解码万年气候谱 守护人类未来路——记南京师范大学地理科学学院副教授孙炜毅
在人类生活的地球上,气候变化始终是人类进化和发展绕不开的一个话题。过去一万年里,地球的气候并非一成不变,而是在温暖与寒冷、湿润与干旱之间摆动。而中华文明的五千年演进史,始终与气候变迁紧密相连,历史上多次文明兴衰与王朝更替,就可能与气候干湿冷暖变化的影响有关,如盛世多与温暖湿润期契合,而大动荡时期则往往伴随着气候的剧烈波动。
即便是进入现代,文明的进程也从未脱离极端天气气候事件的掌控,如今,全球变暖的警报已然拉响,极端高温、暴雨、干旱等灾害频发,人类活动已成为驱动全球变化的新力量,要准确评估当前气候异常、预警未来风险,亟需深入理解过去气候在自然条件下的变化规律。这正是研究过去、应对当下、面向未来的科学基石。

在这场人与气候的永恒博弈中,总有先行者为人类探寻避险之道,有这样一位青年科学家,他在万年的气候长河中追溯规律,在古今气候的对话中寻找答案。他就是南京师范大学地理科学学院副教授孙炜毅,他专注于古气候模拟、极端气候事件研究,通过揭示地球系统的演化规律,为应对气候变化贡献着科学力量,为人类应对极端气候挑战筑牢了科学根基。
扎根坚守求真知埋首科研守初心
科研之始,往往始于一个小小的好奇,继而化为执着的热爱,最终升华为沉甸甸的责任。2009年,孙炜毅考入南京师范大学地理信息系统专业,课堂上关于气候变化对人类社会影响的讨论,让他萌生了探索气候奥秘的念头。本科四年,系统化的地理学训练赋予他坚实的空间分析与数据处理的“硬核”技能,地理学宏大的时空视野,让他着迷于气候这一牵动全球的复杂系统。
2013年本科毕业后,孙炜毅做出了一个与众不同的选择,远赴四川省绵竹市紫岩雨润中学,成为一名支教教师。在为期一年的支教生涯中,他将地理知识带进课堂,将科学的种子播撒在孩子们心中,获得“优秀西部计划大学生志愿者”称号。
2014年,孙炜毅重返南京师范大学,开启硕博连读的征程,师从刘健教授。在刘教授的悉心指导下,他聚焦古气候模拟这一前沿领域深入研究。古气候研究需要跨越学科边界,融合地理学、气象学、地质学、计算机科学等多领域知识,对研究者的综合素养提出了极高要求。为攻克数值模拟技术难关,他常泡在实验室里,对着复杂的地球系统模式代码逐行钻研,有时连续熬夜成为常态。孙炜毅印象最深的是研究过去2000年火山活动对东亚季风的影响时,由于缺乏前一千年的火山喷发数据,先前的模拟结果始终与古气候重建记录存在偏差。为了解决这一难题,他联系了多位火山重建领域专家,查阅了南北极冰芯记录,共同构建了涵盖完整过去2000年的火山气溶胶时空演变数据集,并成功驱动地球系统模式开展数值模拟,再经过了半年的积分运算后,首次获得了由过去2000年火山外强迫驱动的瞬变模拟数据集,并以此揭示了火山活动影响东亚季风多尺度变化的关键机制。
2017年,孙炜毅获得国家留学基金委资助,前往美国夏威夷大学联合培养,师从国际大气科学界最高荣誉罗斯贝奖章获得者Bin Wang教授。在大洋彼岸的两年里,他接触到了国际顶尖的气候模拟技术,让他突破了单一学科的思维局限,学会了从全球视角审视亚洲季风变化,为日后的科研创新奠定了坚实基础。
2020年博士毕业后,孙炜毅入职母校南师大地理科学学院任讲师。古气候模拟研究是一项需要长期积累的工作,往往需要数年甚至十几年的坚守才能取得突破。他组建了团队,主持国家自然科学基金青年项目“早全新世东亚季风突变的时空特征及机制模拟”,然而,项目研究仍面临着现有数据匮乏、模拟积分计算量大等多重挑战。
科研之路从无坦途,正是这些艰辛经历,磨炼了孙炜毅的意志,面对困难,他毫不退却,反而激发“攻坚克难”的斗志,凭借着这种科研精神,他一步步砥砺前行,持续在“地球系统科学”领域扎根深研。2024年,他晋升为副教授,并前往瑞典哥德堡大学地球科学系陈德亮院士(现清华大学)团队开展访问研究,在国际合作中进一步提升科研水平,为推动中外气候领域研究交流搭建了桥梁。

古今对比探气候创新突破解谜题
全新世是连接古气候与现代气候的关键时期,近1.1万年来的气候演变不仅见证了人类文明的起源与发展,更为理解现代气候异常提供了重要参照。然而,亚洲季风百-千年尺度波动的驱动机制、极端气候事件的演变规律等问题,长期以来都是古气候学界的研究难点。孙炜毅开展的“全新世亚洲季风区极端旱涝事件的百-千年尺度演变机理”研究,通过创新研究方法、整合多源数据,取得了一系列突破性成果,逐渐揭开“气候密码本”。
