中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室主任张强团队——干旱气象科技赋能抗旱减灾新路径
干旱是全球最严峻的自然灾害之一。在我国西北干旱半干旱地区,干旱灾害频发,严重威胁着生态安全与粮食生产。面对这一难题,中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室主任张强带领团队深耕干旱气象研究三十余载,以科技创新破解干旱监测、预警与防御的技术瓶颈,将科研成果转化为抗旱减灾的“硬实力”,为西部生态保护与乡村振兴注入科学力量。
从理论突破到体系构建
干旱的形成机制复杂,涉及大气环流、陆面过程、水文循环等多个环节。团队率先在干旱区陆面过程参数化领域展开深入研究,揭示了西北干旱区荒漠戈壁陆面过程参数化规律。通过长期野外观测和数值模拟,发现了土壤水分“呼吸”机制,即土壤水分在昼夜温差驱动下的动态交换过程,这一发现为改进陆面过程模式提供了关键依据。
围绕干旱监测预测预警技术体系建设,团队开发了具有自主知识产权的干旱预测物理指标和监测指数。通过融合卫星遥感、地面观测和数值模式数据,构建了多源异构数据融合的干旱监测平台,使我国干旱预测准确率得到提升,其中西北重大干旱预测准确率提高10%,干旱预警准确率提升12%。其中,针对陆面非降水性水分的近地层未饱和水汽资源监测技术填补了国内空白,发展的蒸散估算新模型精度远优于联合国粮农组织(FAO)推荐模型,为精准评估干旱风险提供了技术支撑。
科技成果赋能抗旱实践
理论研究的最终目标是服务于实践。团队针对西北干旱区水资源短缺难题,研发了智能化人工增雨作业指挥系统。该系统集成了云水资源监测、作业条件诊断和效果评估技术,通过火箭弹和地面燃烧炉相结合的作业方式,实现了对祁连山等重点区域的常态化增雨作业,年增加降水约15亿立方米,有效缓解了区域水资源紧张状况。
张强教授在世界气象日接受甘肃电视台现场采访(2018.3甘肃)
在农业抗旱领域,团队提出了旱作农业适应气候变暖技术对策。通过分析气候变化对农作物需水规律的影响,研发了马铃薯延迟播种、娃娃菜错季种植等关键技术。这些技术通过调整种植结构和农艺措施,使作物生长期与降水周期更好匹配,实现了亩产增收2000-4000元,有力促进了干旱区农业提质增效。
针对生态保护需求,团队开展了干旱区植被恢复与水资源优化配置研究。提出的“气候-生态-水文”耦合模型,为祁连山生态保护、绿洲农业区水资源管理提供了科学依据。相关决策咨询报告被纳入国家《西北生态安全屏障建设规划》,推动了干旱区生态补偿机制的建立,为筑牢西北生态安全屏障提供了科技支撑。
打造研究平台构筑人才梯队
作为我国干旱气象研究的领军者,张强始终注重创新平台建设。推动组建了由中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室、甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室、兰州国际环境蠕变研究中心及博士后工作站和研究生联合培养基地等构成的干旱气象协同创新与人才培养平台。这些平台整合了国内优势科研资源,形成了基础研究、技术研发、成果转化的全链条创新体系。
在中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室张强教授向到访的刚果和苏丹等18个发展中国家介绍新成果(2008.10.甘肃兰州)
在科研项目布局上,团队先后承担了国家重点研发计划“祁连山空中云水资源开发利用研究”、国家自然科学基金重点项目“绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值模拟”等数十项国家级课题。通过产学研用深度融合,累计获得国家科技进步二等奖1项、省部级科技一等奖6项,出版专著10余部,发表高质量论文600多篇,论文被引用2万余次,多项技术达到国际领先水平。
人才是科技创新的第一资源。张强提出了“四度”人才培养原则:学术“高度”-追求培养具有国际视野的人才;科学“严度”-强调严谨的科研态度和规范的研究方法;人情“温度”-注重培养科研人员的家国情怀-奉献“热度”-激励团队服务国家重大需求。
团队先后培养了60余名硕博士研究生及博士后,其中10余人入选国家或省部级人才计划。张强注重将科研项目与人才培养相结合,让年轻学者在重大课题中锻炼成长。例如,在重大干旱形成机理与监测和预测技术研究项目中,多名青年骨干牵头负责关键技术攻关,逐步成长为领域专家。
推动辐射区域提升灾害应对能力
面对全球气候变化加剧、干旱灾害频发的挑战,是一场需要持续投入的“马拉松”。当前,团队正聚焦干旱形成的多尺度机制、气候变化对干旱灾害的影响评估、抗旱减灾技术与人工智能的结合等前沿领域。
计划将人工智能、大数据技术与传统干旱监测模型相结合,开发更精准的干旱预测预警系统;在应用推广方面,致力于将成熟的抗旱技术向西南干旱区、华北地下水漏斗区等区域辐射,提升全国干旱灾害应对能力。
让科研成果走出实验室,成为守护旱区的“及时雨”,一直是张强团队的科研初心。三十年来,他们以扎实的科研成果和显著的应用成效兑现初心,这支国家级科研团队将继续深耕干旱气象领域,为防旱减灾、生态环保、粮食增产增收和百姓安居乐业提供了可靠的技术支撑,圆科学报国之梦。(白涓)