(yàn)科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人賈立研究員。中新社記者 孫自法 攝賈立，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院二級研究員，博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院特聘核心骨干研究員，研究方向?yàn)樗h(huán)、水資源遙感及全球變化。2019年入選全球能量與水循環(huán)計(jì)劃水文氣候委員會委員，2024年入選全球能量與水循環(huán)計(jì)劃科學(xué)指導(dǎo)委員會委員；擔(dān)任亞大對地觀測組織干旱監(jiān)測與評估工作組主席，“數(shù)字絲路”國際科學(xué)計(jì)劃水資源工作組主席等；擔(dān)任《遙感學(xué)報(bào)》副主編及多個國內(nèi)外專業(yè)期刊編委。先后主持承擔(dān)科技部、國家自然科學(xué)基金委員會、中國科學(xué)院、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究以及歐盟第七框架研究計(jì)劃及“地平線2020”計(jì)劃等科技項(xiàng)目等40余項(xiàng)；已在中外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文190余篇，主編及參與出版專著近20部。