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2014年08月20日 星期三
中青在线

科学现场

3个科学家 顶个空气预报器

本报记者 黄昉苨  来源:中国青年报  ( 2014年08月20日   11 版)

    “矮马”网页

    你即将外出旅行,行李箱里要不要装口罩?订机票时,如何避开雾霾较大而可能取消航班的情况?这个周末会不会有雾霾,该不该组织郊游活动?

    一匹个头矮小的“马”可以为你解忧。打开这个名为“矮马”的网页,全国171个城市的空气质量指数清晰地呈现在一张地图上。而且是未来5天的预报,地方从北京、上海、广州这样的大城市到芜湖、攀枝花这样的小地方都有。

    空气质量预报并不是稀奇的事情,但面对公众开放、能够看到全国大小城市未来5天预报结果的平台,是“前所未有”、仅此一家的——它被命名为“矮马预报”。这匹“矮马”许诺终身免费向公众开放空气质量预报结果。

    也许最令人惊异的是,这个预报系统背后只有三个“异想天开”的科研人员。

    我们的初衷就是这样:为公众做服务

    打开“矮马预报”的网页,除了对城市空气质量指数的预报,还能看到臭氧日最大8小时浓度、PM2.5日均浓度、最低能见度等更详尽的数据。网页左上角,还有一匹蜡笔画的小马,鼠标移过时,就会呈现出蜡笔质感的彩色。

    介绍网页上写下了这样的句子:“我们都会老去,我们都会凋零。可是我期待,在我真正老去之前,能为你做点什么:你小小年纪,不应该比我更快凋零。”

    年已半百的谢绍东是这一系统的发起人之一。这位北京大学环境科学与工程学院副院长,主要研究城市与区域大气污染控制的理论与技术、空气污染源排放的估算和预测等。提起这套今年6月才正式上线的空气预报质量系统,他打开了话匣子。

    “首先公众有这个需求,根据预报安排他后面出行,如果有这么个平台,开展科普,把环保工作和公众联系起来,就很好;其次大众能通过这个平台实际参与污染治理,在预报的严重污染日,他们可以选择减少不必要的出行和购物,这些行动就能够改善空气质量;我们的初衷就是这样:为公众做服务。”谢教授说。

    谢教授听说,有市民看了“矮马”的预报,“知道小孩哪天能下楼玩了”。此前,当这一系统还在进行内部测评的时候,已经有人根据“矮马”的指点,在春节时离开空气污染严重的城市,直到预报改善的那天,一场大雪让整个城市的空气焕然一新。

    “矮马”不仅仅是一个科普平台。

    “它能帮助政府官员更好地理解空气污染。”谢教授说,“就像这地图,他能看到的是一大片区域内空气流动和影响的情况”。

    “你看这儿”,上周日,在未名湖旁的一间办公室里,这位教授指着网页上未来两三天北京与周边地区那股颜色最深的气流分析道,“这天风向朝南,北京这儿就还好;第二天风向朝北,这股中度污染的空气就顺着石家庄、保定一路上北京了。接下来这天,风从西面刮来,这儿一条线,就是从唐山吹过来的污染空气。”

    “所以,为了治污把污染企业都迁往唐山,可能并不会对北京的空气有太大影响。而这样的走势,只有在全国的空气质量预报图上能看出来。”

    另一位研发人员、美国佐治亚理工学院高级研究科学家胡泳涛,本身就是佐治亚州一套空气质量数据预报系统的主要开发者。他认为,相对小型城市没有能力引进建立数值预报系统,现在,有了矮马预报产品可以参考,他们可以把更多的精力投入到为市民服务中去。

    空气质量预报不是个简单的事儿。在天气预报的基础上,科研人员还得了解一个城市的地形地貌等信息,预测污染物排放等情况。谢绍东回忆,从上世纪起国家就开始着手建立一个空气质量预报系统;直到近两年,只有少数城市实现了对未来24至48小时的空气质量的预报。

    2010年,胡泳涛受邀为即将举办世界大学生运动会的深圳市开发空气数值预报系统。他发现,该市此前就引进了两套空气质量数值预报系统,却“不能够为大运会的空气质量预报提供任何信息”。

    “空气质量数值预报系统需要专业研究人员实时地跟踪评估预报准确性,并定期更新系统内的各种模式和参数,以及输入数据。这个任务,一般只有原系统开发者才能胜任。”胡博士告诉中国青年报记者,这也就是为什么,在空气质量预报已经持续了半个世纪的美国,从州一级政府往下,没有任何地方机构自己维护一套空气质量数值预报系统。

    而胡泳涛为深圳开发的那套系统,由于种种原因,预报结果并未公开。这令他萌生了在民间独立开发并维护一套全国空气质量数据预报系统的想法。

    大到预报技术,小到网站的申请备案,都是这三个人一手一脚攒出来的

    关于“矮马预报”,胡泳涛写了三个版本的介绍。网站上,他把专业词汇最少的“人文版”放在了最前面。

    这位44岁、最近20年里“只干了空气质量预报这一件事”的科学家在网站上一字一句地写道:“矮马从诞生起,就被迫呼吸在灰霾笼罩的逼仄空间里。小小年纪,从未见过蓝天白云。你是否也一样,小小年纪,就已经对灰霾习以为常?