首先是构建了能够“直连”古气候证据的模拟数据,并揭示了季风百年波动的核心节律。古气候研究的挑战之一在于如何将模拟结果与古气候代用指标进行对比,而氧同位素作为重要的气候代用指标,其气候学意义一直存在争议。孙炜毅及所在团队利用耦合氧同位素的地球系统模式,开展了全新世以来的气候-氧同位素瞬变模拟,并通过氧同位素水汽源地标示技术,绘制出了季风区降水氧同位素的“水汽源-传输-汇”解析图,建立了模拟结果与代用指标的直接对比桥梁。更重要的是,该模拟研究复现了重建记录中的全新世亚洲季风变率的准400年主周期,揭示了太阳活动增强通过调制太平洋类拉尼娜海温模态进而改变季风区降水氧同位素的水汽来源与输送路径的新过程,有助于化解长期以来学界对亚洲季风区氧同位素气候学意义的争议,为古气候重建提供了全新的动力学解释。
其次是探究极端气候事件与人类社会的关系,提出了历史演变新视角。孙炜毅重点关注历史时期极端气候事件成因机制,他利用数值模拟结果,并通过整合火山活动记录、旱涝重建数据、历史文献、考古资料等多源信息,发现全新世以来长江中下游和南亚季风区旱涝事件呈现“频发-稳定-频发”的长期特征,并提出早全新世大型火山喷发直接导致了上述“南亚旱-长江流域涝”的偶极子型模态,突破了以往主要归因于ENSO振幅或太阳活动的传统认知。在历史气候与社会变迁的研究中,团队更取得了突破性发现:明朝末年华北遭受多次多年-年代际重大干旱事件,而东北地区却气候湿润,这种区域间的气候差异通过影响农业生产、经济发展与战争走向,加速了明-清朝代更替。该研究将自然气候变率与人类社会演变紧密结合,拓展了极端气候事件对历史社会变迁影响的途径,为认识人类社会应对极端气候风险的韧性与阈值提供了新视角。
最后是对比古今气候特征,凸显人类活动的关键影响。孙炜毅通过将现代气候观测数据与全新世气候模拟结果对比,发现自1970年代以来,多年型拉尼娜事件发生异常频繁,这在过去两千年的自然背景下“史无前例”。这种持续多年的拉尼娜事件对全球旱涝格局的累积影响远超单年拉尼娜事件。他们进一步揭示了近期西太平洋异常增暖是驱动此类事件频发的关键机制。经过研究发现,相比于过去两千年的自然波动,现代暖期及未来百年太平洋和大西洋主要年代际振荡模态的周期和强度都显著减弱,其空间结构也发生了根本性改变。通过归因分析,团队指出人为排放的温室气体对海洋动力过程的干扰效应,已远超过去两千年自然变率所能解释的范围。这就像在气候系统的自然乐章中,强行加入了一个越来越强的主导声部,改变了基本的韵律和和声。这项研究清晰地指出了人类活动在当代极端气候事件变化中不容忽视的重要作用。
虽已取得这些成果,但孙炜毅的科研脚步从未停歇。目前,他正带领团队向更精细、更综合的方向深化探索。他们正聚焦于不同类型的“复合极端气候事件”(如高温干旱、高温洪水事件)在黄河流域、长江流域等关键区域的多尺度演变机理,并致力于将过去万年揭示的规律与近百年观测事实进行贯通对比,以期更精准地把握我国当前及未来面临的极端气候风险,为应对气候变化提供更有力的科学支撑。
科研与教学,犹如鸟之双翼。在勇攀科研高峰的同时,孙炜毅亦坚守教书育人。他主讲多门专业课程,将最新科研成果融入教学,团队曾获中国虚拟地理环境教育教学成果二等奖。他深知,气候科学的未来在于青年,他格外注重培养学生的创新思维与实践能力,悉心指导本科生毕业论文并获省级奖项,目前已指导了多名硕士生和本科生。在他的指导下,学生不仅学习知识,更传承了求真务实、勇于探索的科学精神。
在万年尺度的古今气候的对话中探索真理寻找规律,最终揭示气候变化机制及其与人类文明发展的关系,这就是孙炜毅的科研意义。他用十余年坚守与创新,彰显了青年学者“为国科研、为国育才”的责任担当,诠释了科研工作者“板凳甘坐十年冷,文章不写一句空”的精神。
在全球气候异常日益频发的今天,孙炜毅的研究为人类应对极端气候挑战提供了科学指引。解码过去,是为了预警未来,破解气候谜题,才能守护人类家园,在这条永无止境的探索之路上,这位笃定的“气候解码者”,正在持续前行。(文/张玮)







