极端天气频发，背后的“遥控器”在哪？远在千里之外的热带海洋,如何影响东亚的晴雨冷暖？近日，大气与海洋科学系张人禾院士和周震强副教授的研究成果《热带海洋影响东亚季风的物理过程：西太反气旋的形成和维持机制》荣获教育部自然科学研究成果奖一等奖，他们破解的，正是隐藏在气候异常背后的“遥控密码”。
这项始于上世纪90年代的研究，首次系统揭示了热带太平洋、印度洋等海域的温度变化如何通过大气环流中的关键系统“西北太平洋异常反气旋”精准影响东亚季风与我国极端降水。该研究不仅解开了横跨大洋的气候影响之谜，也为我国应对复杂天气气候挑战提供了坚实的科学支撑。这一重大成果的背后，并非一场突如其来的灵感爆发，而是团队几十年循序渐进的积累产生的突破。
发现跨越大洋的气候“开关”
中国科学院院士张人禾教授的办公室墙上挂着两幅地图。其中一张世界地图，清晰标注着全球大洋分布。经过日复一日的研究，张人禾解决了一个长期困扰学界的问题：远在万里之外的热带中东太平洋海洋温度变化，如何像一只无形的手，操纵着东亚的晴雨冷暖？
这个问题的关键“桥梁”就是西北太平洋异常反气旋（简称“西太反气旋”）。
这个异常反气旋，正是厄尔尼诺影响东亚气候的“开关”。张人禾介绍道，西太反气旋通过改变大气环流格局和水汽输送路径，进而影响东亚季风强度和我国东部地区的降水。“此前一直不清楚赤道中东太平洋的海温异常如何影响远在太平洋西岸附近的东亚季风，我们在国际上第一个系统揭示了其背后完整的物理过程。”
“印度洋的异常加热，正是通过激发西太反气旋，将大量水汽输送到长江流域，导致了2020年破纪录的极端降水。”获奖者周震强副教授介绍道。
张人禾对比着地图解释，团队的这些发现，将原本看似孤立的热带海洋异常与东亚区域气候紧密联系起来。研究开创了西太反气旋链接热带海洋异常这一新的研究方向，系列成果被大量引用，在国际学术界取得了广泛影响。
上述系列研究成果已成为国家相关业务部门的重要监测指标，为提升东亚季风及其相关联的极端降水事件的监测和预测水平提供了一个重要的科学基础。
“知识就是一个圈”
上世纪90年代，张人禾在东京大学做博士后，“最初的灵感，其实就是在对观测资料的反复审视和思考中发现的。”在对历年厄尔尼诺的资料进行审视时，他发现，在厄尔尼诺最强的时候，西北太平洋都有非常一致的反气旋环流异常。
“科学研究最难的是提出问题，”张人禾说，“但是，如何解决问题同样也很困难。”为了验证这一现象的普适性，张人禾回溯分析了历史上所有同类的厄尔尼诺事件，发现基本都出现了这一异常现象，这才初步确认了所发现的现象具有普适的规律性”。
随后，便是机理探寻过程。张人禾坦言，这个过程没有捷径。
九十年代初，“大量的数据分析工作依赖人工和性能低下的计算机，耗费着研究人员巨大的心血和时间。”从最初发现现象，到构建理论框架，再到应用领域，张人禾的这项研究持续长达近三十年，从热带太平洋拓展到热带印度洋和热带大西洋。在他看来，知识的确就像一个圈中的范围，“圈中的已知越多，其实圈外的未知也越多。”这句朴素的话语，道出了基础科学研究的永恒魅力与不懈挑战。解决一个核心问题的同时，往往会带出更多新的问题，推动着研究不断向更深处发展。目前，他的研究团队已形成包括多位独立PI在内的多个研究群体，围绕对我国天气气候有重要影响的东亚季风这一核心方向，在气候动力学的多个领域，从青藏高原、北极、陆气相互作用等更多的视角深入认识东亚气候的变异机理。
开掘万用之基
在计算机尚未普及、数据分析主要依靠人工的年代，张人禾敏锐捕捉到了那个看似偶然却反复出现的异常信号，发现了新的规律，这与他长年累月的刻苦研究和思考密不可分。即便已经成为院士，张人禾对科学问题的好奇心和深入探究的劲头也从未减弱。作为学生，周震强观察到：“张老师堪称‘劳模’，我们经常在半夜还能看到他办公室的灯亮着，几乎在任何周末和节假日张老师都会在办公室。”
谈及数十年如一日投身科研的动力，他归因于兴趣与坚持。“如果对一件事缺乏兴趣，外力再怎么推动，很难做到持续专注和长久投入，因此很难取得重要成果。”
尽管基础研究不像技术发明和工程那般立竿见影，但对我国强国建设而言，其价值在张人禾看来无可替代。“独创性科学研究成果的不断产出是一个强国的重要体现，是精神文明的重要标志，基础研究也是今后我国实现‘领跑’的关键。基础研究不应该被看成是‘无用’之学，其价值的体现往往需要时间的沉淀，例如获得诺贝尔奖的温室气体影响气候以及DNA双螺旋结构等许多重大科学发现，在产生之时并不明确知道其用途”。张人禾强调，在大气科学领域，深刻的基础科学认知，是应对气候变化、服务防灾减灾等国家长远发展的根本前提，“若能在自己深耕的领域留下一点有价值的探索，便已深感欣慰。”
本报记者 雷 蕾
