苗世光:价值在每一个数字中

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初与气象亲密接触

出身于苏北农村的苗世光，家里没有一个人和气象工作沾上边，当时由于他所在的中学与南京大学有对口招生的协议，1994年，苗世光从江苏省郑集高级中学毕业时，很自然就选择了离家比较近的南京大学，并误打误撞地选择了大气科学系。从1994年进入南京大学，直到2003年博士毕业，近10年的时光，苗世光一直在南京大学孜孜不倦地钻研大气科学。他从初入校门选择专业时的懵懂，到博士毕业时对气象专业发自内心的热爱，到如今研究工作得心应手并渐入佳境，一步一步走来，他从不后悔当时自己的选择。

2003年博士毕业时，由于苗世光专业成绩优异，许多科研单位向他伸出了橄榄枝，苗世光认识到，随着生活水平的提高，城市气象的关注度会越来越高。因此，他来到北京，就职于中国气象局北京城市气象研究所，因为这是我国唯一一个专门研究城市气象的研究所。

在短短10年的工作经历中，苗世光取得了骄人的成绩，对城市气象这门学科有了更深的了解， 从2006年9月开始，到2010年10月，他多次到美国国家大气研究中心开展城市气象合作研究。在与美国气象工作者的亲密接触中，他深深感受到了外国同行的细致，他们那种对数据、对细节一丝不苟的态度，深深影响了他的研究风格。在他的人生轨迹中，2008年为奥运会服务的经历，让他至今难以忘怀。

助力2008年青岛奥帆赛

2008年8月20日13时46分，中国选手殷剑在奥帆赛女子帆板比赛中，总成绩排名第一，获得中国首枚奥帆赛金牌。颁奖仪式一结束，中国帆船队副领队康鹏就赶到气象工作室向现场气象服务人员表示谢意，认为准确及时的预报服务为中国队取得佳绩提供了保障。

回顾起这段经历，苗世光至今还激动不已。2008年，苗世光作为国内气象专家来到北京奥运会帆船比赛所在地——青岛，开始了奥帆赛现场的气象保障工作。帆船比赛是一项与天气状况密切相关的比赛。苗世光与同事们以青岛市气象局为大后方，以数值预报为根据，在奥帆赛、残奥帆赛期间对赛事安排提出合理建议。

为了向奥帆赛提供最好的气象服务，早在几年前，青岛市气象局着手进行了微尺度模式的建立，并加强了精细化预报的能力。在奥帆中心的气象水文工作组，苗世光主要负责数值模式的保障工作。500米精细模式预报、100米赛场短时预报，每天每一项数字数值的背后都有着苗世光及同事们的辛勤工作。在奥帆赛、残奥帆赛期间，苗世光将各项数据传给预报员，预报员进行分析汇总后，再向奥帆委及各国代表队。看似简单的过程蕴含着多部门、多层次的通力协作，也正是这一环扣一环的密切合作，为奥帆赛、残奥帆赛成功护航的重任才得以实现。

奥帆赛对天气预报的准确率要求更高，主要体现在3个方面：一个是风力；一个是风向，何时起风，风多大，什么风向；第三个就是雨天等不适宜比赛的天气，这些预报的时间节点要求非常高。苗世光回忆，他们的各项服务工作做得非常好，尤其是早上的信息会的产品，做得很细致，产品的图表、PPT都很好，而且运动队的要求都能及时得到满足，赛后很多参赛队对他们的预报服务很满意。

苗世光记忆深刻的一次预报发生在2008年8月15日奥帆赛竞赛日。这一天的气象预报可谓是一波三折。上午奥帆中心的风速适合比赛，可是临近比赛的中午风速陡降，在所有人都为下午能不能比赛而揪心的时候，苗世光与同事们有条不紊地预报了下午的适合比赛的时段，使得运动员提前下水适应，节省了时间，从而保证了当天比赛的完成。对于像这样为奥帆赛、残奥帆赛提供天气预报，并根据风况提出合理建议的事例不胜枚举。在奥帆赛、残奥帆赛近20天的比赛日，赛事组织者有8天根据天气预报对赛程做了适当的调整，有时提前至11时开赛，有时推迟至15时举行，成功抓住了有风时段，避开了强降水和大雾等天气，节省了运动员的体力，使得比赛顺利进行。

