在科研森林里寻找一棵树的人——2023年大气所“科技创新贡献奖”获得者孔磊
在科研森林里寻找一棵树的人——2023年大气所“科技创新贡献奖”获得者孔磊
Meteorologist2019
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以下文章来源于中国科学院大气物理研究所 ，作者大气所
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“如果把做科研比作伐树，眼里就不能只盯着一棵树。”这是孔磊多年来坚守的科研态度。身处科研“森林”之中的他，更愿意在了解观察森林全貌后，再找出那棵最适合自己的那棵“树”——投入大气化学资料同化及其应用研究，做空气污染的数据分析师。
凭借论文《基于地基监测数据同化的中国高分辨率大气污染再分析数据集研制》，孔磊荣获2023年度大气所“科技创新贡献奖”。
寻木于林的“初心”
孔磊参与EGU2023年会，与Lars Nerger教授交流
跑遍南京的大小街道，与大气化学结下不解之缘
2013年，我国中东部出现的一场重度灰霾事件，引发了社会广泛关注，也引起了孔磊的注意。“第一次意识到大气环境已经成为社会热点话题。”借助这一契机，他和同学成功申请到学校的挑战杯项目——对南京地区的PM2.5进行观测。
完成项目期间，孔磊和同学拿着监测仪器，跑遍了南京市的大小街道。“公寓、公园、居民区、交通区干道，都留下了我们的身影。”回忆起当初的点滴，孔磊仍然历历在目，这是他第一次接触大气化学。
“最让我难忘的一个画面是我们拿着仪器观测时，吸引来了小区里的许多老人，他们跟着我们一起看数据，一起记录。”孔磊说，此后2015年南京出现的粉色灰霾事件，以及2016年到北京读研究生经历的多次灰霾事件，让他更加笃定了从事大气化学研究。
“一方面大学化学是当时的热点，许多城市深受大气污染困扰，需要专人对环境问题进行研究。另一方面，这也是一项非常值得投入的工作，具有很大的价值。”进入中国科学院大气物理研究所后，孔磊在与导师朱江的交流与指导下，最终选择了大气化学资料同化及其应用研究方向。
“大气化学资料同化，简单理解就是与数据打交道。”孔磊解释，“无论是研究科学问题，还是其他问题，都需要有数据作为基础，资料同化正好扮演这个角色。”孔磊的角色，恰如一名数据加工者。收集整理好原始数据和模式数据，将原始的两个数据组合在一起，从而得到更加优质、准确、时空规范的的数据集。”
一往无前的“决心”
孔磊参加AGU2023学术年会，与同行交流研究成果
构建我国大气化学长时间高分辨率数据集，为科学研究提供关键基础数据支撑
选择之后的坚持，比选择更重要。多年来，孔磊的研究一直锁定同一个方向——构建我国长时间、高精度、高分辨率的大气污染数据集。
“大气看不见、摸不着，但却又深刻影响着每一个人。”孔磊介绍，空气污染是我国面临的重要环境问题，它不仅严重危害人体健康，还会影响气候变化。
一直以来，我国缺乏长时间高分辨率的大气污染数据集，以往仅有欧美等国家或地区提供的全球大气成分数据集，但空间分辨率粗且表征效果较差。受困于此，相关科学研究一直停滞不前。孔磊与小组成员经过长期研究，在导师朱江、王自发和唐晓研究员的帮助下，自主建立了大气化学资料同化系统ChemDAS，最终构建起我国首个高分辨率大气污染再分析数据集。
而这一过程并不容易。孔磊回忆，在研究过程中，他就曾遇到一道棘手的问题——明明观测数据显示浓度更高，但模式数据出来后浓度反而更低、甚至出现负值，这明显不符合常理。
“会不会是公式出现错误？”孔磊最先想到的是检查模式中每一个公式，然而，检查一遍下来孔磊并未发现问题。在迷茫中，他开始并转换思路，不直接从问题的本身去找问题，而是重新理解并认识公式中的每一个元素。经过这么一个过程，然后再抽丝剥茧般地找寻问题，孔磊终于发现关键——地面观测数据与卫星遥感空间差异性太大，同化考虑不够，所以造成表征不佳。找到问题后，孔磊很快解决这一问题，顺利构建起这一重要数据集。
目前，该成果广泛应用于人体健康、大气化学、计算机科学、人工智能、农业和经济学等学科，并被美丽中国建设评估采用，在跨学科中提供关键基础数据支撑并产生着重要影响力。
一往无前的“决心”
孔磊在“多尺度自适应环境大气动力学模型与再分析数据集开发”研讨会作报告，介绍本人研究成果
继续深耕大气化学资料同化及应用研究，享受在数据中找到规律的快乐
时至今日，孔磊仍然记得研究生阶段时与自己导师朱江的初次对话。
对于怎么做科研，导师朱江给他做了一个经典的比喻：做科研就好比砍一课树，你需要不断地砍伐，直到砍断，你才能发现所要解决的问题。但实际上你如果眼里只有一颗树，而没有整片森林的话，那么你的认识是不全面的。
朱江建议孔磊做科研首先要把视野打开，先去观察森林的全貌，等到看完整片森林之后，再去思考，森林里哪颗树值得去砍伐，这样才最有意义。
这成了孔磊往后科研路上的“座右铭”，也让孔磊受益至今。如今的他，正在进行有关排放源的反演研究，也计划进一步完善大气污染再分析数据集的质量。
“我们已经理清了污染物浓度的变化，下一步需要了解排放源的变化，以及评估排放源的情况。”孔磊介绍，我国实施的排放源减排措施对空气污染已得到有效控制。那这种改变得益于天时地利，还是人工努力？这需要做进一步研究。
在孔磊看来，构建数据集的过程虽然枯燥，但一旦发现数据中蕴含的规律并且与现实联系起来时，就会感到非常开心。
未来，孔磊将继续奔着大气化学资料同化及应用研究这一目标，深耕不懈，步履不停。
孔磊，中国科学院大气物理研究所博士后。主要从事大气化学资料同化及其应用研究。2021年博士毕业于大气物理研究所。已发表学术论文20余篇，其中第一作者论文在Earth system science data，Environmental Science & Technology，Atmospheric Chemistry and Physics等期刊发表，含ESI高被引论文1篇。主持国家自然科学基金青年项目，中国博士后科学基金面上项目，作为课题骨干参与多项国家重点研发计划和先导专项等。
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