仰望星空 脚踏实地

胡敬

生态学和气象学分别属于生命科学与地球科学，是两门古老的学科，起源可追溯到亚里士多德和泰奥弗拉斯托斯。近几十年来，随着全球环境变化的挑战和人类面臨的生存环境危机愈加严峻，一个融合了生态与气象的新兴交叉学科——生态气象学应运而生，并迅速发展。

作为中国气象局“应用气象研究计划”首席科学家、全球变化研究国家重大项目（原“973”计划）首席科学家、中国气象科学研究院副院长周广胜扛起了中国生态气象学科的大旗，瞄准多圈层相互作用的生物-物理-化学-管理过程与定量描述、生态气象灾变过程识别与灾害风险管理、多时空尺度相互作用与耦合机理进行深入研究，致力于开发惠及全球生态保护与高质量可持续发展的生态气象数值模式以及生态气象监测预警评估技术。

从南京农村里懵懂的“小孩司令”，机缘巧合地步入气象科学的殿堂，周广胜用半生时光致力于生态气象理论与技术研究；他立报国之志、学报国之能、建报国之业，实现中国生态气象研究由国内走向国际的重大跨越。

初窥门径：从“小孩司令”到“气象学新兵”

1965年出生于南京的周广胜，打小在高淳农村长大。周广胜小时候的成绩并不好，但他性格直率，是村里村外有名的“小孩司令”，身边总有“小孩兵”。

初一的时候，周广胜物理、化学都只考了58分，回家被父母责备；第二年，班里60人按成绩分成四个小组，周广胜毫无意外地被分到了成绩最差的第四组，还成了第四组的小组长。结果，这件事情被自己的“兵”拿来嘲笑他。这大大地刺激了周广胜的自尊心，他开始发奋学习，并逐渐找到了学习的窍门。两个月后，他的成绩就已经达到了第一组的水平，并成为全班考取初三/高中的十五人之一。善于总结的周广胜还发现，每次背诵之前先大声呼喊一下，有助于将自己的情绪平静下来，进入到更佳的学习状态中。

上初三后，为了让自己少做小动作，第一天上课时他就坐在了第二排，在老师的眼皮底下聚精会神地听课；上课的时候，为了跟上老师思路，他总是快速记录，不在乎笔迹潦草，等晚上回家后再重新认真整理笔记。而到了考试前，他却要把笔记全撕掉，以此来告诫自己，知识是要装进脑袋里的。

高二分班时，周广胜的文科考了全年级的最高分，老师动员他去报文科班。周广胜却执拗地认为，“学好数理化，走遍天下都不怕，这不是老师天天都在说的吗？”

1983年，周广胜参加高考。学校老师鼓励年级前三名报考清华北大。周广胜没听，另两名同学也没听。结果，三人一个考了军医大学，另一个和周广胜一起考进了南京大学（以下简称“南大”）。在周广胜看来，南大离家近。

尽管已经过去将近40年，当年的经历却仿佛历历在目，成为他青春时代的美好记忆。

周广胜考了529分，志愿填报的是南大化学系与数学系，但没录取上，他服从调配，误打误撞地被分到了气象学系天气动力学专业。中国的气象学是新中国成立前在竺可桢先生的领导下才逐步走上了发展道路，20世纪80年代时，气象科研力量仍较弱。本科4年学习，不仅让周广胜爱上了气象科学，也逐渐在气象学科研究中初窥门径，成长为气象研究领域的一名“新兵”。

1987年，周广胜被免试推荐到中国科学院沈阳应用生态研究所（时称“中国科学院林业与土壤研究所”）攻读生态学专业硕士学位，导师是生态气候室的朱廷曜研究员，主要从事农田防护林气象研究。

我国东北、西北和华北地区风沙灾害十分严重，严重影响了当地的生态环境和农业生产。1978年11月，经中国政府批准，开始兴建“三北”防护林体系建设工程，被称为绿色长城。科学管理和发挥这些防护林体系的综合效益需要建立系统的评价理论与技术。也正是在20世纪80年代，针对东北地区风沙灾害，中国科学院林业与土壤研究所筹建了生态气候研究室。

