归国14年，田文寿教授说，科研精神与武侠精神是相通的

他痴迷于在大气环境中探索自然的奥秘，也曾留恋在武侠江湖中享受快意人生，当现实与虚拟的七经八络被打通，他得出了“科研精神与武侠精神是相通的”结论。 [原创文章：www.11jj.com]

他深谙“教师的首要职责是教书”的道理，也曾在课堂上被学生挑战、被学生的问题当堂难住，当铁定了“培养出几个能超过我的学生”的心，他认识到“质疑才能推动进步”。 [原创文章：www.11jj.com]

他有着破解“天气和气候预测的精度和时效”这个国际性难题的雄心壮志，也有着带领兰大大气学科实现国际化的长远规划，但短期内面临的两场“大考”却使他直言“千斤重担”。

他便是我校大气科学学院院长田文寿教授，于2019年初入选第四批国家“万人计划”科技创新领军人才名单。

大气化学-气候模式获国际好评

一层淡蓝色的臭氧，在距离地面十公里以上的高空像“卫士”一样忠诚地守护着地球，它阻断了大量紫外线的侵入，为地表生物提供了存活的基本环境。

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上个世纪80年代，南极臭氧空洞的发现引发了学界的高度恐慌，有关臭氧破坏、臭氧空洞修复及臭氧空洞出现对地球气候等方面影响的研究一浪高过一浪。这些年，臭氧层逐渐呈现出恢复趋势。但是，臭氧的恢复进程以及臭氧空洞完全修复的时间至今在国际范围内都是未解之谜，这也是田文寿的主要研究方向之一，“预测出臭氧空洞恢复的具体时间”，是他一直以来的奋斗目标。

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为了预测臭氧层的恢复时间，田文寿在已有的化学机理和大气模式的基础上，发展建立了一个耦合的包括平流层大气的“大气化学-气候”模式。相较于之前只考虑大气运动的模式，这个模式可以模拟大气里面的化学过程，特别是与臭氧有关的化学反应。

2006年，政府间气候变化专门..（IPCC）开展了臭氧评估报告，参与评估的一共15个模式，田文寿发展的“大气化学-气候”模式因性能良好名列第四，并获得了世界气象组织（WMO）发布的臭氧损耗评估报告和世界气候研究计划设立的平流层-对流层过程及其在气候中的作用（WCRP/SPARC）关于化学-气候模式评估报告的好评，田文寿也因此被邀请参与撰写2010年SPARC的大气化学-气候模式的评估报告。

随后，他用该模式探索了大气化学与气候的相互作用，特别是温室气体增多、臭氧含量不断发生变化的背景下天气气候的变化特征，取得了一系列的创新成果。

平流层研究的执迷者

21世纪初，对平流层的研究在国际上尚处于起步阶段。基于对平流层对流层相互作用对对流层天气和气候的重要影响的认识，2006年刚归国回校工作不久的田文寿敏锐地捕捉到了国内在这一方面有很大的发展空间，继而逐步开始了在这一方面的研究。

接下来的十年，静待花开。从2016年开始，田文寿团队在平流层对流层相互作用方面的研究逐渐“开花结果”。

其研究表明：平流层中的极涡正在由北美大陆向欧亚大陆偏移，因为极涡中温度极低，导致了欧亚大陆冬天的极寒天气逐渐增多。但同时，极涡从北美大陆“逃离”，并不意味着北美大陆的气温会越来越高，相反，在绕地球纬圈传播的大气罗斯贝波的作用下，北美大陆的天气也会变冷。这严重威胁到了人们的生产生活和社会经济的发展。

极涡为什么会偏移？这源于北半球高纬度地区积雪的变化和海冰的减少，积雪的变化和海冰的减少则是由于全球气候变暖，而全球气候变暖的原因就回到了人所共知的问题上：人类向大气中排放了大量温室气体。

全球气候变暖一方面使部分海冰消融成水，“原先能被海冰反射到大气中的能量，现在就会被水吸收”，地球大气所吸收的能量就会发生变化；另一方面，积雪和海冰的变化使得大气中的波动发生变化，进而导涡的偏移。

