与雷电为友 觅科学真知

02.05.2017  23:05

  中国气象报记者 崔国辉

  被授予“全国五一劳动奖章”的张义军,看起来很淡然,“与很多科研工作者一样,我专注于自己的工作,并尽量做到最好。在热爱的领域一直坚守,可能比这个奖的分量更重要。

  张义军是中国气象科学研究院(以下简称“气科院”)灾害天气国家重点实验室研究员,长期从事雷电监测、预警和防护领域的研究工作。

  作为该领域领军人才,他既能把握雷电研究的科学前沿,又能围绕社会公共安全急需解决的雷电灾害防御问题展开研究。

  “与雷电科学结缘30余年了,别人怕雷电,我却已经把它当做‘朋友’,每天期待对它能有新认识。”他说。

  研发我国首个专业雷电临近预警系统:

  让人们面对雷电时不再无助

  雷电对人们的生命财产威胁巨大,然而,在2003年张义军刚来到气科院任首席研究员时,中国气象局还没有专门研究雷电的团队。我国第一个专业雷电临近预警系统,正是由张义军组织研发而成。

  该系统曾在北京奥运会、上海世博会、纪念抗日战争胜利70周年大会及阅兵等重大活动期间提供了雷电预警气象服务保障,并在森林防火、航天发射等多领域“亮剑”,取得良好服务效果。

  如今,该系统已在全国气象部门推广应用,是雷电预警预报业务的重要参考。“它可以预测雷电发生概率、重点区域和移动趋势等,时效为零至一小时,准确率达80%。”他热情洋溢的神情中,充满着见证研究成果转化为实在效益后的成就感和满足感。

  不过,张义军的目标,是将将雷电预警做到极致。为此,他总是第一时间关注雷电前沿科学,探索雷电机理。

  “2004年我参加第27届国际雷电会议回来找到他,提及会议上有报告研究双极性闪击。他马上翻开桌子上一本资料与我探讨起来。”知名雷电防护专家关象石回忆说,“他虽然没有去法国参会,但却很快关注到了这一新发现。

  预警系统的完善离不开丰富的探测资料。“雷电探测资料近年来不断丰富,比如今年发射的‘风云四号’气象卫星,可以对我国及周边区域闪电频次和强度进行探测。”虽然还未能拿到相关资料,但张义军已对其求之若渴。

  此外,他还提出了新型全闪电三维探测技术的研发思路和技术路线,并牵头在广东和重庆建设示范观测站观测雷电三维特征。“此前雷电监测只能记录雷电发生位置、时间、强度,现在则增加了闪电尺度、高度、速度等更多信息。”说起这项未来可能会对闪电机性理取得突破进展的新技术,张义军满是期待。

  顶风冒雨开展引雷试验百余次:

  没有数据支撑何来技术突破

  雷电发生是随机的,其中的动力、微物理过程目前尚未完全被认知,因此预报预警难度大。为解开雷电发生的物理过程之谜,张义军带领科研团队于2006年在广州建立了国内唯一的固定雷电野外试验基地。

  在那里,他们进一步发展了人工引雷技术,改进了引雷火箭点火装置,大大提高了人工引雷的成功率,为雷电研究和防护技术发展提供了有效手段。同时,获取的分析资料填补了我国气象部门在雷电电流测量方面的空白。

  该试验基地在每年4月至8月开展引雷试验。广州夏季天气无常,研究人员常常顶着日晒、冒着大雨挖坑、固线、架设仪器。“张老师带着我们一起干,晚上没有热水澡可洗,得住进附近的学校,睡在临时搭的铁架子床上。”张义军的学生郑栋说,常有来试验基地参观的人说试验条件苦。“不过,苦是别人说的,我们自己很少说。

  “选择了跟自然相关的试验性学科,就要承受风吹日晒。没有数据支撑何来技术突破。”张义军对此很坦然。

  引雷时,研究人员往往距离闪电通道不到90米。为确保安全,采取雷电防护措施必不可少。但防护设备也有出问题的时候,在维修期间,雷电往往还在发生,有时甚至离维修人员只有几十米。“最近大连气象主播遭受的闪电感应,对我们来说已是家常便饭。

  依托该试验基地,我国科研人员已经成功引雷百余次,为雷电防护标准的建立和修订提供了可靠的观测数据。有了数据支撑,张义军研究团队在闪电机理研究和防护应用方面取得了丰硕成果,正式发表论文达百余篇。

  全心全意培养团队和学生:

  帮助年轻人形成“自由之思想,独立之精神

  张义军还为我国雷电科研领域人才培养发光散热。目前,他已培养了十余名硕士、博士研究生,组建起的雷电研究团队也有十余人。

  郑栋是张义军来到气科院后接收的第一个学生。他回忆道:“中国气象局的雷电研究团队可以说是张老师一手建立起来的。2002年团队刚组建时,只有我一个学生和两个博士后。雷电监测、预警、机理研究等研究方向的从无到有,都是在他的组织下慢慢发展起来的。

  针对本单位年轻人多、思想活跃等特点,张义军充分调动每个人的积极性,并以身作则创造了良好的科研氛围。“我每天七点半到办公室时,张老师早已坐在那里了解国内外最新研究进展。”郑栋说。

  张义军关心每个年轻人的发展,当学生确定主攻方向后,看到与其研究方向相关的新研究,就会与学生一起讨论。久而久之,学生就会融会贯通,知识由点成面。

  但凡涉及科研的,张义军都希望精益求精,对学生严格要求。“严归严,但他不会让人感到有很有压力,却会给人动力。”郑栋说,“遇到问题找他聊一聊,思路就开阔许多。问题不一定都能解决,但心中的阴霾会被阳光驱散。

  去年刚毕业的博士徐良韬说,在求学期间,张义军总是鼓励自己根据兴趣选择研究方向,在科研上可以有“自由之思想,独立之精神”。

  在张义军的带领下,一支以年轻人为主的业务精、作风正,在国内外有影响力的雷电科研创新团队已经形成。依托雷电物理和防护工程实验室,他们将为我国大气电学研究发展带来新生机。