农田防护林的核心功能就是减弱风力和缓解风沙灾害。但此前的防风效应研究多集中在单条林带或网格，且以对观测结果的定性描述或统计分析为主，难以用于大面积农田防护林网的规划、设计、评价与管理。

网格化的防护林建设有着很深的学问，既要考虑林带最佳的防风效应，又要最大限度地减少林带的胁地效应。因此，农田防护林建设究竟是采用长方形还是正方形？长和宽的比例多少才是最佳？所建林带又该如何实现林、草、灌木的有机结合？

带着这些问题，周广胜去了北京，在北京大学力学系的风洞实验室里，通过模型测算防护林的防风效应。到1989年，在前期艰辛实验的基础上，他们继续与北京大学展开合作，周广胜跟着导师在吉林乾安的农田防护林中连续蹲守、观察了整整45天。他们在林外建立了11米高塔，在农田防护林内立起19米的高塔，同时利用涡度相关系统和系留气球等先进观测技术，结合农田防护林内部与外部的加密气象观测资料，开展农田防护林防风效应的对比观测、农田防护林地区边界层结构与防护效益机制研究，并发展农田防护林防风效应评价模型。

这是周广胜将气象与生态结合起来的第一个生态气象科研项目。他的第一篇论文《林带阻力系数与透风系数的关系》获1992年中国科协首届青年学术年会卫星会议-辽宁省首届青年学术年会优秀论文一等奖，硕士论文《林网化地区近地面层的湍流特征研究》获中国科学院院长奖学金优秀奖，博士论文《区域性农田防护林网的动力效应研究》获中国科学院院长奖学金特别奖。

他基于长期的野外系留气球、涡度相关观测和风洞模拟实验，创新性地从湍流谱特征揭示了林网防风效应机制在于对大尺度涡旋的破碎作用，发现林网地区形成了新的大气边界层结构，而其扰动边界层内风速遵守对数分布规律且不受距林带远近影响。在此基础上，他提出了基于新的大气边界层风速评价区域性防风效应的新观点，发展了林带阻力系数理论模型和大面积农田防护林地区区域性防风效应评价模型。成果获中国科学院自然科学奖二等奖以及第三世界科学组织网络和第三世界科学院的农业奖。

登堂入室：从“防风固沙”到“气候-植被关系”

事实上，早在20世纪中期，随着生态学与气象学研究的深入，人们就认识到植被与气候存在着密切的关系。特别是，随着全球环境变化的挑战和人类面临的生存环境危机愈加严峻，一个旨在研究以植被为核心的生态系统与气象条件之间相互作用的交叉学科生态气象也应运而生。20世纪80年代中期以来，一系列重大国际科学研究计划的实施，包括国际地圈-生物圈计划（International GeosphereBiosphere Programme，IGBP，1985-2002）、全球碳计划（Global Carbon Project，GCP，2002—2014）和未来地球计划（Future Earth，2014—2023）等，极大地促进了生态气象学科的发展。一方面，全球气候模式发展要求用数学方法描述大气与陆地景观的交界面以及陆地与大气之间的能量和物质交换过程，这些过程受植被生态系统的叶面积指数和气孔导度等的调节，推动了大气科学家从地球物理研究领域扩展到生物地球物理研究领域；另一方面，陆地生态系统管理关注的空间尺度也从局地向区域甚至全球拓展，也更加关注天气、气候以及氣候变化等不同时间尺度的影响。2002年，中国气象局出台的《关于气象部门开展生态环境监测与信息服务的指导意见》，昭示着生态气象的科研与业务布局的开始。而党的十八大报告提出大力推进生态文明建设，要求生态与气象工作者密切配合，以提升生态文明建设科技保障能力，这一顶层设计也极大地推进了生态气象学科的发展。

尽管已在“生态气象”领域小有成就，但博士毕业后何去何从，周广胜仍面临着艰难抉择。生态气象的学科交叉融合在中国相对滞后，也让气象学科班出身的周广胜备感“尴尬”。幸运的是，受到时任中国科学院植物研究所所长张新时院士的青睐，周广胜来到北京，跟随张新时院士做生物学专业的博士后，主要开展植被-气候关系研究。

