9月12日（北京時間凌晨），以“Fire Heat Affects the Impacts of Wildfires on Air Pollution in the United States（火釋放的熱量影響美國野火空氣污染）”為題的研究論文發(fā)表于Science（《科學》）期刊。中山大學大氣科學學院2023屆、2020屆本科校友馬啟涵、魏麟懿為該論文的共同第一作者。

這不僅是一項個人科研里程碑，更是中山大學科研育人成效的生動體現(xiàn)。今天，讓我們一同走進這兩位“科學追光者”的故事，聆聽頂刊背后的成長歷程。

個人簡歷

魏麟懿：女，中國科學院地球環(huán)境研究所副研究員。2020年本科畢業(yè)于中山大學大氣科學學院，2025年于清華大學地球系統(tǒng)科學系獲得博士學位。研究方向包括氣溶膠及其氣候環(huán)境效應、野火及其氣候環(huán)境效應等。以第一作者（含共一）在Science（2025）、Nature Communications（2022）等期刊發(fā)表多篇SCI論文。本科期間曾任學院團委委員、風云學術中心社長、班長，獲國家獎學金等榮譽。

馬啟涵：男， 2023年本科畢業(yè)于中山大學大氣科學學院，現(xiàn)于清華大學地球系統(tǒng)科學系攻讀博士研究生。研究方向包括野火及其氣候環(huán)境效應、北極放大效應等。以第一作者（含共一）在Science（2025）等期刊發(fā)表SCI論文3篇。本科期間曾任學院團委組織部部長、班級團支書、班長，獲國家獎學金、中山大學優(yōu)秀團支部書記等榮譽，作為核心成員于2023年獲第十八屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽三等獎。

一、揭秘野火“熱”力：一場跨洲際的大氣“蝴蝶效應”

Q：首先想請兩位簡要介紹一下這項發(fā)表在《Science》上的研究，以及它的科學意義。

魏麟懿：我們的研究起源于一個看似矛盾的現(xiàn)象：在全球變暖的背景下，野火的發(fā)生頻率和強度都在增加。對于野火的影響，當前的傳統(tǒng)氣候模型通常只考慮了野火釋放的氣溶膠。模擬顯示，當美國西部（比如加州）發(fā)生極端野火時，其產生的煙霧會擴散至全美，使美國東部地區(qū)的PM2.5濃度升高。然而，實際的觀測數(shù)據(jù)顯示，東部地區(qū)的PM2.5濃度在西部極端野火期間呈現(xiàn)負異常。

這個現(xiàn)象吸引了我們去探索是不是存在其它因素影響了東部的PM2.5濃度。通過多個氣候模型的對比模擬，我們最終發(fā)現(xiàn)，過去的研究忽略了一個關鍵因素——野火釋放的巨大熱量。這股熱量是解開謎題的鑰匙。我們可以把它比喻成一只扇動翅膀的蝴蝶，引發(fā)了一系列連鎖反應：在西部，大火的熱量觸發(fā)了強對流活動，消耗了大量水汽；在中部，來自西部的水汽輸送因此減少，導致云量減少、氣溫升高、氣壓降低；在東部，這種大氣環(huán)流的異常狀態(tài)引發(fā)了東風，不僅抑制了煙霧東輸?shù)穆窂剑瑫r形成氣旋，促進降水，通過“濕沉降”效應清除了空氣中的污染物。

馬啟涵：這項研究的核心意義在于，它糾正了現(xiàn)有模型的一個偏差，首次系統(tǒng)性地揭示了野火釋放的熱量對大氣環(huán)境和污染的跨區(qū)域調控作用。這為我們更全面、準確地評估野火的氣候效應、環(huán)境影響及其公共健康風險，提供了一個全新的科學視角和理論基礎。

Q：創(chuàng)新的研究，開展過程中必定充滿挑戰(zhàn)。能否分享一下你們遇到的最大困難，以及是如何攻克它的？

馬啟涵：最大的挑戰(zhàn)來自于技術層面。為了研究“野火熱量”這個前人極少涉及的影響，我們首先要解決的是如何讓全球氣候模型“感受”到這股能量。我們最初的做法是將野火的熱量通量數(shù)據(jù)直接添加到全球氣候模式的網格單元中。但這些網格非常粗糙，水平分辨率通常有50到200公里。模擬結果讓我們很失望——熱量的影響微乎其微，幾乎看不到效果。后來我們才想明白問題所在：真實的野火燃燒范圍只局限于過火面積上，而我們的一個模型網格面積就超過一萬平方公里。這就像把一杯開水倒進游泳池，水溫幾乎不會有變化。野火的熱量被巨大的網格“稀釋”掉了。轉折點在于思路的徹底轉變。我們決定不再把熱量加在大網格里，而是通過修改模型的次網格對流參數(shù)化方案，將熱量精確地“注入”到實際起火點所在的位置。這個技術上的突破成為了我們研究的轉折點。當我們成功實現(xiàn)精準的能量釋放后，模型終于做出了符合我們理論預測的響應——美國東部的PM2.5濃度顯著下降。至此，我們才得以最終驗證了整個物理機制。