情有独钟城市气象研究

说起为什么要把研究重点放在城市气象研究方面，苗世光说起来颇为激动，因为气象在城市生活中所扮演的角色，在人类文明与发展的历程中，逐渐被觉察、研究和利用。气象和大家的生活密切相关，但何为城市气候，估计很多人比较陌生。苗世光介绍，即便没有造成气象灾害，近年来城市化的快速发展仍然显著改变了局地大气的热力和动力结构，并对局地（及区域）边界层结构、天气气候、大气环境等产生了不可忽视的影响。在城市特殊的下垫面（指与大气下层直接接触的地球表面）和城市人类活动的影响下，一种特殊的局地气候类型形成了，那就是城市气候。

苗世光介绍，1818年出版的《伦敦气候》一书是世界上公认的第一部有关城市气候的著作。在那之后的近200年里，城市气候逐渐进入研究者的视线。建筑物、沥青或水泥地面代替了植被，人们的生产与生活活动增加了热源，城市工业排放出大量烟尘与废气。研究者们发现，城市化的发展使得这里的气候具有了气温高、湿度低、风速较小、能见度低和降水偏多的特点。

《伦敦气候》的作者霍华德第一个发现了伦敦城市和郊区的温差现象，并在这本书中称之为“Urban Heat Island”和“Hot Island Effect”，即“城市热岛”和“热岛效应”。“现在城区晚上比郊区的气温平均高2℃”，苗世光说，他在城市与气象的领域已经研究了10年，世界上热岛最强的是中高纬度的大中城市，德国柏林城区与郊区的温差曾一度高达13.3℃。

另外从平均来看，城市的风速比郊区更小。苗世光解释这是因为城市里众多的建筑物对风有“拖曳”的作用，从而拉慢风的脚步。城市气象的这一特点，也使得本来日益困扰城市的污染物更难扩散。

翻看苗世光近年来的研究课题，从中发现，近年来，他一直致力于城市气象领域的科研及业务应用工作，主持国家自然科学基金课题3项，北京市自然科学基金重点课题1项等多项研究，并取得了多项成果。

他从2005年一直到现在的有关研究课题，看出他主要从事城市陆面、冠层与边界层气象研究，建立了城市规划大气环境影响多尺度数值模拟系统，研究了城市化形成的边界层扰动及其对降水的影响、城市化的月平均影响，开展了城市冠层热动力效应多尺度耦合模拟研究。建立了青岛市精细预报业务系统，研究成果应用于城市规划气候可行性论证和应急气象服务，开展了城市冠层模式应用于中尺度数值天气预报业务系统的效果测试。

苗世光介绍，他还积极将研究成果应用到业务工作中，课题组的研究成果“城市冠层参数化子模式”已应用于国家气象中心实时中尺度数值模式中，改善了模式的预报水平；“城市小区尺度模式和城市边界层模式”已应用于北京市气候中心城市规划建设气候可行性论证和大气环境应急响应工作，提高了对城市规划和大气环境紧急事件的气象环境影响模拟与评估能力。

“北京城市化发展对气象条件影响的机理研究”，项目成果提高了对城市大气的数值模拟能力与效果，为气象、环保、水文及规划等部门开展相关研究提供了一个先进的数值模拟试验研究和数值预报工具。研究成果已在国家气象中心、北京市气候中心、青岛市气象局等单位进行了应用，在北京2008奥运会/残奥会青岛帆船比赛和国庆60周年气象服务保障中发挥了积极有效的作用，将对城市气象预报准确率的提高、城市规划方案的制定和优化、人居环境的改善、人与自然协调发展起到促进作用，对城市空气质量预报亦有一定的推动作用。

城市规划优化气象环境

2005年8月30日，在“卡特里娜”飓风的袭击下，整个新奥尔良几乎被海水淹没，上百万人流离失所，损失高达440亿美元。

美国新奥尔良坐落在密西西比河三角洲低地，北部有湖泊，南边是密西西比河，东面的不远处就是大海。在城市建设中，新奥尔良破坏了大片滩涂，又排干了大部分湿地，使城市在海潮和洪水面前缺乏必要的缓冲。早在2003年，一个专家委员会就估计防浪堤难以抵挡三级以上飓风引发的海浪，但为了城市经济发展，官方没有听取这一意见，反而把商业区设在海边，还建设了海边休闲观光区和住宅区。

