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榜样力量:袁玉江研究员谈自己的科研人生

袁玉江,1955年生,山东菏泽人,1982年从新疆大学自然地理专业毕业,到新疆气象科研所(中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所的前身)就职,跟随李江风研究员从事树轮气候研究工作,直到退休,一辈子只做一件事。

开拓创新 迎难而上

袁玉江回忆说:“认识李江风老师,是在新疆大学的课堂,当时李江风老师任新疆大学的兼职教授。”李江风老师让他实现了科学家梦想。大学时,学习优异、踏实进取的袁玉江在李江风心中印象尤其深刻。1982年,袁玉江毕业时,李江风老师点名要他进新疆气象科学研究所,随他一起研究树木年轮。从此,开启了袁玉江与李江风珠联璧合,在树木年轮领域鲜花与荆棘并存的科研人生路。

新疆已开展了60多年的树轮研究,大致经历了李江风团队、袁玉江团队、张同文团队3代人的接续努力,可分为早期艰难探索阶段、不懈努力阶段和21世纪以来快速发展三个阶段。早期为20世纪60-70年代的艰难探索阶段。

新疆的年轮气候工作始于60年代初期,中国科学院兰州冰川冻土研究所前身冰雪考察队采集单株树木的树轮圆盘样本,张学文做了圆盘测量等工作。

197710月,由张在宠、张厚威、李江风等人组织,在昌吉地区进行了多株树群圆盘样本采样。

1979年在国家气象研究院、中国科学院地理所王雷、张丕远的支持下,由新疆气象科学研究所、哈密地区气象局主持,协同有关单位在天山东端10个采样点进行树轮圆盘采样,并研制出了大样本的树轮年表,在我国属于首次。参加这次工作的还有吴祥定、徐瑞珍、刘传志等年轮气候学家。

80-90年代可称为不懈努力阶段。新疆树轮研究初期,面临的问题主要是科研经费少,研究基础薄弱,野外采样方法落后,缺少计算设备和实验设备,国外树轮研究文献获取困难,论文发表难等。树轮研究团队成员曾进行了不懈努力,积极学习国内外研究经验,并结合实际工作大胆创新。袁玉江说:“通过不懈努力,1985年建成树木年轮实验室(树轮标本库),1997年获得国家科技进步三等奖,2000年出版了《树轮水文学研究与应用》专著,新疆的树轮研究总体国内领先、部分达到世界先进水平。”

艰苦奋斗 不懈努力

面对科研经费缺乏和采样困难,团队成员不计个人得失,发扬艰苦奋斗精神和奉献精神,不怕吃苦,用较少的钱做较多的事。

袁玉江说:“早期科研面临设备短缺、树轮宽度测量仪器缺少,我们仅有几台每次只能测5 cm样本的仪器,一段一段地测量,特别费时费力,还效率低下。我们曾到北京地理所、气科院去借设备测量,当别人不用的时候,我们就抓紧测量。”

1982—1983年,进行树轮气候分析主要使用的是可用BASIC语言编程的702PPC1500计算机,计算机内存只有816 K,程序要通过录音机用磁带来记录和回放到计算机,记得做一个300年的重建序列的方差分析,需要一个晚上才能完成。

1984年,早期树轮团队才在新疆自治区统计局南门计算站的IBM4331中型机上用FORTRAN语言编写调试年表研制程序,用来研制塔里木河胡杨采点的树轮宽度年表。当时机时费很贵,总共花了3万元才完成任务。当时没那么多的科研经费,最后是李江风老师找了新疆维吾尔自治区统计局的领导特批,才给免除了很大一部分支付不起的机时费。

攻坚克难 边学边干

针对研究基础薄弱的情况,李江风老师就多次派袁玉江进修学习,提高气候专业及数理统计知识水平。

80年代,没有互联网,也难得有出国学习的机会,获取国际上的树轮气候文献也很困难。李江风老师就从中科院地理所吴祥定老师处复印一些国际年轮会议的论文,找了很多人翻译校对,形成两本年轮研究内部资料,供团队学习参考。

李江风老师1984年派袁玉江参加新疆统计局计算机站举办的FORTRAN语言学习班,提高编程能力,并编写了新疆自己的树轮年表研制程序,用于塔里木河树轮年表的研制。并派袁玉江到气科院跟徐瑞珍老师学习美国年表研制程序的使用,用于伊犁树轮年表的研制。

袁玉江回忆说:“1985年我通读了美国树轮气候学家Fritts的英文专著《Tree rings and climate》并做了详细的笔记。19859月李江风老师派我到南京大学气象系进修气候专业课一学年,提高气候专业及气候统计知识水平。”

1990年,中科院地理所、中国气象局、新疆气象局联合组织了东天山联合树轮采样,邀请了美国亚利桑那大学的两位树轮气候专家LisaPaul前来合作采样。合作交流中,提高了使用生长锥进行树轮样芯采集的技术和采样效率,树轮采样进入了生态环保的新阶段。