Q：能否分享一下在論文投稿和回應審稿人意見方面的經驗？很多同學現(xiàn)階段正面臨這些挑戰(zhàn)。

馬啟涵：我們這次投稿遇到了一個很大的挑戰(zhàn)。一審周期特別長，等了五六個月。返回的意見中，一位審稿人對我們采用的傳統(tǒng)氣候模式提出了質疑，認為其參數(shù)化方案在描述對流性降水、云與氣溶膠相互作用等過程時存在很大的不確定性。這個問題非常棘手，因為如果要回應，可能意味著要修改參數(shù)化方案甚至更換模式。我們主動與導師深入交流，最終采納了一個建設性意見：除了原有模式，我們額外采用了一個對流解析的全球氣候模式來重新驗證所有結果。這個模式能更好地解析次網格過程，從根本上回應審稿人的質疑。雖然這意味著所有圖表和數(shù)據(jù)都要重新計算，工作量巨大，但這是必要的。最終我們對這個問題的完整回應獲得了審稿人的高度評價。

魏麟懿：我想強調的是，接到審稿意見時，不要因為別人提出了很多質疑就感到沮喪。要認真分析哪些意見確實能幫助提升論文質量，哪些可能是審稿人的主觀看法。對于后者，也要勇于站在科研工作者的立場上進行友好的辯論。絕大多數(shù)審稿人都是抱著幫助我們完善工作的初衷的，問題多不是壞事，把這些問題都解決了，后續(xù)的讀者就不會再有同樣的疑問了。

二、科研路上的“陣痛”與突圍：從迷茫到頂刊的成長密碼

Q：魏麟懿師姐，您提到本科階段也曾迷茫，那是什么樣的契機讓您最終選擇了科研道路？

魏麟懿：雖然當時對具體研究方向迷茫，但我對自己的學業(yè)和職業(yè)規(guī)劃是有大致想法的。我明確知道自己要繼續(xù)深造，讀研讀博。

后來一個偶然的契機，我與清華的王勇老師交流得非常投緣，對他的研究方向也很感興趣，就加入了他的課題組。其實在接手野火熱量這個課題之前，我是做氣溶膠化學的，后來才轉了方向。我的建議是：多嘗試，多體驗。本科階段可以多參加各種活動——天氣預報分析大賽、編程美賽、挑戰(zhàn)杯、創(chuàng)新比賽等。通過這些體驗，你能慢慢發(fā)現(xiàn)自己更適合基礎研究、技術開發(fā)還是交叉課題。多讀文獻，多思考“他做的這個東西我有沒有興趣”，這些都是幫助你走出迷茫的重要方法。

Q：馬啟涵師兄，您本科三年做了三次研習，是一開始就篤定要走科研之路嗎？

馬啟涵：我當時也不確定畢業(yè)后是繼續(xù)科研還是工作。院系的研究性學習活動給了我寶貴的試錯機會。我三年里跟了三位老師，做了三個不同方向：崔廷偉老師（海上氣溶膠）、朱麗葉老師（空氣污染）、杭建老師（飛沫擴散）。我就是想通過不同的嘗試，真正了解自己到底適合和喜歡哪個方向。這三段經歷后，我確定自己能夠接受并適合科研這條路。也有一些同學通過研習發(fā)現(xiàn)自己不適合科研，這都很正常。大家的興趣點不同，重要的是盡早發(fā)現(xiàn)，如果不是特別喜歡科研，就要盡快探索其他方向，比如咨詢已經工作的師兄師姐，參考他們的職業(yè)路徑。

Q：科研之路從來都不是一帆風順的。當你們遇到用現(xiàn)有知識無法解決的困難，長期沒有進展，導致信心和興趣下降時，是如何保持科研熱情，克服這種“陣痛期”的？

馬啟涵：這種現(xiàn)象太正常了，沒有哪項科研是一帆風順的。我大二剛開始跟崔廷偉老師做研究時，完全不知道如何開展——專業(yè)基礎薄弱，代碼不會寫，處處碰壁。

