【科技·人物】气象“小将”刘超的四个功夫
-
- -
四年前刚刚博士毕业的他，仅用两年时间就成为南京信息工程大学的最年轻教授。至今短短4年，已有不少荣誉加身：如第四届国际大气光散射和遥感学术研讨会最佳青年研究者、彼得·C·沃特曼奖（Peter C. Waterman Award）等。
前不久，在第34届中国气象学会年会上，刘超激动地接过“涂长望青年气象科技奖”的奖杯。他身着牛仔裤，脚踩运动鞋，像个大学生。此时，这位气象“小将”还不满30岁。
▲获颁第十七届“涂长望青年气象科技奖”（左二）
这位气象“小将”的成功之道在哪里？问起科研秘诀，曰“无”。问有何突出成果，也说“无”。问获奖感受，只有“激动”二字。几个奖杯仿佛比主人更会表达，无声讲述着主人在大气辐射和卫星遥感领域取得的成就，以及他在科研道路上下的苦功。
2009年，刘超赴美深造，开始大气辐射和遥感研究。在导师引导下，刘超先后尝试了五六个不同的研究方向。这种尝试并不盲目。“那段时间我非常专注，每一个研究方向都尽全力去了解，这对于尽快熟悉研究领域产生了很大帮助。”刘超说。
在美国的第一个圣诞节，校园里空无一人，给了刘超专注科研的机会——他正忙于一个关于黑碳气溶胶微物理结构的程序，整个圣诞假期都泡在办公室里。圣诞节次日的凌晨3点，他才从学校返家。节日已过，静悄悄、黑漆漆的校园里只有刘超一个人，但他却很开心：“程序总算调试成功了，虽然很基础，但毕竟是我自己独立完成的第一个程序，非常兴奋！”
功夫不负有心人。读书期间，学校大气科学系评选了两次研究生杰出科研奖，刘超都成为唯一获奖者，在本科毕业四年后就顺利取得了博士学位。
▲刘超获得德克萨斯A&M大学大气科学系研究生杰出科研奖（右为导师R. Lee Panetta教授）
真正让刘超对大气辐射和遥感研究产生信心的，是读博士期间所做的关于大气粒子光学特性的数值模拟研究。
这项研究是大气辐射和遥感研究的基础，而准确高效地计算气溶胶或冰晶粒子的光学特性，也一直是大气辐射领域国际上公认的难点。瞄准这一“硬骨头”，刘超注意到了时域伪谱法，“对这个算法进行改进优化，是不是就能解决计算精度问题呢？”在导师的鼓励下，他针对如何提高时域伪谱法的适用性和稳定性开始了漫长的研究。
研究粒子散射的学者本身就少，从事时域伪谱法研究的人更是寥寥无几，刘超几乎成为“独苗”。他对数值算法程序里的所有细节挨个试验，每验证一个细节往往就要花上一个月甚至更久。这种近乎毫无目的的筛选是令人绝望的，但刘超没有不耐烦：“正是那两年的时间，把整个算法的各个细节摸透了。”
▲与学生探讨学术问题（右一）。
在一次偶然尝试中，惊喜出现了。刘超发现：“此前以为已经解决的吉布斯现象竟是症结所在，两年的时间没白费。”
就这样，刘超利用高频截断的方法限制了吉布斯现象，极大地提高了计算的收敛性和稳定度，使其适用范围得到扩大。
就这一研究成果，刘超先后发表了3篇SCI论文，多次在国际会议上做学术报告，让长期被忽视的时域伪谱法在粒子散射领域再一次被重视起来。这两年的努力也让刘超在科学研究上“入了门”。“开始的时候一定不能急躁，踏实、用心地做好每一个细节，自然会有收获的时候。”2017年3月，刘超获得了彼得·C·沃特曼奖，该奖每年在全球只授予一位在粒子散射领域有突出贡献的中青年科学家。
“来看一下卫星云图。积雪很少，云也不多……”在中央电视台《天气预报》节目中亮相的这套云图，是由“风云四号”A星观测所得。而“风云”系列气象卫星的设计和研制也有刘超的贡献。
回国后，刘超积极参与我国气象卫星及其产品的开发。针对“风云”卫星成像仪，他带着研究生共同研发了国内首个结合天气预报模式和传输模式的卫星云图仿真系统，在给定大气、云和气溶胶条件后，系统可以模拟太阳辐射和地球红外辐射在大气中传输、被卫星接收的过程。
“我们开发的模拟仿真系统就是模拟卫星观测地球大气的过程，快速、准确地模拟出特定观测环境下的图像，这样的模拟既是卫星仪器定标重要手段之一，也是实现气象资料反演的重要基础。”刘超解释道。以前，这样的仿真大多依靠国外算法，对我国卫星的适用性很差。目前，这个模拟仿真系统已经成功应用于我国“风云二号”“风云四号”卫星成像仪中，将在数据定量应用中发挥重要作用。
▲FY-4A气象卫星台风监测图像。图片来源：国家卫星气象中心
刘超所从事的大气辐射和遥感研究是大气科学领域中相当基础的一部分，堪称“科研背后的科研”。“我的研究内容没有那么‘高大上’，做不出什么惊天动地的成果，但它是科学发展不可或缺的基础部分。没有这些基础，前端研究就无法进行。”
2014年，刘超结束在美国的博士后工作，来到南信大。从学生“转型”到老师，他也曾“发憷”：“自己掌握的知识讲出来让别人掌握，并不简单。”2018年，刘超即将给本科生开设“大气辐射”课程，由他耗时两年翻译的教材《大气辐射——含典型案例的入门教程》前不久也刚刚面世。“大气辐射太抽象了，对于本科生学习挑战很大，所以多花些时间，找一本适合本科生的入门教材是值得的。”刘超说。
▲刘超与银燕教授共同翻译的大气辐射入门教材。
如今，他已经有了自己的科研团队，指导着10名硕士、博士研究生。指导研究生，刘超很“走心”。“一觉醒来，发现刘老师半夜发来邮件，对我们来说是常事。他会及时地关注我们的学习和科研进度，我们有问题时，他会放下手头的事儿，立刻解答。”博士生姚彬说，要求严格、态度温和，是刘超一贯的方式。有一次，硕士生李季交来了论文初稿，刘超很不满意，在论文封面上写上“生气！”放回了李季的桌上。李季看到后既羞愧又觉得好笑：“刘老师舍不得严厉批评我们。”
▲刘超（后中）和学生们在一起。
尽管已是年轻有为的教授、博导，尽管已经捧回诸多重量级奖项，刘超却始终保持“新人心态”，踏实谨慎，虚心学习。
心头的责任感也让刘超意识到，必须得再下狠功夫才行：“以前自己做科研，做好做坏都是自己的事儿。现在面对学生不能有半点马虎——一门课讲不好，影响一个班；研究生一个题目选不好，可能一半的研究生阶段就过去了，耽误不起呀。”
补充阅读：
■“保护红树林，总要有人站出来”——地球卫士青年奖候选者庄思婷
来源：《中国气象报》2018年1月9日三版
作者：本报通讯员 方向
图片来源：南京信息工程大学
责任编辑：张小娟
友情链接