李正强：用“遥感”看清“雾霾”

    4年前，中科院遥感与数字地球研究所宿舍楼的研究生们，常常看见一个戴眼镜的年轻人往杂物间运送一盆盆清水。几个研究生好奇地跟随运水人的脚步来到杂物间，发现此人正把一盆盆水倒进一个大黑桶，又把装水的黑桶挪到窗台边阳光照射的区域，再将边上一台自动旋转的仪器对准黑桶中水面上的日影专心致志地测量着什么。看几个研究生颇觉费解，年轻人微笑道：“可以利用太阳的镜面反射，给昂贵的偏振设计进行定标。” 这个年轻人，正是刚回国工作一个月的李正强研究员。

    2004年，李正强在获得光学博士学位后，受到法国国家太空研究中心的资助，前往里尔大学大气光学实验室进行博士后研究，并任研究助教和助理研究员。“那时法国的大气光学实验室发射了一颗‘太阳伞’偏振卫星，这个卫星是世界上测量气溶胶能力最强的卫星，大气光学实验室围绕这个卫星做了很多工作，我觉得这个事情很有意思。”也就是从那时起，李正强与气溶胶遥感正式结缘。2009年，李正强被选入中科院“百人计划”，并于当年年底回国。

    偏振定标，当时是国际上遥感领域的前沿，不仅中国，整个亚洲都缺乏相关的技术。通常需要定标的仪器，都要运往欧美专业实验室通过专门的高精尖仪器进行定标。李正强在法国时曾做过太阳辐射计偏振定标的相关研究，回国后，就希望能够寻找到一种简易而不失精度的定标方法。他克服了回国初期试验条件不足的困难，加上不懈的钻研，终于，他的研究成果发表在了应用光学国际期刊上，为大气辐射偏振测量提供了一种重要的定标新方法。

    2013年1月，新闻媒体大幅报道了北京出现的灰霾天气，而在遥感领域，当时并没有立即产生同样剧烈的震动。李正强的团队很快意识到了事情的严重性，在《遥感学报》上发表了数篇关于灰霾遥感的文章，在遥感科研工作者中引起了较大反响。

    遥感是一门新兴技术，雾霾也是刚进入大众视野不久，当雾霾遇到遥感，不禁让人联想到“尖端”和“新潮”这两个词汇。“我们团队比较年轻化，我还是年龄最大的。”今年刚36岁的李正强说道。这个团队虽然看起来年轻，但却已经在雾霾遥感这个“新潮”“尖端”的研究领域作出了不少贡献。

    在雾霾的遥感观测中，国际上普遍使用的是三成分气溶胶反演法，只能得到硫酸盐、黑碳和水三种成分。李正强发现用这种方法来分析北京测到的数据，有很大的局限性，并不能满足他们的需求。“北京有几个特点，一个是燃煤多，而国外较少，对此我们就加入了与之相关的棕色碳这一成分。另外，每年春季北京多沙尘，国外模型中也没有沙尘这一成分。”每加入一种成分，都需要做大量的实验和数据分析工作。当李正强的团队把这两种成分加入到原有模型的时候，国际上最先进的模型之一就诞生了。

    今年，李正强的团队和美国、法国科学家一同合作，发现一种亚微米气溶胶模态是雾和霾之间的一个关键点。“这个模态可能是严重污染时，雾霾形成和转换的重要中间环节。”李正强说，“这为我们研究和了解雾霾提供了一条可能途径。”

    遥感科研工作者经常需要出野外开展实地观测和验证。一次在海拔3900多米的四川省理塘县，同行的几名研究生对所携带进口仪器提出了一些原理上的问题，经过一番激烈的讨论乃至争论，研究生们对此仍不甚了解。李正强便提出把仪器彻底拆开，但这遭到了随行法国专家的反对，担心昂贵的仪器在野外简陋的条件下拆开会受到破坏。李正强凭借多年的专业知识和对仪器的深刻了解认为，“在产生科学疑问时，与其站在原地怀疑犹豫，不如破除思想中的枷锁，从各种可能甚至不可能的角度展开行动。”随后，大家一起在高原昏暗的灯光下，手举大号电筒，小心翼翼地研究起摆放在面前的仪器来。眼见为实，之前认为困难重重、几乎不可能的拆解过程，不但统一了众人对仪器原理的认识，也给几名研究生上了生动的一课。