我的經驗是：第一，要發(fā)揮主觀能動性，主動去查閱資料、學習知識；第二，勇于向老師和同學尋求指導和幫助。我當時有一位研究生師兄帶教我，幫我解決了大量問題；第三，勞逸結合?？蒲刑貏e煩的時候，不一定要硬扛，可以去運動或者做點別的事情，換換腦子再回來，效率反而更高。

魏麟懿：我覺得首先要對困難有個清醒的認識：這個挑戰(zhàn)是能夠克服的，還是難度過高、靠自己根本無法完成的？如果是能夠克服的，那就花時間去攻克它。每解決一個難題，你都會有巨大的獲得感，收獲成長。如果確實靠自己無法解決，那么一定要學會合作，積極尋求外援，想辦法組建團隊一起來攻關。要相信沒有什么是解決不了的問題，只要堅持，總有一天能找到答案。

三、從中大起步：科研路上的傳承與眺望

Q：您認為在中山大學本科階段的學習和經歷，為您后來的科研道路奠定了怎樣的基礎？

馬啟涵：在本科階段，天氣學原理和動力氣象學這兩門課程為我后續(xù)的科研道路奠定了堅實基礎。它們是大學期間極具“硬核”屬性且至關重要的課程，這兩門課程的知識在我研究生階段的學習中多有延伸，助力我深入理解大氣機理與變化規(guī)律。在我參與的“野火熱量對大氣環(huán)流及氣象要素變化的機理分析”研究中，動力氣象學的相關知識更是直接發(fā)揮了作用。

魏麟懿：我非常感謝中山大學大氣科學學院的培養(yǎng)。剛入學時，我其實是個“科研小白”，對自己未來要做什么非常迷茫。是學院系統(tǒng)性的課程設置和培養(yǎng)計劃，幫助我逐步建立起對科研的認知。

特別是在本科期間，我跟著學院研究大氣環(huán)境的老師做了一些研習項目，這些早期的科研體驗非常重要。它不僅能幫助你感受自己是否適合做科研，更能讓你在嘗試中發(fā)現(xiàn)自己的興趣點究竟在哪里。

Q：兩位在本科期間參加過哪些社團活動？這些經歷對你們有何影響？

魏麟懿：我大一大二在學院團委，后來擔任了風云學術中心的社長。我們當時負責舉辦本科生研習，那一屆有80多個團隊，研究方向包羅萬象，非常豐富。這段經歷讓我深刻體會到科研需要多學科交叉，多和不同專業(yè)的人交流，經常能碰撞出新的靈感和啟發(fā)。

馬啟涵：我在團委組織部當過部長，一年級時還是學校青年志愿者協(xié)會的干事。這些經歷很好地鍛煉了溝通協(xié)作能力。

Q：在當前知識更新飛快的時代，在校學生應該如何緊跟學科前沿，拓寬知識面和視野？有哪些學習資源或方法推薦？

馬啟涵：對研究生來說，我的方法是緊密關注頂級期刊的最新發(fā)表。我會定期查看相關期刊的新文章，及時下載下來閱讀。這些最新研究往往采用了新方法（比如現(xiàn)在很多用AI），提出了新觀點，能夠極大地拓寬學科視野，幫助自己掌握前沿研究方法。

魏麟懿：我補充一點。我們中國學生有個得天獨厚的優(yōu)勢——有大量優(yōu)質的科研公眾號。我關注了很多教畫圖、編程、計算機的公眾號，以及地學、大氣、地質、海洋等各個方向的學術公眾號。它們發(fā)的推送我會隨手點開看，這些推送通常會幫你梳理一篇文章的概要。如果不想通篇閱讀英文文獻，這是一種很好的掌握科研資訊的方式。

最后的勉勵

魏麟懿：“如果你感覺到難，說明你正在向上走。因為下坡路很容易?！碑斈阌X得困難時，其實正是在進步的時候。這句話送給所有在科研中遇到挫折的同學們。

馬啟涵：“大道如砥，氣象萬千”。愿大家接續(xù)奮斗、勇毅前行，必將看到萬千氣象更壯美的風景！

編輯、審核：大可

版權聲明：本文由“TOP大學來了”綜合自“U.S.News大學榜單”，文章轉摘只為學術傳播，如涉及侵權問題，請聯(lián)系我們，我們將及時修改或刪除。