    “不要说这都是他们的错,这是我们的错。这是我的错,也是你的错,如果你也已不再是小小年纪。”

    如你所想,这位科学家也是个文艺爱好者,喜欢影视、摇滚和读书。他从不用任何诸如微信、微博这类的社交软件,却会上豆瓣看影评和音乐评论,或者上Youtube看做木工的视频。他看过两集美剧《生活大爆炸》,觉得自己“跟那些书呆子还是有很大区别的”。

    同一团队的北大环境科学与工程学院副教授王雪松就没那么活泼,自称是严肃的科技工作者。他与胡泳涛两人共同担起了“矮马预报”的技术工作。

    更年长的谢绍东则“嘿嘿”笑着说,自己为了系里的工作,不得不减少学术研究的量。但他还是与胡泳涛、王雪松一起建成了这个网站。大到预报技术,小到网站的申请备案、标识设计,都是这三个中年科研人员一手一脚攒出来的。

    其中,网站的标志——一匹“有点萌的小马”,出自一个10岁女孩的手笔。胡泳涛觉得这比任何商业设计都更适合:“怎么能忍心让这么萌的矮马成天生活在灰霾里?”

    即便是对这些科学家来说,在工作业余“养育”这么一匹“矮马”也并非易事。好在他们都是内行人,谢绍东主持过多个城市与区域污染的排放估算与预测研究,王雪松帮助浙江省开发过区域空气质量预报系统。他们知道从哪个网站上能得到未来一周全球的天气预报数据,也了解如何估算一个地区的污染情况,尽管这可能意味着巨量的文献研究与处理。

    当污染源估算得差不多以后,他们改进了美国环保局推荐使用的一款“区域多尺度空气质量模型”,然后把一切交给了“矮马”——一台小型的超级计算机。

    这匹“小马”每天都要产生170千兆的数据,按照胡博士的说法,他的电脑屏幕看起来就像电影《黑客帝国》那样,可劲儿地从上往下掉各种单一颜色的字符。

    预报系统孕育了三年,最终在马年成功诞生。

    无论老幼,能够善用自己内心深处的温柔一隅,为这灰霾时代增添人文关怀

    不管怎样,能把胡泳涛的事业一部分拉回国内,谢绍东很得意:“他在国外是20年只干了空气质量预测这一件事,可做得再多,成就感怎么比得上为中国人预报呢?”

    “矮马”孕育之初,谢绍东想得很简单:既然全国范围内的预报系统尚未推出,那民间就推出一个独立的供民众参考。

    他们的预报并不总是靠谱。今年6月,矮马预报刚上线,就遭遇了连续几天预报失准的状况,当时正值夏收,东部平原大范围燃烧秸秆,这种“无组织无规律的排放”,是科研人员们无法预估的。

    “空气质量预报很难做到每个城市、每片区域、每天都完全准确。但我们没关系,大众对我们没什么期待,压力小。”他说。“再说,空气污染空间分布的大走势总是错不了的。”

    就像那几张本周头三天空气质量预报走势图所显现的那样,谢绍东相信,“矮马预报”至少能让一点变得很明白:很多空气污染方面的问题,不是一个个城市只看着本城的空气就能解决的。

    他对未来颇有信心:“世界发展得多快呀!我们80年代在大学里听课,说有那么一个东西叫互联网,以后大家能隔着大洋直接看着对方讲电话,那时候完全没法想象!那时候还抠着一个字一个字发电报呢。”

    在胡泳涛生活的美国,1943年洛杉矶市的250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油,汽油燃烧后产生的碳氢等化合物在太阳紫外光线照射下引起化学反应,形成浅蓝色烟雾,使该市许多市民患了眼红、头疼病,后来人们称这种污染为光化学烟雾。这一事件发生后,当地政府开始向居民发送光化学烟雾预报和警报。

    10年前,美国联邦环保局开发了全国性的空气质量数值预报产品,现在由美国联邦气象局维护。在这个预报指导产品的帮助下,全美300多个城市每天发布各自的城市空气质量预报。这不光是为普通民众,更是试图为特需人群(比如哮喘患者)提供帮助。

    胡泳涛期待,在中国养育出的这匹“矮马”,以后没准能化身为手机里的小小应用,根据用户所在的经纬度,直接给出该点的空气质量预报,甚至能提示相应的防护措施。

    “普通民众需要科普知识,这些知识不仅仅包括空气污染的原理或健康危害,还应当包括空气质量管理方面的基础知识,包括法规、标准和决策程序,最后落实到清洁空气行动,这些无一不与普罗大众密切相关。”胡泳涛希望,“矮马预报”的科普平台让人们,“无论老幼,能够善用自己内心深处的温柔一隅,为这灰霾时代增添人文关怀”。

    这也许才是“矮马”预报的源头:“我的幸运在于,这种理想化在我这里打下的烙印,并没有随着时间的流逝和国内社会的迅猛转型而消逝。”

本报记者 黄昉苨 来源:中国青年报

2014年08月20日 11 版

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