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行走在地球科学研究的前沿
发表时间 2018-03-26 11:02 来源 本站原创

  ——记加拿大皇家科学院院士陈镜明教授

  地球资源还能支持人类社会发展多久?人类生存环境对人类自身发展的极限承载力有多大?全球环境在人类活动扰动下的变化趋势是怎样的?如何规范人类活动以达到人与自然协调发展?为了回答这些关系到人类生存前途的学问,产生了一门专门的学科,即地球系统科学。自20世纪80年代以来,随着人类社会谋求可持续发展的意愿不断加强,地球系统科学开始进入一个新的发展时期。科学家需要把地球的大气圈、水圈(含冰雪圈)、生物圈、岩石圈、地幔和地核以及近地空间视作密切联系的整体,并关注人类活动的影响,理解它们相互作用的过程和机理。因而,研究地球系统发展地球系统科学逐渐成为引领21世纪地球科学发展的方向。当代地球系统科学的任务是通过对地球系统(包括大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、近地空间及人类活动)的过程、各子系统之间的相互作用及其演化等方面的研究,以提高对地球的认识水平,从而利用认知地球的知识为解决人类生存与可持续发展的资源供给、环境优化、减轻灾害等重大问题提供科学与技术的支持。加拿大皇家科学院院士陈镜明教授不仅学贯中西,成果丰硕,而且多年来足迹遍布世界,为地球系统科学的研究做出了杰出的贡献。



参加清华大学地学中心(现地球系统科学系)研讨会

  非凡的研究足迹

  1982年,陈镜明毕业于南京气象学院,学的是农业气象专业,1983年作为国家教育委员会第一批出国研究生到英国里丁大学气象系攻读博士学位,研究方向也是农业气象。陈镜明的导师James Milford是生物气象学家,他当时带领一个团队应用欧洲的地球静止气象卫星监测非洲大哈拉沙漠周边地区的土壤墒情,以指导当地农民的春播和耕作。他给陈镜明的研究问题是如何定量描述非洲的稀疏植被对卫星观测地表温度的影响,因为温度日变化幅度是估算土壤墒情的主要根据。导师当时很忙,没有给予足够的技术层面的指导,陈镜明有很大空间去寻找自己的解决方案。通过阅读,陈镜明了解到计算植物叶片表面温度最大不确定性是风对叶片与空气的水热交换的影响,因此提出首先做风洞试验研究风对叶片边界层阻抗的影响,然后将所开发叶温计算模型用于卫星数据分析。导师同意了这个方案,并给陈镜明安排了一个室内风洞试验装置。风洞是在实验室内用抽风机产生不同风速的装置,当时系里没有,但为陈镜明建了一个简易的风洞。非常幸运的是当时系里有位讲师Alan Ibbitson在这方面很有经验,他帮陈镜明购建了所有的风洞试验设备和观测仪器。在他的具体指导下,这个崭新的试验进行得很顺利和成功,但也花了一年多的时间。陈镜明同时也挤时间开发了遥感植被温度的模型。当他打算进入卫星资料分析时,Milford告诉他,他的试验部分已经够博士论文了,后面工作可在毕业后再做。最后陈镜明的博士论文只停留在植冠内涡流大小与强度对叶片边界层的影响方面,没有涉及卫星遥感的内容。没想到,论文的外考官曾评价陈镜明的风洞试验的内容足够两篇博士论文。他当时只惋惜没有完成卫星遥感的工作,自己做偏了。毕业后他没有同意留下做博士后,因为他觉得他用了3年半的国家教委的全额资助,有义务马上回国服务。

  1986年回国后,陈镜明在中国科学院地理研究所做博士后,在禹城站开展了一些热红外温度的田间观测,但由于当时的实验条件的限制,只取得了一些小成果。当时他曾惋惜没有在英国留下来做博后,在自己真正感兴趣的卫星遥感方面完成原设想的工作。1989年,陈镜明到加拿大不列颠哥伦比亚大学做博士后。指导老师Andy Black给他的任务是森林微气象,他主要看中陈镜明博士论文在涡流研究方面的经验。陈镜明积极地完成了微气象的研究任务,同时还开发了叶面积指数(LAI)的地面观测和计算方法,在这方面发表了四篇较有影响的论文。