19942—4月,研究所派袁玉江参加了新疆工学院的计算机应用培训班,系统学习相关课程。199410月,研究所派袁玉江参加了中科院地理研究所举办的树轮研究培训班,在邵雪梅研究员指导下学习了轮宽测量、交叉定年及年表研制方法。

1994年,新疆树轮团队终于可以用微机进行树轮研究了,袁玉江用FORTRAN语言编写了树轮折线图交叉定年程序TT,使得新疆的树轮序列交叉定年技术得到较大的进步。

出版我国第一本树木年轮研究文集

80年代,发表论文都需要用方格稿纸抄写,绘图要使用硫酸纸和碳素笔完成,图上的字要先照相植字,然后剪开并揭下上面有字的薄层,再用镊子夹住,涂上胶水后粘贴到图上。当时我国科学杂志种类、数量少,加上科研人员英语水平有限,投稿国外的期刊要加盖多个公章才能寄出,发表论文的路程很艰辛。正是在这种困难的条件下,李江风老师带领团队不断努力,在1989年由气象出版社出版了我国第一本树木年轮研究文集《新疆年轮气候年轮水文研究》,主要汇集了团队在阿勒泰和塔里木河等地的研究论文。

建设新疆树木年轮实验室

由于新疆树轮团队在70-80年代采集了大量圆盘标本,存放在地区气象局,不便于保存和保护,李江风老师申请新疆科委资助13万元,在1985年修建了两层小楼的新疆年轮标本库,并将哈密、阿勒泰、伊犁、塔里木河的树轮标本进行了编号存放。面临当时经费不足的现实情况,李江风老师亲自带领着王承义和袁玉江完成实验室(年轮标本库)大量的早期建设工作。

1990年美国的两位专家LisaPaul参观时表示:新疆年轮标本库,当时在亚洲都是最大的。

取得系列开创性的成果

60-90年代,特别是改革开放以来,在李江风研究员的带领下开展的新疆树轮研究,在国内取得一些开创性的成果。⑴大样本树轮年表的研制(1979年);⑵年轮水文学研究(80年代),利用树轮资料重建春小麦、牧草产量及水热指数;(3)分析雪在年轮生长中的作用,发现剔除树轮年表中与气象资料不符的极端年份可提高重建方程稳定性;(4)将滑动逐步回归技术应用于树轮气候研究;(5)使用FORTRAN语言编写了新疆自己的树轮年表研制程序(TREE1984年);(6)树轮折线图交叉定年程序(TT1995年)的编写等。李江风、袁玉江、周文盛等于1984年参照美国树轮水文专家斯托克顿“利用树木年轮延长径流量记载年代”一文撰写了“利用树木年轮重建额尔齐斯河年径流量”一文,这是年轮水文学在我国的首次成功尝试。此后开展了伊犁径流量场的重建、塔里木河流量重建、乌伦古湖水位下降与乌伦古河流量变化分析、塔里木河中游年轮与水热指数、故乡河流量重建及北疆地表水资源重建等工作。据刘普幸发表在《冰川冻土》上论文,新疆的年轮水文研究工作在亚洲都属于首次。

90年代主要开展了伊犁地区树轮研究工作。1997年基于新疆三大流域(额尔齐斯河、伊犁河、塔里木河)树轮研究的《新疆水文气候序列的重建与应用》科研成果获得国家科技进步三等奖。是到目前为止国内树轮研究获得的唯一一项国家级奖励。

由于新疆是我国最先开展树轮水文研究的,在李老师的带领及施雅风院士的大力支持下,新疆树轮团队获得国家学术著作出版基金的资助,并联合新疆水文水资源局的专家,在2000年由科学出版社出版了《树轮年轮水文学研究与应用》学术专著,这是我国第一本树木年轮水文学研究专著。

在李江风老师带领下,新疆树轮团队分别于1991年和2001年在《气象学报》英文版(ACTA METEOROLOGICA SINICA)上发表有关塔里木河温度及中天山北坡中段降水重建的树轮研究论文2篇,在2003年在《科学通报(英)》发表有关乌鲁木齐河降水日数重建论文1篇。使新疆的树轮研究具有了初步的国际影响。

基于多年来在新疆开展的多气象要素树轮分析及树轮水文学研究等方面开创性的研究工作, 2019年,中国地理学会树木年轮分会授予李江风研究员和袁玉江研究员“树木年轮研究杰出贡献奖”。

团队协作 迅速发展

2000年前,受仪器限制主要进行基于树轮宽度的树轮气候研究。21世纪以来,在中国气象局、新疆气象局领导的大力支持下,特别是魏文寿副局长、何清副局长等新疆局领导的亲自带领下,新疆树木年轮研究迅速发展。先后购买了瑞士X射线树轮密度测量仪、树轮图形处理系统、气体同位素比测定系统、尼康生物显微镜系统等国际一流的测量设备,开展了一系列相关技术学习培训工作。树轮实验室成为中国气象局的重点实验室及新疆维吾尔自治区重点实验室,争取到多项科技部的树轮研究项目,合作开展了中亚区域的树轮研究。