这一发现成功地解释了在全球气候变暖的大背景下，俄罗斯、中国和北美大陆的冬天为什么会出现越来越多的极寒天气。

作为当时团队的最新研究成果，2016年，田文寿团队以“Persistent Shift of the Arctic Polar Vortex towards the Eurasian Continent in Recent Decades”（近几十年北极极涡持续偏向欧亚大陆）为题在国际气候变化领域期刊“Nature Climate Change”（自然·气候变化）上发表了论文，受到国际社会的广泛关注与报道。

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与此同时，田文寿团队关注到了另外一个现象：北半球臭氧总量变化存在一种“欧洲-北美”偶极子模态，在过去3年，它在欧亚大陆上空呈现逐渐增强的负异常中心，而在北美大陆上空则存在正的异常中心，表明欧亚大陆的臭氧损耗速率相比同纬度其他地区更加显著。同时，欧亚大陆上空的晴空紫外线强度也明显偏强。

他进一步的研究表明：这些现象与北极海冰减少引起的平流层极涡向欧亚大陆偏移密切相关。一方面，极涡向欧亚大陆偏移会将极涡内部低浓度的臭氧空气输送至欧亚大陆上空，稀释那里的臭氧空气；另一方面，北极极涡内部浓度异常偏高的活性氯空气也被输送至欧亚大陆平流层，造成更强的臭氧化学损耗。

这一研究揭示了气候变化对于臭氧恢复的影响不仅可以通过改变平流层辐射和温度影响臭氧的反应速率，还可以通过北极海冰变化引起的极涡偏移影响区域臭氧总量的变化。该研究成果以“Stratospheric ozone loss over the Eurasian continent induced by the polar vortex shift”（极涡偏移引起欧亚大陆平流层臭氧损耗）为题于2018年发表在Nature子刊“Nature Communications”（《自然·通讯》）上。

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在平流层和对流层相互作用的研究中，田文寿不仅获得了1项973项目子课题、2项国家自然科学基金重点项目和国家杰出青年基金的支持，而且培养出了一支平流层的研究团队，该团队入选科技部2017年创新人才推进计划“重点领域创新团队”。

力争破解大气观测瓶颈

通过对平流层对流层相互作用的研究，田文寿给自己制定了一个更宏大的目标：解决天气和气候预测的精度和时效这个国际性难题。

要解决这一国际性难题，首要的障碍就是改变平流层大气的研究手段。

目前国际上常规的研究平流层大气的主要手段是模式研究和观测研究，但由于过去我国在这方面投入经费少、观测能力低而多采取模式研究的方式，即便是少量的观测研究也主要依赖于欧美国家的卫星观测资料开展。

随着我国观测卫星的增多和探测能力的提升，田文寿致力于将原来以模式为主的研究升级为观测与模式相结合的研究，“所以依托国家子午工程二期站，我们规划在萃英山气候站的基础上建立一个全大气层观测系统。如果建成，这将是继吕达仁院士在..建立全大气层观测系统之后的第二个观测系统，可以和..的观测系统形成高原地区的观测网，有助于全面监控气候、天气和大气成份的变化，提高天气和气候预报的水平”。

在田文寿看来，全大气层观测系统的建立中最难破解的技术瓶颈便是高中层大气水汽和大气成分探测仪器的精度问题，“平流层中某些重要大气成份的含量非常少，现有的仪器无法做到准确探测”。

教师的本分是培养人才

对于科研和教学之间的关系这一老生常谈的话题，田文寿和很多人一样有着同样的认识：“在高等教育中，教学是位的，科研是必不可少的。成功的教学离不开科研经历和科研成果的支撑，但教师最主要的本分工作还是培养人才。”

自回校任教以来，田文寿始终坚持给本科生上课，即使是在“教授可以申请不上课”的特殊政策时期，他也没有走下过讲台，先后承担《大气物理学》、《流体力学》、《大气科学导论》等课程的教学。