  陈镜明人生的一个转折点是他获得了回到遥感研究领域的一个机会。1993年,加拿大遥感中心资深研究员Josef Cihlar 读了陈镜明的LAI文章后,主动和Black联系,调陈镜明到加拿大遥感中心工作。Cihlar后来成为加拿大皇家科学院院士,他很有远见,认为卫星遥感可以用来提取LAI的空间分布信息。LAI代表植被叶片层数,是对植被结构的定量描述,在气象,气候,生态,水文等研究领域有广泛用途。陈镜明到了遥感中心后,开发了一台新的地面LAI观仪器和全球首例卫星LAI数据产品,算是实现了Cihlar的愿景,也形成了自己的研究风格。

  回想过去的经历,陈镜明觉得自己走过的路并不算顺利。主要是没有机会一直沿着自己最感兴趣的方向开展研究。但他现在感到这种不幸实际上是万幸。没有从博士毕业到去遥感中心工作之前所走过的7-8年的弯路,他就没有机会形成现在的研究风格。陈镜明在走弯路过程中所学到的微气象知识和植冠涡流和辐射理论等,为他日后的定量遥感和陆地碳水循环研究奠定了深厚的基础。



与两位获奖博士生

  在80年代,英国还算是一个科技强国,在气象领域有多位国际大师,陈镜明在读博期间接触了许多前沿的理论和问题,大大开阔了眼界。他当时觉得其实英国大学对博士论文的要求并非高不可攀,但需要有创新。系里经常有各种讲座和学术交流,学术气氛非常浓厚,让陈镜明感到新的研究方法和结果的重要性,也产生了“钻牛角尖”的想法。这使得他在知识还欠缺、未广泛阅读的情况下,选择了叶片边界层作为主要研究方向。因为思想是新的、计划使用的研究手段也是新的,所以得到导师的全力支持。大概这种研究风格很适合英国人的习惯套路,陈镜明的博士论文进展顺利也得到了好评。英国的教育系统对论文的写作有严格的要求,让他得到了系统的训练,得益匪浅。陈镜明的博士论文其中的两篇文章在投到《边界层气象》后,一字不改地就直接发表了。但令人失望的是这两篇文章引用率却很低。现在回想起来原因很清楚:虽然这两篇文章有新方法和新结果,但不是边界层气象的重要发展点,难以引起广泛重视。随着研究经验的积累,陈镜明在后来才感悟到,实际上发现一个新的问题去做研究并不难,难的是发现新的而且是重要的问题,或者说要站在学科发展的高度来发现新的问题就很困难。

  在加拿大做博士后和研究员的时间段,陈镜明开始逐渐成熟。在UBC做博后阶段,除了完成所参加项目的要求外,陈镜明开始思考如何发现一些能产生较大影响的基础性的科学问题。这使得陈镜明能够在多学科共同关注的LAI的观测理论上取得了一些实质性的进展。在加拿大遥感中心,陈镜明的研究任务与他的兴趣相符,同时作为项目负责人,他有很大的自主权,在短短的7年时间内,发表了40多篇论文,其中约有一半已被引用100次以上,还有3篇的引用率已接近1000次。这段时间可以算是陈镜明自主创新最多的一个时期。有幸的是他科研心智的成熟和优越的工作条件同时发生,爆发了井喷式的工作热情和成果。有一些结果当时就引起了学术界的重视,得到了大量的引用。2000年,陈镜明意外地收到多伦多大学地理系主任Joe Desloges的电话,邀请他申请一个教授空缺,随后便应邀去述职。虽然陈镜明当时教学经验还很少,多大还是通过教务长特批破格聘请他为终身正教授。从此陈镜明开始了教学和科研并举的工作方式,将重点转为人才培养。

  回顾过往经历,陈镜明体会到发现新的而且重要的问题是科研成功的关键。可以说这个科研的第一阶段会耗费多达80%的精力,或者说发现了问题科研就成功了80%。剩下的20%只是把它解决。陈镜明解释道:“当然这只是一个大概的比例,越是重要的问题,第一阶段所要花的精力就会越多。研究生通过有经验导师的指导,第一阶段就可以省下不少时间,但要开拓新领域,这段时间少不了。已获成功的学者,可驾轻就熟,不断领跑,也会事半功倍,但一开始一定会有一个艰苦探索的过程。刚开始读博的研究生,可能会觉得想做的事别人都做了,那是你还没入门。如果这时急于求成,有可能只是重复别人的工作或者做些小修改,或者像我的博士论文那样,做了一个不太有用的东西。”