袁玉江在国家公派留学基金资助下, 2007年前往瑞士联邦森林雪景观研究院,做访问学者,参与Jan Esper教授的树轮团队进行树轮密度测定与分析及树轮水文研究工作,并邀请瑞士树轮密度测量专家前来指导树轮测量技术,研究所派尚华明到中科院兰州冰川冻土所学习碳氧同位素测定技术,邀请俄罗斯科学院院士尤金.瓦格诺夫前来指导树轮细胞切片的制作技术。国际交流合作中,提高了轮宽、灰度、密度、细胞、同位素等多要素的树轮分析能力。经过多年的技术积累,沙漠气象研究所还在中国气象局气象行业标准资金的资助下,制定了有关树轮宽度、灰度及密度的三项气象行业标准。并在树轮多参数气候水文研究方面发表了大量研究论文及获得相应研究成果。针对新疆森林上树线的树轮宽度与温度相关系数偏低,难以进行温度重建,树轮团队利用树轮密度进行探索,取得了良好的效果,在国内外发表多篇论文。此外,还对比了树轮灰度与密度在树轮气候应用方面的优缺点,并探索了树轮碳氧同位素在树轮气候及冰川物质平衡方面的应用。

袁玉江强调:科研不是一个人能干成的,必须发扬团队精神。新疆树轮研究团队的快速发展,也衷心感谢中科院地理研究所邵雪梅、王丽丽研究员,中科院地环所刘禹所长,中科院植物所张齐兵研究员,中科院寒旱所陈拓研究员,兰州大学陈发虎教授,南京大学高国栋教授,国家气候中心刘洪滨研究员等专家与团队给予的支持与帮助。

殷殷期盼 再立新功

袁玉江强调说:“科研的灵魂是创新,创新有三个层次,获取新资料,揭示新事实,提出新观点。其中,以最后一点最难。我们外出树轮采样,就是获取新资料,写作论文就是揭示新事实。所以,对年轻人要求采样不要怕吃苦,这是创新最重要的一步。分析一定要认真严谨,使揭示的新事实有充分的科学依据。”

新疆位于干旱半干旱区,气象台站稀疏且仅有几十年资料,这对分析历史气候变化规律是十分不够的,所幸的是山区具有大片原始森林,老树年龄一般有200300年,树龄大的约5001000年。新疆是从事树轮气候研究的理想场所,开展树木年轮研究具有重要的科学意义。

谈及对年轻树轮团队的期盼,袁玉江说:“继承发扬不怕吃苦的精神、坚持的精神,一辈子做好一件事,水滴石穿、再立新功!

 

 

相关链接(人物介绍):

袁玉江,1955年生,山东菏泽人,1982年从新疆大学自然地理专业毕业,到新疆气象科研所(中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所的前身)就职,跟随李江风研究员从事树轮气候研究工作。袁玉江共主持和参加课题项目几十项,其中,主持国家自然科学基金 3项 、科技部项目4项 。主持的集成树轮研究成果“多种树木年轮参数获取技术研发及应用”2019年在北京被第三方科技成果评价机构组织的以丁一汇院士为首的专家组,鉴定为“总体达到国内领先、部分世界先进水平”。参加出版专著 7部,在新疆大学、新疆师范大学及中国气象研究院指导毕业硕士研究生19人(含合作培养),培养博士后1人。到2018年为止,第一作者(或通讯作者)及合作公开发表论文 272篇。树轮研究成果获得我国到目前为止树轮研究方面授予的唯一的一项国家科技进步奖(三等,1997年度), 研究成果还获得新疆自治区科技进步二等奖3项(名列第一、第二、第三),中国气象局科研开发奖(2003),新疆自治区自然科学优秀论文一、二等奖各3项(均名列第一)。此外,获国务院政府特殊津贴(2004)、全国五一劳动奖章(2011)、自治区有突出贡献优秀专家(20002008)、科技部野外科技工作先进个人、全国先进气象科技工作者、自治区优秀留学回国人员、新疆维吾尔自治区优秀专业技术工作者(两次)以及全国和新疆气象部门优秀青年气象科技工作者及新疆气象局科技贡献奖。2005年被评为研究员,2012年获得中国气象局专业技术二级岗位任职资格。2019年,他主持的集成树轮研究成果“多种树木年轮参数获取技术研发及应用”在北京被第三方科技成果评价机构组织的以丁一汇院士为首的专家组,鉴定为“总体达到国内领先、部分世界先进水平”,2019年,李江风和袁玉江同时获中国地理学会树木年轮分会授予的“树木年轮研究杰出贡献奖”。

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