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【26】大气科学博士:一切都要从北京的空气污染说起……

2024/8/19
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我是女博士

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People
姜中景
Topics
姜中景:大气科学研究范围广泛,涵盖大气化学、大气物理、大气动力学等多个方面。天气预报关注短期变化,而气候预测则关注长期趋势。 我的研究方向主要集中在空气污染,特别是PM2.5和臭氧污染的时空变化及其健康影响。由于近年来中国对空气污染治理的重视,PM2.5的污染问题有所缓解,但臭氧污染又成为新的挑战。 我的研究方法主要包括观测和数值模拟。观测数据来自中国的空气质量监测网,而数值模拟则利用大气化学传输模式,对大气污染物的时空分布进行模拟和预测。 地球系统模式是一个复杂的计算模型,它将大气、海洋、陆地生态系统等各个组成部分耦合在一起,用于模拟和预测气候变化及其影响。 在研究中,数学知识起着至关重要的作用,例如常微分方程可以用来描述大气运动和辐射传输过程。 不确定性量化是近年来兴起的一个重要研究方向,它可以帮助我们更好地理解和处理模型中的不确定性,提高预测的准确性。 我的博士后研究主要关注地球系统模式中参数的不确定性量化,利用贝叶斯推断等方法对模型参数进行估计和优化。 未来,我计划将研究方向转向农业领域,利用地球系统模拟的经验,研究生物能源作物生长过程中的不确定性,并探索如何利用气候模型来指导农业生产。 全球变暖会影响农作物生长周期、生态位分布和极端天气事件,进而影响粮食安全。 气候变化与能源问题密切相关,化石能源的过度开采导致气候变化,而气候变化又推动了清洁能源的发展。

Deep Dive

Key Insights

为什么天气预报和气候预测的时间尺度不同?

天气预报关注几小时到几天的短期变化,而气候预测则关注几个月到几十年的长期趋势。天气预报对初始条件高度敏感,气候预测则对外部强迫因素更敏感。

地球系统模式(ESM)的主要作用是什么?

ESM是一个复杂的计算模型,用于模拟地球各个组成部分及其相互作用,帮助科学家理解和预测气候变化及其影响,并在环境政策制定中发挥关键作用。

气候变化基于自然的解决方案(NbS)包括哪些内容?

NbS通过保护、恢复和可持续管理自然环境来应对气候变化,常见方案包括森林保护与恢复、湿地保护与恢复、可持续农业、海洋生态系统保护以及城市绿化和自然基础设施建设。

为什么姜中景从数学转向大气科学?

姜中景在北京大学就读期间,受到北京空气污染的严重影响,激发了她对大气科学的研究兴趣,并最终通过参与科研项目和保研进入北大大气科学专业。

数学背景对姜中景的大气科学研究有何帮助?

数学背景使她能够更好地理解和求解大气运动方程组,并将数学方法应用于大气物理和化学过程的模拟,尤其是在辐射传输和不确定性量化方面。

姜中景博士阶段的主要研究方向是什么?

她主要研究中国地区的PM2.5和臭氧污染,分析其时间和空间变率及其对健康的影响,并随着政策变化转向臭氧污染的研究。

姜中景如何看待全球变暖对农作物的影响?

全球变暖可能导致农作物生长周期变化、生态位向高纬度移动,以及极端天气事件频发,从而影响粮食安全。

姜中景博士后阶段的研究重点是什么?

她专注于模式观测协同设计和不确定性量化,特别是针对能源部的地球系统模式中的参数估计,以提高模拟的准确性。

姜中景为什么选择从大气科学转向农业研究?

她希望通过农业改良和可持续农业实践,结合气候变化的基于自然解决方案,进一步推动气候变化的应用研究,并将理论与实际应用结合。

姜中景如何看待性别在科研中的影响?

她认为性别并未对她的科研道路构成障碍,但她提到女性在公共演讲和表达时可能会有更多的自我怀疑,建议通过不断表达和积累经验来增强自信。

Chapters
讲述了嘉宾从数学专业本科生到大气科学博士的转变历程。由于北京严重的空气污染,她对大气科学产生了兴趣,并最终选择大气科学作为自己的研究方向。这段经历也反映出跨学科学习的可能性和重要性。
  • 嘉宾本科专业为数学,后转为大气科学专业
  • 北京雾霾是促使她转专业的重要因素
  • 数学基础为大气科学研究提供了帮助

Shownotes Transcript

沙尘暴、雾霾、PM2.5……曾经一度这些词触动过人们敏感的神经。这几年似乎空气质量得到很大改善。有人看着沙尘满天,阴霾笼罩,徒感哀叹和愤慨;有人凝神发奋,以改善空气质量为志业。今天我们这位嘉宾原本不是大气科学的,她与大气的结缘都应从这空气污染说起。我们就跟随她一起聊聊数学、大气、和农业,聊聊一朵云里有多少雨滴。

【本期嘉宾】

姜中景,北京大学大气科学博士,美国国家实验室博士后,刚刚入职伊利诺伊厄巴拿-香槟分校研究科学家。研究方向包括空气污染,气候变化,地球系统模拟,陆地生态系统模拟,不确定性量化,贝叶斯推断等。

【本期知识点】

天气预报和气候预测

天气预报和气候预测的主要区别在于时间尺度。天气过程通常持续几小时到几天,侧重于短期预报,例如明天是否会下雨。气候预测则关注长期的气候趋势和变化,时间跨度可能为几个月、几年甚至几十年。在研究工具方面,天气预报通常使用数值天气预报模式,而气候预测主要依靠气候模式或地球系统模式。天气预报对初始条件高度敏感,而气候预测则对外部强迫因素更为敏感。

地球系统模式

地球系统模式(EarthSystem Model, ESM)是一个复杂的计算模型,用于模拟地球上各个组成部分及其相互作用,以理解和预测气候变化及其影响。ESM将大气、海洋、陆地生态系统、冰冻圈等各个子系统耦合在一起,并加入生物地球化学循环,形成一个综合的模拟系统。ESM在气候变化研究和环境政策制定中发挥关键作用。通过模拟和预测地球系统的变化,科学家们能够更好地理解气候变化的机制、评估其潜在影响,并制定有效的应对策略。

气候变化基于自然的解决方案

气候变化基于自然的解决方案(Nature-based Solutions, NbS)是指利用自然生态系统及其功能来应对气候变化的策略。这些方案通常包括保护、恢复和可持续管理自然环境,以增强其对碳的吸收和存储能力,并提高生态系统和人类社会对气候变化的适应能力。常见的方案路径包括森林保护与恢复、湿地保护与恢复、可持续农业、海洋生态系统保护以及城市绿化和自然基础设施建设等。

【时间轴】

06:53北京的空气污染促使我去研究大气

13:16从研究PM2.5污染到臭氧污染

17:57可以把地球想象成一个高阶魔方。

20:23数学的视角就是:一朵云里有多少滴雨滴

27:05报考时是个冷门专业,毕业时变成热门了

36:35刚从国内过来时,我非常非常急

44:03全球变暖对农作物有何影响

【本期节目使用的音乐】

本期嘉宾自己吹奏的笛子曲《夜莺》

【本期主播】

红总:传播学博士,一个留学咨询师

吴海云:文化研究博士,一个做媒体的

【制作团队】

·制作人:响子、Daytun

·出品人:红总

【出品方】

上海杭苇教育科技有限公司

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