2014 年作为海外专家咨询委员会委员在人民大会堂参加国宴、庆祝中华人民共和国成立65 周年。

  解决问题也需要真本事,取决于科研者的基础训练。在这一点,陈镜明很感谢自己的母校,原南京气象学院,现南京信息工程大学。陈镜明77届入学,是文革十年动乱后恢复高考后的第一届。当时同学们的学习热情很高,老师们教学热情也高,同时课程很重,重视数理化生等的基础知识和技能的传授和训练。这四年的学习,造就了陈镜明较扎实的基本功,使他从不畏惧阅读公式成堆的文章,有了知难敢上的勇气。陈镜明在英国里丁大学上微气象课的时候,几次发现老师公式推导的错误,后来这位老师很绅士地告诉他:“你懂得够多了,不用上我的课了”。陈镜明也感到学不到太多东西同时系里对博士生没有学分要求,就放弃了,将更多的时间投入研究工作。陈镜明的亲身经历让他觉得中国的本科专业教育较系统、全面、严谨、深入,有许多可取之处。“与西方大学相比,我们的课时多,必修课多,放假时间少,使得学生受到了高强度的训练。虽然选修课少,部分学生的兴趣得不到满足,有缺乏培育创新型人才之嫌,但我不但不否定我们的本科教学体系,而且希望我们坚持这种对学生系统严格的训练方法。”陈镜明说,“相比之下,多大地理系的本科生必修课少,选修课多,许多学生在选课时先打听哪门课容易上,容易得高分,而不是考虑自己兴趣是什么及如何可以获取全面和系统的知识和技能,这在某种程度上鼓励了学生投机取巧。”陈镜明认为多大的本科教育体系不如他所接触的国内许多大学。本科教育的目的是基础知识和技能的传授和训练而重点不是创新,而创新应是研究生教育的一个重点。当然,一个优秀的教师,可用启发式的教学方法,在传授知识的时候向本科生介绍某些知识的创造过程和现有知识的边缘和局限,激发学生的创新热情。陈镜明还认为,中国前几年创新不够,原因不在本科教育,而在研究生教育。当然这几年随着科研条件的改善和总体科研水平的提高,这种状况已得到了很大的改善。

  杰出的研究成果

  陈镜明的主要研究领域是植被遥感及其在陆地碳水循环研究中的应用。在植被遥感方面,他的主要成果是与叶面积指数(LAI)有关。用遥感方法获取LAI的时空分布是卫星遥感从定性走向定量的一个重要标志。1994年他生成了全球第一例区域(加拿大)LAI全年动态变化图,开拓了这方面的研究方向。他在研究加拿大北部森林中发现,LAI不足以表征复杂的植冠三维结构对辐射传输的影响,提出了第二个植冠结构参数:叶片聚集度指数 (clumping index, CI),并开发了它的地面观测和遥感的理论和方法。具体的说,陈镜明的主要贡献为:

  • 提出了适合各种针叶和阔叶形状的LAI普适定义,纠正了传统定义的缺陷。此定义已成为国际通用的定义。

  • 发明了一种可以同时测量LAI及CI的光学仪器TRAC。基于新的冠层间隙大小分布理论,TRAC解决了普遍存在的三维冠层结构对LAI光学测量的影响,是测量方法的一个突破。该仪器已商业化,在许多国家得到了应用。

  • 创建了“5尺度”几何光学模型,综合考虑了树组、树冠、树枝、树叶和细胞等尺度对辐射传输的影响,是遥感植被结构和生化参数的一个重要工具。该模型包含了一个严谨的冠层散射辐射的计算体系,是目前唯一的高光谱几何光学模型。

  • 原创了多角度遥感反演LAI、CI和林下植被的算法,领导生成了第一套全球CI和林下植被图集。这个算法通过TRAC实地观测和航空遥感资料验证,已被欧空局、加拿大遥感中心及中国气象卫星中心采用,为全球生态系统、天气和气候研究提供了重要数据。