教学中，田文寿一方面将书本上的知识和最前沿的科学研究结合起来，“要让学生及时掌握学界在这一领域目前的研究动态”；另一方面“我会告诉学生学这些知识有什么用、能解决什么问题，这样才能激发学生对所学内容的兴趣”。

在讲到“能量守恒”定律时，田文寿不仅说“只要你肯努力，没有的迟早都会有，这就体现了能量守恒”，而且将能量守恒比作谈恋爱：“谈恋爱的时候快乐，分手了就难过，那些没谈过恋爱的，没有快乐也就没有难过”。

浓重的家乡口音成为田文寿授课的最大障碍，他也一直为不能讲一口流利标准的普通话而困扰。在一次讲课时，田文寿讲道“科学问题是要有‘前提’的”，学生们将“前提”听成了“墙体”，因而百思不得其解，最后田文寿做了板书大家才会心一笑。自此，为了尽可能地避免因自己的口音给学生造成误会，田文寿在讲课中不仅使用PPT，而且会将关键的词句进行板书，并不断追问学生能否听懂，“有时候坏事变成好事，我的课堂教学力求逻辑性，因为我讲的有些词学生听不懂，这更驱使自己好好教课。”

如此一来，学生们都觉得“田老师的课听起来有点费劲”，但“大家都喜欢上，因为他能把深奥的知识讲得通俗易懂，擅于结合前沿科学知识启发学生，让学生在学习专业基础课的同时了解最新的科学进展。他还很注重与学生交流，尤其鼓励学生质疑”，大气科学学院青年教师雒佳丽这样说道。

田文寿也因此获得兰州大学第三届“我最喜爱的十大教师”、兰州大学教学成果一等奖等多项教学奖励和荣誉。

质疑才能进步

上课时，田文寿不仅鼓励学生质疑授课内容或指出讲错之处，更鼓励学生敢于提问、质疑教材、质疑权威，“哪个学生上课敢于质疑，不论质疑的对错，我都在平时成绩里给加分”。相反，“对于发现了我的错误而没有指出来的学生，我会扣他的平时成绩”。

夜明珠晚上会发光，这个平常的就像人生来就会呼吸一样的现象，田文寿也从未去思考论证过“为什么”。而就在他用大气辐射学的知识给学生讲解物体为什么会发光的时候，有一名学生当场提问：“能否用大气辐射学的知识解释夜明珠晚上发光的原因”？

“我从来没想到过这个问题，当时就被难住了”。

而当他讲到“宇宙中任何物体的速度不能超过光速”时，另一名学生则指出“现代物理学已经提出光速并不是极限速度”。对于这个基于还没有得到证实的现代物理学猜想而提出的质疑，“我很欣赏学生这种勤于思考和敢于提问的精神，当场也给予了充分的肯定”。

在田文寿看来，相比对学生善于发现问题、勇于提出问题的能力的赞赏，被学生难住而带给自己的小小的尴尬并不算什么，“质疑才能推动科技进步”。

正如田文寿在他的QQ日志中写的那样：“就单纯的学和问的范畴，我窃以为一定是要无所畏惧、不怕权威、争鸣不已才对，否则问者不敢问，想学的学不到，哪有进步可言？”

读书“述职”

自己和学生共同提升，是田文寿对进步的最低要求；培养出几个超过自己的学生，则是田文寿对进步更大的期待，“自我回国以来，倾注心血最多的应该也就是研究生的培养教育”，正如他在2015年的毕业季所写：“不论他们走到哪里，我的眼睛总会在背后注视着他们，看着他们成长、长成，直到我老眼昏花，再也看不清他们”。

每周一次组会、每学期一次爬山或郊游，这样的团队活动在田文寿看来，仅仅是加强团队交流凝聚、丰富团队业余生活的一种稀疏平常的方式。

每年一本读书任务、年底统一交流读书心得体会的做法，才是田文寿督促学生进步的有力措施，学生们戏称“读书述职”。