郄秀書：“操控”雷電的女科學家

韓揚眉

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。

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。

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。

“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?！敝两?，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。

“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?！臂銜f。

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(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)。

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)和具有雷暴特色的地區(qū)，都是他們的戰(zhàn)場。

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(dǎo)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(fù)實驗摸索，提出并設(shè)計了以復(fù)合材料為箭體、拖帶高強度金屬導(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(zāi)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%以上，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(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，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?！肮ぷ饕床蛔?，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?！?/p>

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。