  • 领导开发了两步反演叶片叶绿素含量(LCC)的遥感方法,生成了全球第一套叶绿素图集,为陆地碳水循环计算提供了一套新数据。

  在卫星遥感的应用方面,陈镜明开发的能够充分使用LAI,CI和LCC的陆地生态系统碳水循环模型。使用这三个参数,使他能够摈弃传统的大叶模型,发展了阴阳叶分离的两叶模型,实现了在叶片尺度上的碳水通量的机理耦合,开辟了陆地碳汇计算的新途径。具体地说,陈镜明在这方面的主要贡献有:

  • 领导开发了的用遥感资料驱动的生态系统模型BEPS。该模型综合利用LAI、CI 和林下植被等参数,首次在区域尺度(北美、中国)和全球尺度用机理模型逐网格计算碳水通量。利用首套全球聚集度指数分布图,首次获得了植被阴叶对全球光合作用的贡献约为40%的研究结论,定量分析了传统的大叶模型的不可避免的大误差。 BEPS模型现已在中国、加拿大、日本与德国等国家得到了推广与应用。

  • 领导开发了综合陆地生态系统碳循环模型InTEC。该模型将近期的BEPS结果与长期气候资料相结合,实现了对碳循环的空间分布的长期模拟。它根据森林清查和遥感资料中获取的林龄分布图,首次在区域尺度上综合考虑了森林干扰因素(火灾、病虫害及砍伐)和非干扰因素(气候、CO2浓度及氮沉降)对碳循环的影响。相比于其它模型,InTEC所用资料最多、机理最全,所得到的结果也最可靠。他用InTEC首次生产了加拿大境内1901-2006年的森林碳源/汇空间分布度图(部分结果见插图),被加拿大政府采用。InTEC也被选为美国森林碳汇的业务运行模型。


红色表示碳源(向大气排放CO2),蓝色表示碳汇(从大气吸收CO2)。这是首次将遥感资料与森林调查、气候、土壤资料相结合计算区域森林碳源汇分布的范例。 详见Chen 等(2003, Tellus)

  红色表示碳源(向大气排放CO2),蓝色表示碳汇(从大气吸收CO2)。这是首次将遥感资料与森林调查、气候、土壤资料相结合计算区域森林碳源汇分布的范例。 详见Chen等(2003, Tellus)

  • 领导开发了分布式水文模型TerrainLab并与BEPS模型耦合,首次实现了叶片、冠层、景观尺度的碳水通量的全面耦合。该模型是从站点到景观尺度转换的重要工具,在研究全球变暖所引起的冻土退化和水文、湿地和生态系统变化等方面得到了广泛应用。

  陈镜明的遥感应用研究还拓展到全球碳循环的大气反演和同化研究。由于陆地生态系统的多样性、复杂性和多变性,以陆面遥感为驱动的碳通量计算(常称自下而上)难免存在很大不确定性,而大气CO2浓度的时空变化是地表碳通量变化的结果,可用大气反演或同化(自上而下)方法优化碳通量的计算。为此他领导开发了一套综合使用自下而上和自上而下方法的研究体系,改善了碳通量时空分布的计算结果。具体地说,陈镜明做了以下难度较高,但对国家决策有用的工具:

  • 领导开发了以北美、中国、欧洲为中心的嵌套式贝叶斯综合反演系统,深入研究了这些区域的碳源汇分布规律及其驱动机制。综合自下而上和自上而下的结果,他首次获得了中国森林碳汇在过去10年已接近美国的结论。

  • 首次在全球大气反演中成功使用了碳13稳定同位素资料,提高了区分陆地和海洋碳汇的可靠性,旁证了亚马逊森林在21世纪仍为碳汇的结论,也为多气体联合进行大气反演探索了新的路径与方法。

  • 领导开发了中国第一套全球碳同化系统,为应用卫星柱浓度资料(如中国的碳卫星)打下了坚实的基础。



在微气象塔上安装遥感传感器

  总的说,通过发明观测仪器、开发遥感算法、建立综合自下而上和自上而下的研究方法,陈镜明的团队形成了一套独特陆地碳水循环的研究体系,在叶片、冠层、景观、区域和全球尺度的研究上都做开拓性的工作。

  值得一提的是陈镜明在国内也做了一些具体的工作,主要有两个方面:

  1. 2002-2006年,作为“应对气候变化:增强中国碳汇潜力”的中国-加拿大合作项目的首席科学家,陈镜明领导约100 人的团队开展了中国森林碳汇潜力的研究工作。该项目引进了陈镜明的叶面积指数观测仪器、鱼眼照相技术及BEPS和InTEC模型。这些模型在中国5个区域得到了实证,成功地计算了全中国1 km分辨率1900-2000 年的森林碳源汇分布并预测了未来100 年的趋势,被中国国家发改委列为一个重要的参考结果。这个项目在中国推广了研究模型与仪器(已有30多家单位使用),培训了130多位中国年轻学者和学生,许多项目骨干现已成为中国碳循环研究的领军人物。

  2. 2010-2014年,他作为中国科技部全球变化重大科学研究计划项目“全球不同区域陆地生态系统碳源汇驱动机制和优化计算研究”的首席科学家,领导开发了中国第一个具有自主知识产权的全球碳同化系统,为近实时地追踪全球不同区域的碳源汇提供了一个重要的手段。与国外少数同类系统相比,该系统在利用地表遥感资料、生态系统模拟和同化方法等方面均有显著优越性,也是能同时优化碳通量和生态系统模型参数的少数系统之一,起到了引领方向的作用。该项目培养了一大批中青年研究骨干,填补了中国在碳循环大气反演和陆气同化研究方面的空白。2014年在徐冠华院士的领导下,他同吴国雄院士、吴立新院士、葛全胜研究员共同起草了中国科技部全球变化研究的13五战略规划。

  不畏险阻 敢于创新

  事实上,陈镜明在科研方面总体还算顺利,但也感觉到新的理论和结果常与“常识”相悖,要有一段时间才能被广泛接受。有的时候还会触及个别学术权威的威望,受到阻碍,但这些都是暂时的。

  陈镜明在1992年发表了一个新的普适于针叶、阔叶等各种叶片形状的LAI定义。在1993年,陈镜明参加了由美国宇航局(NASA)主持的加拿大北部森林碳水循环的大型国际联合试验,有多个国家100多个团队参加,并且几乎所有团队都要用到LAI数据。在项目纲要讨论会上陈镜明介绍了他的LAI新定义,当时就有不少人反对,因为与“常识”不同。陈镜明在会下与几个人沟通,但都不顺利。还好当时的学术权威John Norman弄懂了他的定义的原理,建议将这一定义和解释写进整个项目的指导大纲,最后统一了认识。大约在10年后这一定义才被学术界广泛接受。



与学生在28 米高的微气象塔上合影

  在1997年,陈镜明利用遥感LAI和森林覆盖面积资料,结合长期气候和森林清查资料,初步估算了加拿大森林的碳循环状况,发现加拿大森林是不小的碳汇(从大气吸收碳),与加拿大工业碳排放量相当,这与当时加拿大林业局已成定论的加拿大森林是碳源(向大气释放碳)的结论相悖。当时这个结论已被广泛接受,因为气候变暖,北部森林在80和90年代火灾和虫灾的频率和面积增加很快,向大气释放了大量的CO2,所以应是碳源。但陈镜明的计算表明,正是由于气候变暖,整个加拿大的生长季在上世纪延长了一周左右,同时大气CO2的浓度和氮沉降的增加也促进了森林的生长,所以那些没有被火灾和虫灾扰动的绝大多数森林的生长量在大量增加,这个增加远远超过了小面积被扰动森林的碳释放量,使得加拿大森林作为整体是碳汇而不是碳源。陈镜明将这一初步结论告诉顶头上司Cihlar以后,他将其层层上报到自然资源部部长,引起了重视。陈镜明应邀给部长执行委员会做了一个特邀报告,解释他的碳汇计算的根据。当时正处于京都碳减排国际会议的前夕,部领导特别重视,责令两个部属单位林业局和遥感中心开一个研讨会。会议仅由双方直接有关的科学家和领导参加。令陈镜明所料不及的是林业局的两位权威科学家对他的9个计算步骤的每一步都进行不太友善的质疑,而不是从科学原理和不确定性角度进行讨论,会议从晚8点开始一直延续到凌晨2点,最后不欢而散。又在部长的责令下,他们联合组织了一个全国专家讨论会,双方都邀请了国际专家参会。会议的结论是陈镜明的方法比林业局的方法更全面,考虑的因子更多,但也有很大的不确定性,值得继续发展。从那以后,陈镜明的研究团队得到了自然资源部的大力支持,在这方面发表了一系列有影响的论文,从不同角度计算和验证加拿大森林是碳汇的结论。陈镜明领导开发的嵌套式的全球大气反演系统最初的出发点也是要用大气CO2浓度观测独立验证加拿大是碳汇的结论,其结果后来得到了许多其他国家后续研究的支持。现在加拿大森林碳源汇之争已成历史,其中一位林业局权威已退休,另一位在十年前主动要求与陈镜明团队合作并采用他们的计算模型。他们的模型后来也被美国林业局选为业务运行模型。