1994年，周广胜抓住机会，作为骨干参与了国家自然科学基金委员会启动的首个全球变化重大项目“中国陆地生态系统对全球变化的反应模式研究”，并主持专题“对全球变化反应的植物群落学特性研究”。通过这个项目，一举改变了外界对他“气象行、生态不行”的看法。

植被生产力是生态系统健康的重要指标，在国家自然科学基金面上项目“用于气候预测的中国气候-植被模型研究”中，为实现植被生产力气象监测评价，周广胜发展了新的自然植被生产力模型，解决了国际著名Chikugo模型在干旱、半干旱地区的不适用性。这一模型还被国内知名期刊冠名为“周广胜-张新时模型”。

在这一模型基础上，周广胜研制了生态气象监测评估预警业务系统，用于院士咨询项目和青海省气象业务，这在三江源生态环境综合治理中发挥了关键决策支持作用。

植被对气候变化的适应性与脆弱性评估是生态文明建设与决策的重要依据。周广胜建立的植被生态气象保障服务工程技术体系，不仅发展了植被对气候变化适应与脆弱评价理论与技术，也为国家提供了应对气候变化和生态文明建设规划的技术和决策支持，其成果还获得了中国气象学会大气科学基础研究成果奖一等奖。

气象与生态，生态与气象，周广胜的科研曾一度在“夹缝中”生存，但却奠定了其在生态气象学这一交叉学科中的基础，而无论是气象还是生态，或者在生态气象研究领域，他已登堂入室，渐至佳境，最终厚积薄发。

炉火纯青：从“数值模式”到“多尺度机制”

1995年，周广胜担任中国科学院植被数量生态学开放研究实验室副主任。随后两年，他相继前往美国蒙大拿大学陆地生态系统数值模拟实验室、美国俄勒冈州立大学森林科学实验室进行访问交流，了解学习国外科研机构在生态气象数值模式和生态气象监测预警评估与应对技术方面的研究成果。

1997年回国后，他历任中国科学院植物研究所植物生态学与生物多样性保育中心研究员、副主任，中国科学院植物研究所“全球变化与陆地生态系统”研究组首席研究员，植被数量生态学重点实验室副主任，中国气象局沈阳大气环境研究所所长。自2008年至今，周广胜担任中国气象科学研究院研究员、副院长。

1993年至2013年的近20年时间里，周广胜带领研究团队相继完成了包括“用于气候预测的中国气候-植被模型研究”“水热-生物-土壤养分综合影响的土壤呼吸作用观测与模拟”“全球变化的中国东北森林-草原样带研究”“中国东北样带典型生态系统碳循环的过程与机理”“中国东北典型植被-大气相互作用的综合观测与模拟研究”等国家自然科学基金面上与重点项目，以及全球变化研究国家重大研究计划项目“全球变化影响下我国主要陆地生态系统的脆弱性与适应性研究”等。

以植被为核心的陆地生态系统对气候变化的响应与适应是当今国际社会普遍关注的科学问题，周广胜研究组将宏观的气候-植被关系与微观的植物生态生理过程相结合，从植被地理分布/作物种植分布与生产力两方面系统研究了陆地生态系统对气候变化的响应与适应，创新性地组织并开展了中国东北样带（NECT）这一国际全球变化陆地样带前沿研究。

全球变化陆地样带是国际地圈-生物圈计划（IGBP）全球变化研究中最引人注目的创新之一，而中国东北样带是IGBP在全球启动的首批四条样带之一，也是采用空间代替时间获取全球变化相关信息并实现不同尺度过程耦合的重要方法。

