郄秀書（右三）和她的團(tuán)隊(duì)。受訪者供圖

郄秀書被同事和朋友們戲稱為“雷母”，是可以“操控”雷電的女科學(xué)家。

近日，中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員郄秀書因在“青藏高原雷暴以及雷電與人工引雷研究方面的突破性貢獻(xiàn)”當(dāng)選2023年度美國地球物理聯(lián)合會(huì)（AGU）會(huì)士。該榮譽(yù)旨在表彰國際地球與空間科學(xué)領(lǐng)域最具有遠(yuǎn)見卓識(shí)、在基礎(chǔ)研究中取得卓越成就的科學(xué)家。

近40年來，從精準(zhǔn)探測雷電、科學(xué)認(rèn)識(shí)雷電到“操控”雷電服務(wù)防災(zāi)減災(zāi)的國家需求，中國大氣電學(xué)事業(yè)的每一次里程碑式的進(jìn)步，都留下了郄秀書的身影。在國際舞臺(tái)上，郄秀書帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在雷電過程機(jī)理、雷暴云物理規(guī)律和人工引雷應(yīng)用研究方面取得系統(tǒng)性創(chuàng)新成果。她在國際大氣電學(xué)領(lǐng)域有重要學(xué)術(shù)地位，連任兩屆國際大氣電學(xué)委員會(huì)主席。

逆行：和雷電結(jié)緣

“你是女孩子，可以在辦公室做一些數(shù)值模擬、模式計(jì)算方面的研究?！?/p>

“我想做外場觀測實(shí)驗(yàn)，雖然艱苦，但可以獲得對雷電的實(shí)際認(rèn)識(shí)?！?/p>

20世紀(jì)80年代，郄秀書考取中國科學(xué)院蘭州高原大氣物理研究所（中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院前身之一）大氣物理專業(yè)首批大氣電學(xué)碩士研究生，師從高由禧院士和郭昌明研究員進(jìn)行大氣電學(xué)和雷電物理學(xué)研究。

這一段初入研究所時(shí)與導(dǎo)師的對話，郄秀書至今記憶猶新。這次“逆行”決定了她一生的研究道路。

郄秀書第一次參與野外實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)位于夏季雷暴較多的西北山區(qū)，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，生活艱苦，對女性而言極不方便，且觀測雷電有危險(xiǎn)。但是，郄秀書卻被深深地吸引了。

那時(shí)，老師們在國外學(xué)習(xí)了雷電測量技術(shù)，回國后研制了基本的雷電觀測儀器，可以將閃電的電場信號(hào)接收并保存下來，呈現(xiàn)在眼前的就是一連串含有密碼的波形信號(hào)。

“我感覺特別神奇，通過電場信號(hào)可以把剎那的閃電保存記錄下來，能進(jìn)一步解析出其中所包含的物理信息?！敝两?，郄秀書還記得那一刻的“心動(dòng)”。從此，她與雷電結(jié)下了不解之緣，把流動(dòng)實(shí)驗(yàn)室建立在野外，追逐雷電、研究雷電。

研究生期間，郄秀書在雷電電磁輻射方面的觀測實(shí)驗(yàn)研究得到老師和國內(nèi)專家的高度評價(jià)。碩士畢業(yè)時(shí)，北京兩家單位拋來橄欖枝，但由于大氣電學(xué)研究的需要，以及兩位導(dǎo)師的影響，她最終選擇留在蘭州，繼續(xù)在研究所從事雷電基礎(chǔ)研究工作。

之后，以科學(xué)研究和學(xué)科發(fā)展需求為考量，郄秀書又兩次選擇“逆行”。

20世紀(jì)80年代，郄秀書獲得了日本文部省獎(jiǎng)學(xué)金資助，有機(jī)會(huì)師從國際著名云物理和大氣電學(xué)專家攻讀博士學(xué)位。然而，國內(nèi)正處于人才斷層期，導(dǎo)師和領(lǐng)導(dǎo)希望她繼續(xù)留在研究所攻讀博士學(xué)位，發(fā)展我國的大氣電學(xué)事業(yè)。郄秀書經(jīng)過慎重考慮，放棄了赴日本攻讀博士學(xué)位的機(jī)會(huì)，專心在國內(nèi)開展研究。