  在陈镜明看来,科研的目的就是创新,每篇文章都有创新,涓涓细流汇成澎拜的江河湖海,每篇文章都或多或少对科技的发展有所贡献。不过原创性的文章只是其中的少部分,大多数是对前人的理论或方法进行改进和补充,因为原创性的工作实际上很难。如同陈镜明博士论文选题一样,许多人没有足够的时间和耐心去探索对学科发展有重要意义的新问题,同时每个人的研究还受到科研条件、项目需求等条件的约束,这些都会影响科研创新。

  每个人的创新能力与个人的天资和教育有关,但也可以在后天得到培养和提高。个人的创新能力的发挥与科研体制密切相关。在过去的十几年,中国在国际学术刊物上发表的论文在高速发展。从2000到2014年,中国的SCI论文总数增长了四倍多,达到了26.35万篇,并在2009年成为仅次于美国的SCI论文发表总量的第二大国。同时文章的质量也有大幅度提高,总引用量排在世界第四位。以SCI论文总量、专利总量和论文引用总量为计算标准的创新指数中国也排到了第三位。这说明中国科研机构和大学的创新能力已有了大幅度提升。这可能得益于我们把发表SCI论文作为评价研究员和教授科研成果的一个重要标准。现在许多单位不仅重视数量,还更重视质量,体现了我们科研环境在健康发展。



指导学生做鱼眼照相曝光测定

  有感于最近国内学术界对科研评价标准的争议,陈镜明提出以下几点供讨论。(1)SCI论文是对科研创新的必要的评价标准。SCI论文的发表过程实际上是同行的审核过程,在不同影响因子上发表的文章较为准确地体现了文章的质量和水平。虽然这个标准有许多不足之处,但很难找到更适合的标准。(2)SCI论文不应该作为评价科研工作的唯一标准。在国内,有许多科研岗位实际上以开发和应用为主,如计算机模型的开发、实验室技术工作、野外试验站工作和资料采集等,他们的工作主要是协助科研创新,或将科研成果转化为产品等,如果对这类科研人员仍以SCI 论文来衡量,势必影响他们的工作热情、破坏原来合理的科研团队结构。为了加强科研院所和大学研究机构的总体创新能力,应该对非主要研究系列的人员设置不同的岗位,使得分工明确、评价合理、各尽所能。但我们不能因殪废食,把对一个标准的不合理使用作为废除该标准的理由。(3)除了SCI论文以外,还应该考虑各种特殊情况,比如有一些基础研究需要较长的时间才能有重要的突破,对这种类型要有特殊的评价标准,这样可避免以SCI论文为主要标准所可能带来的急功近利、不图持久的科研取向。(4)现在影响因子高的期刊绝大多数是国外英文期刊,有些人因此认为中国人在这些期刊发表文章等于把我们的科研成果白白送给他人。陈镜明认为这是极为短视的想法。且不说SCI论文是评价科研成果不可缺少的公正标准,它还是我国科研与国际接轨的重要手段。科学没有国界,是全人类的。中国近40年的快速发展得益于世界科技的发展,得益于那些公开的已发表的文章,难道我们不应该有相应的贡献?不同国际接轨,然道我们14亿人口能够比全球其他61亿人口更有创造力?当然,随着我们科技水平的提高,我们也应该发展自己的期刊,对全球的科研发展起到应该有的引领的作用。