他与合作者基于样带选择标准，提出了中纬度半干旱区以降水梯度变化为主要影响因子的中国东北样带及其关键科学问题。在基金重点、杰青和科技部重大项目等支持下，利用国际先进的气象和生态观测模拟系统（涡度相关系统、地面和星载高光谱、星载多光谱、红外增温模拟技术等），创建了集多因子控制实验、原位模拟实验、长期定位观测、样带定位考察、遥感监测和模型模拟于一体的气候变化对植被多尺度影响的立体监测体系，填补了我国植被多尺度变化观测数据的空白，实现了从无到有、由国内走向国际的重大跨越，被作为全球变化研究范例在全球推广。他从分子、植物生理生态、个体到生态系统、甚至区域层次，阐明了气候变化各因子单独及其联合作用影响植被多尺度的碳氮代谢及其分配的新机制，发现气候变化影响植被的机制在于改变了叶片氮化合物组分，填补了高温和干旱联合影响的研究空白，发展了气候变化对植被碳氮关系影响的多尺度模式；阐释了气候变化对植被生产力的综合影响机理，明确了决定植被地理分布的气候因子及气候临界值，构建了具有自主产权的气候-植被分类模型，发展了耦合生物-物理-化学-管理过程的陆地生态系统动态模型，定量评估了典型陆地生态系统和国家尺度陆地的碳收支、碳固定潜力及其变化趋势，为国家应对气候变化和温室气体管理提供了科学依据，获国家科学技术进步奖二等奖。他研发了生态文明绩效考核气象条件贡献率评价系统，正在国家气象中心及全国31个省（市、区）业务推广应用。

品学端正、作风正派、学风严谨……这是多次获得国家和省部级科研奖项时，同事们对周广胜的评语。作为中国气象局“应用气象研究计划”首席科学家、全国生态气象专家组组长及国家杰出青年科学基金获得者、中国科学院“百人计划”和全球变化研究国家重大科学研究计划项目首席科学家，周广胜数十年来发表论文500余篇，其中被SCI收录200余篇。

他主编主讲的中国科学院大学研究生课程“全球生态学”两次被评为校级优秀课程，近30年来培养研究生和博士后70余人；他被聘为世界氣象组织农业气象学委员会管理组委员和主席顾问，先后40余次应邀作国际会议学术报告，为推进国际气候变化政策与规划制定做出重要贡献。

星光不问赶路人。从初窥门径的气象人，成长为生态气象研究领域内执牛耳的科学家，至诚至朴的周广胜仰望星空，脚踏实地，在自己的道路上耕耘不辍，无怨无悔。

专家简介

周广胜，1965年生，现任中国气象科学研究院副院长、二级研究员、博士生导师；是国家杰出青年科学基金获得者、中国科学院“百人计划”获得者、“新世纪百千万人才工程”国家级人选和中国气象局应用气象研究计划首席科学家。

同时，他还是世界气象组织（WMO）农业气象学委员会（CAgM）第15和16届会管理组成员；国际地圈-生物圈计划中国全国委员会常务委员（CNC-IGBP）；全球变化与陆地生态系统工作组组长（GCTE-CNC-IGBP）；亚洲通量指导委员会（AsiaFlux Steering Committee）委员；中国科协联合国环境咨询委员会委员（WGUNEC-CAST）；中国气象学会理事；中国生态学学会常务理事；生态气象专业委员会主任；《植物生态学报》《自然资源学报》《应用气象学报》等期刊的副主编；《科学通报》《气象学报》《应用生态学报》等刊物的编委。

迄今为止，他主持全球变化研究国家重大科学研究计划原“973计划”项目（1项）；国家杰出青年科学基金（2项）、重点基金（4项）、面上基金（3项）；第二次青藏高原综合科学考察研究专题（1项）、原“973”项目课题（4项）以及原“863”专题；中国科学院碳专项和创新工程项目、公益性行业（气象、农业）科研专项经费；中国铁路总公司科技研究开发计划系统性重大项目等20余项。发表论文500余篇，其中SCI论文200余篇，主编和合作专著15部。已经培养硕士、博士和博士后70余名。曾获第三世界科学组织网络和第三世界科学院农业奖（1项），国家科技进步奖二等奖（3项），中国科学院自然科学奖二等奖（1项），中国技术市场金桥奖（1项），中国气象学会大气科学基础研究成果奖一等奖（1项）以及中国科学院院长奖学金特别奖和优秀奖各1项。