1992年，郄秀書被派往法國圖盧茲第三大學(xué)進(jìn)修學(xué)習(xí)，又有一次留在國外攻讀博士學(xué)位的機(jī)會(huì)。然而，那時(shí)西北地區(qū)出現(xiàn)人才“東南飛”“朝外飛”的情況，郄秀書再次放棄機(jī)會(huì)，一年學(xué)習(xí)期滿后選擇回國工作。

由于扎實(shí)的基礎(chǔ)研究和突出的科研成績，1996年，33歲的郄秀書晉升為研究員，并入選第一批中國科學(xué)院“西部之光”優(yōu)秀人才培養(yǎng)計(jì)劃。

年輕的郄秀書被委以重任，擔(dān)任雷電與雹暴研究中心的首任主任，在老一輩科學(xué)家的指導(dǎo)下，逐漸成長為我國大氣電學(xué)領(lǐng)域年輕的學(xué)術(shù)帶頭人。

前行：不斷追逐雷電

“最艱險(xiǎn)的地方往往有最美的風(fēng)景，也往往孕育著最意外的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，這是野外工作的魅力?！臂銜f。

2002年初，在英國帝國理工學(xué)院訪學(xué)時(shí)，郄秀書分析衛(wèi)星資料時(shí)發(fā)現(xiàn)青藏高原有很頻繁的雷電活動(dòng)。高原地區(qū)的雷暴到底是怎樣的？這引起了她的好奇心。2003年，郄秀書帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的短基線閃電甚高頻時(shí)間差定位系統(tǒng)等儀器設(shè)備，深入海拔4500米的青藏高原腹地那曲開展了為期兩個(gè)月的野外觀測實(shí)驗(yàn)。

在青藏高原，那曲的海拔不算最高，但處在低氣壓旋渦地帶，草木稀少，缺氧的感覺更強(qiáng)烈。當(dāng)時(shí)的生活和觀測條件十分艱苦，郄秀書因?yàn)楦咴磻?yīng)徹夜失眠，頭疼劇烈，只能通過吃藥勉強(qiáng)入睡。

“當(dāng)時(shí)只是覺得這項(xiàng)研究很有意思，再艱難也要堅(jiān)持完成，其他沒想太多。”郄秀書說。

在團(tuán)隊(duì)協(xié)作下，觀測實(shí)驗(yàn)取得重要突破，其中最突出的成果是發(fā)現(xiàn)了“下部主導(dǎo)型”的雷暴云三極電荷分布新模態(tài)，中下部反偶極結(jié)構(gòu)優(yōu)先發(fā)展并產(chǎn)生反極性云閃，明顯不同于傳統(tǒng)認(rèn)知的中上部主導(dǎo)型電荷分布和閃電模態(tài)。

這一成果在國際上被認(rèn)為是“突破性貢獻(xiàn)”。在最近10多年中，國際同行相繼在南美洲、美國、歐洲、亞洲等地利用更先進(jìn)的觀測技術(shù)證實(shí)了這一新發(fā)現(xiàn)。

對雷電的認(rèn)識(shí)離不開先進(jìn)探測技術(shù)的研發(fā)。雷電全過程多參量的高時(shí)空分辨率同步探測是世界性難題，也是郄秀書一直以來最關(guān)注的問題。

解決問題的第一步，是研發(fā)高分辨率雷電探測設(shè)備。雷電的速度很快，需要以微秒甚至納秒級(jí)別的時(shí)間分辨率進(jìn)行解析，很少有現(xiàn)成的商用儀器可以使用。而發(fā)達(dá)國家的儀器設(shè)備又對我國實(shí)行封鎖，因此必須自主研發(fā)專門的雷電探測設(shè)備。