这个惨痛的例子证明了气象因素在城市规划中的地位。随着科学的发展，城市规划与气象防灾减灾被更加紧密地联系在一起。“我和科研团队从1999年就开始做一个‘关于北京城市规划建设与气象条件及大气污染关系研究’”，苗世光说。以“北京城市规划建设与气象条件及大气污染关系研究”等项目的科研成果为依托，运用“城市大气环境多尺度数值模拟系统”对不同尺度的规划设计方案进行定量评估，以便在城市规划实施之前对不同方案进行模拟分析，预测建成后的大气环境状况，为优化城市局部设计和整体规划提供依据。

新一轮的北京城市总体规划明确了“两轴、两带、多中心”的城市发展战略，中心城区不再向五环路以外扩展，西部山前作为生态保护带，新增人口、旧城区外迁人口和郊区农村转移人口将主要分布在东部发展带和郊区若干卫星城。“因为东部的风速和污染扩散条件相对好一些，所以将产业发展主要放在东边”，苗世光希望可以通过合理的城市规划来达到气象环境和人居环境优化的目的。

城市规划中必须考虑大气环境的影响，令苗世光感到欣慰的是，他的研究成果已经应用到北京的城市规划建设中，比如在北京市奥林匹克公园、五棵松文化体育中心和金融街中心区等重点小区的规划编制过程中，运用城市小区尺度气象和污染物扩散模式，以多种方案分别模拟计算出它们在一定环境条件下的气流场、风速场、温度和空气污染物浓度分布，并运用城市小区规划大气环境影响评估指标体系进行评分，为优选方案提供科学依据。城市小区规划对气象和大气环境的影响是一个复杂的系统，因此，其相应的评估指标呈现多目标性和多层次性。

终极目标：定点、定时、定量预报

1952年冬天的伦敦光化学烟雾事件，也许是城市所经历过最恐怖的灾难之一。在短短的四五天时间里，伦敦的死亡人数较常年同期增多约4000人。不同于地震、海啸等无法抗拒的自然灾难，这一类发生在城市区域，由于气象要素或其组合的异常，对城市居民的生命与健康、城市建筑与设施、各行各业生产与社会活动、城市资源与生态环境造成损害的事件属于城市气象灾害的范畴。

对于脆弱的城市系统来说，气象灾害带来的打击可能是致命的。由于城市的人口与建筑物高度密集，绿色植物的种类和数量都很少，城市居民的生存需要从系统外大量输入事物和能源才能维持，这使得城市生态系统对于外界的干扰十分敏感，一旦大气环境的异常程度超出城市系统的承受能力，城市气象灾害就会形成。

“城市里的气象条件与乡村地区有很大差别，有一些特殊的地方”，苗世光说，这些特殊性使得城市对于气象要素的反应与乡村截然不同：热岛效应使得高温热浪更易在城市发生；有研究表明城市的立体建筑和人类活动加强了热力与动力对流，使得城市发生局地暴雨的几率多于乡村；建筑物之间的狭管效应容易造成高空坠物，形成风灾……

虽然城市气候的研究已有近200年的历史，但研究者们觉得他们对城市与气象的了解仍然远远不够。苗世光牵头承担了一个科研项目，21名研究者将用3年的时间来监测和分析北京、上海、广州三大城市群的下垫面情况、人为热源排放、气象要素特征等方面，希望将得出的结论应用在未来的城市精细化预报和城市环境气象应急响应系统上。

项目任务书的立项目的和意义那一栏写着：“超大城市群的出现对人类赖以生存的气象环境产生了更大的影响。这不仅给城市气象预报带来了新的困难，而且直接影响人民健康和财产安全……因此，加强超大城市群复杂下垫面冠层与边界层过程的研究已经成为目前大气科学研究所面临的重要科学问题之一。”

“做定点、定时、定量的预报，这是我们的终极目标”，苗世光说。城市群地区的气象服务、防灾减灾和应对气候变化已经成为各级政府高度重视和社会公众广泛关注的问题。苗世光希望通过对城市大气中物理过程的研究，来提高预报的精度，从而向这个终极目标靠近。