郄秀書（右三）和她的團隊。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”雷電的女科學家。

近日，中國科學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”當選2023年度美國地球物理聯(lián)合會（AGU）會士。該榮譽旨在表彰國際地球與空間科學領(lǐng)域最具有遠見卓識、在基礎(chǔ)研究中取得卓越成就的科學家。

近40年來，從精準探測雷電、科學認識雷電到“操控”雷電服務(wù)防災減災的國家需求，中國大氣電學事業(yè)的每一次里程碑式的進步，都留下了郄秀書的身影。在國際舞臺上，郄秀書帶領(lǐng)團隊在雷電過程機理、雷暴云物理規(guī)律和人工引雷應用研究方面取得系統(tǒng)性創(chuàng)新成果。她在國際大氣電學領(lǐng)域有重要學術(shù)地位，連任兩屆國際大氣電學委員會主席。

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、模式計算方面的研究?！?/p>

“我想做外場觀測實驗，雖然艱苦，但可以獲得對雷電的實際認識。”

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

這一段初入研究所時與導師的對話，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驗的地點位于夏季雷暴較多的西北山區(qū)，遠離城鎮(zhèn)，生活艱苦，對女性而言極不方便，且觀測雷電有危險。但是，郄秀書卻被深深地吸引了。

那時，老師們在國外學習了雷電測量技術(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。

“我感覺特別神奇，通過電場信號可以把剎那的閃電保存記錄下來，能進一步解析出其中所包含的物理信息。”至今，郄秀書還記得那一刻的“心動”。從此，她與雷電結(jié)下了不解之緣，把流動實驗室建立在野外，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驗研究得到老師和國內(nèi)專家的高度評價。碩士畢業(yè)時，北京兩家單位拋來橄欖枝，但由于大氣電學研究的需要，以及兩位導師的影響，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，以科學研究和學科發(fā)展需求為考量，郄秀書又兩次選擇“逆行”。

20世紀80年代，郄秀書獲得了日本文部省獎學金資助，有機會師從國際著名云物理和大氣電學專家攻讀博士學位。然而，國內(nèi)正處于人才斷層期，導師和領(lǐng)導希望她繼續(xù)留在研究所攻讀博士學位，發(fā)展我國的大氣電學事業(yè)。郄秀書經(jīng)過慎重考慮，放棄了赴日本攻讀博士學位的機會，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進修學習，又有一次留在國外攻讀博士學位的機會。然而，那時西北地區(qū)出現(xiàn)人才“東南飛”“朝外飛”的情況，郄秀書再次放棄機會，一年學習期滿后選擇回國工作。

由于扎實的基礎(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院“西部之光”優(yōu)秀人才培養(yǎng)計劃。

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

前行：不斷追逐雷電

“最艱險的地方往往有最美的風景，也往往孕育著最意外的科學發(fā)現(xiàn)，這是野外工作的魅力。”郄秀書說。

2002年初，在英國帝國理工學院訪學時，郄秀書分析衛(wèi)星資料時發(fā)現(xiàn)青藏高原有很頻繁的雷電活動。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)團隊利用自主研發(fā)的短基線閃電甚高頻時間差定位系統(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月的野外觀測實驗。

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，缺氧的感覺更強烈。當時的生活和觀測條件十分艱苦，郄秀書因為高原反應徹夜失眠，頭疼劇烈，只能通過吃藥勉強入睡。

“當時只是覺得這項研究很有意思，再艱難也要堅持完成，其他沒想太多?！臂銜f。

在團隊協(xié)作下，觀測實驗取得重要突破，其中最突出的成果是發(fā)現(xiàn)了“下部主導型”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)認知的中上部主導型電荷分布和閃電模態(tài)。

這一成果在國際上被認為是“突破性貢獻”。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的觀測技術(shù)證實了這一新發(fā)現(xiàn)。

對雷電的認識離不開先進探測技術(shù)的研發(fā)。雷電全過程多參量的高時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別的時間分辨率進行解析，很少有現(xiàn)成的商用儀器可以使用。而發(fā)達國家的儀器設(shè)備又對我國實行封鎖，因此必須自主研發(fā)專門的雷電探測設(shè)備。

自2003年開始，郄秀書先后在多個中國科學院儀器研制項目和國家重大科研儀器研制項目的支持下，領(lǐng)導團隊突破了亞微秒分辨率、寬頻帶、大動態(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、光學和射頻動態(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)團隊從海拔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)和具有雷暴特點的地區(qū)，都是他們的戰(zhàn)場。

篤行：服務(wù)國家需求

運用數(shù)十年的科學研究成果，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，來自郄秀書團隊在山東濱州的實驗現(xiàn)場。大約20年前，郄秀書在山東濱州建立了人工引雷科學實驗基地，通過火箭拖帶導線技術(shù)“控制”雷電，使雷電在已知的時間和地點發(fā)生，以實現(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。在前人實驗和研究的基礎(chǔ)上，郄秀書團隊經(jīng)過反復實驗摸索，提出并設(shè)計了以復合材料為箭體、拖帶高強度金屬導線、具有拋傘限高能力的高成功率安全新型引雷火箭，研發(fā)了反應靈敏、穩(wěn)定性高的光纖控制點火裝置，并進一步發(fā)展了從毫安培到上萬安培大動態(tài)范圍的雷電電流直接測量技術(shù)，獲得國內(nèi)首個雷電脈沖電流波形，為雷電災害防護奠定了重要的科學基礎(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，郄秀書團隊建立人工引雷技術(shù)體系，形成了集雷擊效應評估、防雷技術(shù)測試和雷電人工影響為一體的應用研究平臺，為服務(wù)國防安全和防雷減災重大需求提供了重要支撐，產(chǎn)生了顯著的社會效益。

在求學和科研道路上，郄秀書從未因自己是女性而降低自我要求。“工作要么不做，要做就全力以赴做好，責任心很重要?！彼f。她曾獲得中國青年科技獎，曾當選中國十大女杰、全國三八紅旗手。

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

對于此次當選AGU會士，郄秀書表示：“這不僅是國際地學界對中國科學家在國際科學前沿取得的創(chuàng)新性研究成果的高度肯定，也體現(xiàn)了我國科學家在國際合作和科學組織中扮演著越來越重要的角色。”

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

責任編輯：賀治瑞