自2003年開始，郄秀書先后在多個(gè)中國科學(xué)院儀器研制項(xiàng)目和國家重大科研儀器研制項(xiàng)目的支持下，領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)突破了亞微秒分辨率、寬頻帶、大動(dòng)態(tài)范圍雷電探測等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，研發(fā)了雷電寬頻段電磁場、光學(xué)和射頻動(dòng)態(tài)成像綜合探測系統(tǒng)，為取得原創(chuàng)性成果和中國大氣電學(xué)走向國際前沿奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

20多年來，郄秀書率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從海拔4500米的青藏高原腹地到華北平原，從東南沿海的廣東、海南島到東北大興安嶺林區(qū)……這些雷電頻發(fā)和具有雷暴特點(diǎn)的地區(qū)，都是他們的戰(zhàn)場。

篤行：服務(wù)國家需求

運(yùn)用數(shù)十年的科學(xué)研究成果，服務(wù)國家需求，是目前郄秀書關(guān)注的重要問題之一。

前不久，登上網(wǎng)絡(luò)熱搜的“人工引雷”的震撼視頻，來自郄秀書團(tuán)隊(duì)在山東濱州的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場。大約20年前，郄秀書在山東濱州建立了人工引雷科學(xué)實(shí)驗(yàn)基地，通過火箭拖帶導(dǎo)線技術(shù)“控制”雷電，使雷電在已知的時(shí)間和地點(diǎn)發(fā)生，以實(shí)現(xiàn)直接測量雷電和利用雷電的夢想。

引雷火箭的安全性、穩(wěn)定性、可靠性是人工引雷的關(guān)鍵。在前人實(shí)驗(yàn)和研究的基礎(chǔ)上，郄秀書團(tuán)隊(duì)經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)摸索，提出并設(shè)計(jì)了以復(fù)合材料為箭體、拖帶高強(qiáng)度金屬導(dǎo)線、具有拋傘限高能力的高成功率安全新型引雷火箭，研發(fā)了反應(yīng)靈敏、穩(wěn)定性高的光纖控制點(diǎn)火裝置，并進(jìn)一步發(fā)展了從毫安培到上萬安培大動(dòng)態(tài)范圍的雷電電流直接測量技術(shù)，獲得國內(nèi)首個(gè)雷電脈沖電流波形，為雷電災(zāi)害防護(hù)奠定了重要的科學(xué)基礎(chǔ)。

目前，我國的人工引雷成功率從之前的60%左右提高到70%，處于國際領(lǐng)先水平。在此基礎(chǔ)上，郄秀書團(tuán)隊(duì)建立人工引雷技術(shù)體系，形成了集雷擊效應(yīng)評估、防雷技術(shù)測試和雷電人工影響為一體的應(yīng)用研究平臺(tái)，為服務(wù)國防安全和防雷減災(zāi)重大需求提供了重要支撐，產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益。

在求學(xué)和科研道路上，郄秀書從未因自己是女性而降低自我要求?！肮ぷ饕床蛔?，要做就全力以赴做好，責(zé)任心很重要。”她說。她曾獲得中國青年科技獎(jiǎng)，曾當(dāng)選中國十大女杰、全國三八紅旗手。

郄秀書的科研成就也得到了國際學(xué)術(shù)界的認(rèn)可。2011年，她開始擔(dān)任國際權(quán)威期刊《大氣研究》副主編，2022年開始擔(dān)任《地球物理學(xué)研究雜志：大氣》的專業(yè)主編，是中國大陸首位擔(dān)任該雜志專業(yè)主編的科學(xué)家。她于2018年當(dāng)選國際大氣電學(xué)委員會(huì)主席，成為該委員會(huì)自1954年成立以來首位來自中國的主席，并于2022年連任。

對于此次當(dāng)選AGU會(huì)士，郄秀書表示：“這不僅是國際地學(xué)界對中國科學(xué)家在國際科學(xué)前沿取得的創(chuàng)新性研究成果的高度肯定，也體現(xiàn)了我國科學(xué)家在國際合作和科學(xué)組織中扮演著越來越重要的角色?！?/p>

郄秀書希望，通過國際交流與合作，中國學(xué)術(shù)界的創(chuàng)新能力和影響力能不斷提升。（記者韓揚(yáng)眉）

責(zé)任編輯：賀治瑞