  带领团队 继往开来

  地球系统是一个非常复杂的系统,其中大气圈、水圈、生物圈、岩石圈紧密相连且在不同时间和空间尺度上相互作用。所以,在地学研究中,一个人的力量非常有限,常像盲人摸象,取得片面的结果。要减少盲人摸象的局限性,团队的力量非常重要。陈镜明在加拿大遥感中心的后半期,建立了10人左右的团队,在2000年到多大后,很快建立了15左右人的团队。同时在2000年,陈镜明同施建成、李占清、梁顺林、孙国钦、齐家国等一起协助宫鹏教授在南京大学成立了国际地球系统科学研究所后,也形成了一个十几个人的团队,用在加拿大团队开发的新理论和方法带动国内团队的科研,使得他们的科研水平在短期内赶上了国际先进水平。经过10多年的努力,陈镜明在南大的团队已经达到了能与多大团队并驾齐驱、互相弥补和促进的水平。能带领团队为中国的植被遥感和碳循环研究做出有效的贡献,陈镜明深感欣慰。

  按陈镜明的经验,他认为团队建设并不复杂。首先,带头人要能站在学科发展的前沿,把握有前景的研究方向,并因此获得研究经费。在形成团队后,首先要关心学生、博士后、研究助理等的成长,考虑他们的发展前途,激发每个成员的最大工作热情。团队较大时,团队成员之间要有明确的分工,同时研究内容又有一定的关联,可进行紧密的合作。最理想的状态是整个团队的总体目标明确,每个人在实现总体的目标过程中的位置也清楚。当然科研的创新性越强,越有可能偏离预先设计的轨道,要及时进行调整。另一方面是不断地与团队成员沟通,及时解决技术或理论问题。这不仅能加快进度,也可在讨论中取得突破。

  回顾自己所走过的路,陈镜明感到非常幸运是团队中出现了许多优秀的学者,他们对完成项目和开发新研究目标起到了重要的作用。他也非常幸运有机会与加拿大、美国、中国、欧洲的许多团队合作。尤其在中国,他在中加合作项目(2002-2006)和科技部全球变化重大研究计划973项目(2010-2014)执行时,同国内许多单位开展了有效的合作,包括南京大学、中国科学院地理与自然资源研究所、遥感与数字地球研究所、北京师范大学、清华大学、南京土壤所、南京农业大学、南京信息工程大学、国家林业局、南京林业大学、东北林业大学、国家气象局、中科院大气物理研究所等。这些单位都对陈镜明的科研项目和成果有重要贡献。



2003 年中加国际合作项目在中科院地理科学与自然资源研究所召开。陈镜明(前排右二)为加方首席,所长刘纪远(前排右四)为中方首席。

  对于未来,陈镜明打算在1-2年之内把研究工作的重点放到国内,协助南京大学居为民教授推进具有中国自主知识产权的全球碳同化系统的进一步开发和研究,使其能有效利用卫星大气CO2浓度和其它浓度观测,卫星地表观测和气象资料准确计算世界各国的人为源和自然源的碳排放和吸收,为我国气候变化科研和决策提供一个高效可靠的工具,促进我国在碳循环方面的研究水平。同时,陈镜明也将带领国内的团队,在植被遥感方面从植冠结构遥感推进到叶片色素和其它生化参数遥感,以便更准确地计算陆地生态系统的碳源汇分布,把握由中国卫星遥感迅猛发展所带来的地学研究的新机遇。

  专家简介

  陈镜明,多伦多大学地理系的终身教授,加拿大皇家科学院院士、加拿大高级首席科学家(全国1000名,由加拿大国家总理任命),生物圈研究的世界知名科学家,中共中央组织部“千人计划”专家,中国教育部“长江学者奖励计划“讲座教授,2005-2008,中国科学院海外评审专家,2001, 中国国家自然科学基金委员会B类杰出青年。2017,加拿大地理学会杰出学术成就奖(每年一人),2001,加拿大自然资源部杰出贡献奖,2001,加拿大安大略省省长杰出科研成就奖,2000, 加拿大航空航天学会Alouette 奖 (最高荣誉奖),1999,加拿大自然资源部杰出贡献奖。一共发表了330多篇SCI论文,编辑了两本专业书籍和两期学术专刊。论文的总引用次数为12500多次(Web of Science)或21500 多次(Google Scholar),H指数分别为61和76。