“做少而精的科研，致力于每项工作都有创新。”打开青年科学家岳超研究员在西北农林科技大学“植被动态与地表过程”研究组的网站，这句话占据了C位，你能立刻捕捉到关键词：少，精，创新。

9月25日，岳超带领团队在国际学术期刊《自然》（Nature）杂志在线发表了题为《极端森林大火放大火后地表升温》的研究成果。该研究首次从林火规模这一独特视角，揭示了极端大火对生态系统破坏性、林火碳排放和地表气候反馈的放大效应，并对可能存在的“气候变暖-极端大火频发-气候变得更暖-更多极端大火”的恶性循环提出了警示，该研究为全面和深入认识林火对地球系统和气候过程的影响开辟了新视角。

换个“频道”看问题，他的灵感来源于哪里？研究过程中有哪些不为人知的故事？火光背后有哪些新发现？带着这三个疑问，记者走进了水保学院。眼前的岳超穿着棉质白T恤，戴着黑色边框眼镜，散发出一种同龄科研人少有的“松弛感”。“科研归根到底还是要靠idea（想法）。”交谈中岳超多次谈到这个观点，而他“死磕”了十年的研究确实“很有想法”。

科学灵感：十年前的疑问

被高纬森林极端大火照亮的夜空    张亮/图

“林火，我们国家更多称为森林火灾，但‘森林野火’是一种更加科学和中性的说法”，岳超介绍道，“这是因为对很多森林生态系统而言，火其实不完全是一种灾害，而是生态系统自然过程的一个有机组成部分”。“所谓‘野火’，主要是强调火发生的场所为空旷的野外，它是和室内用火—比如家庭做饭用火相对应的一个概念”。 极端森林大火则是指在较长时期干旱无雨的条件下，火势蔓延迅速且难以控制，燃烧时间长（有时甚至可达数月），导致过火面积巨大的森林野火事件。

全球变暖是人类社会可持续发展所面临的前所未有的重大挑战。世界气象组织数据显示，2023年是有记录以来最热的年份，全年平均气温比工业化前水平（1850-1900年）高出1.45±0.12°C，大大超出此前最热年份的升温幅度。

越来越多的研究表明，全球变暖已经导致更多的森林野火，同时也使得极端林火天气呈现频发、广发、强发的趋势。林火燃烧过程会释放大量二氧化碳和颗粒物，二氧化碳是导致全球变暖最重要的温室气体。并且，火后大量树木死亡，水分蒸腾能力下降，同时地表变黑，吸收更多的短波太阳辐射——这些过程导致近地表温度升高，会进一步加剧局部尺度气候变暖。另外，野火干扰后，森林通常经历新一轮次生演替过程，但这一过程的前提是树木种子可以正常萌发和幼苗可以正常生长。然而，火后由于地表温度升高、土壤湿度下降，幼苗生长环境变得更加恶劣，经常导致种子无法萌发或幼苗大批死亡，经历过林火的森林因此可能再也无法恢复，这意味着森林生态系统的永久退化。

由于林火对森林生态和气候系统的重要性，在地球系统模式中考虑林火的影响就显得至关重要。岳超2010年底开始在法国凡尔赛大学攻读气象、海洋与环境物理学博士学位，从事的第一个研究工作就是在地球系统模式的陆地过程模型中开发模拟森林野火的计算机模块，岳超团队目前正在应用该模型评估中国森林碳吸收潜力和火灾风险。

2014年时，岳超完成了博士期间的第二篇论文，发现尽管模型可以较好的模拟总过火面积以及林火排放的二氧化碳，但是模型却大大低估了单次林火事件的大小。此后，他应邀参加了一个国际野火模式比较计划，发现大多数野火模型都无法准确模拟林火事件的大小。因此，一个疑问萦绕在脑海：模型仅仅正确模拟总过火面积就够了吗？还是需要更精确的刻画林火次数以及单次火的面积？换言之：在单位面积上，大火和小火对气候的影响是不是一样的？

这些问题，成为了野火计算机模拟悬而未决的谜团，这也是岳超最初灵感的来源。

峰回路转：科学背后的故事

火后发黑的地面吸收更多太阳辐射，造成地表升温  张亮/图

后来由于导师安排了其他研究任务，岳超对野火事件气候影响的思考暂时搁置。2018年9月，岳超完成了法国国家环境与气候科学实验室的博士后研究工作。响应国家对于人才的召唤，他希望自己能够通过对林草生态、气候变化和碳中和方面的研究，服务国家需求。同年，岳超回国并选择了就职西北农林科技大学，继续从事林草碳汇和野火风险相关研究。

此后，岳超注意到，关于极端森林大火的新闻报道经常出现，并且《科学》《自然》等杂志也经常发表一些关于极端大火的评论性文章，但正式经过严格同行评审的研究论文却不多见。于是，他数年前开始关注的问题再次浮现在脑海：在同样的过火面积下，一场极端大火和若干场小火相比，对生态系统和气候的影响是否相同？极端大火频发到底具有怎样的生态后果和气候影响？对于这一问题，科学界迟迟没有回答。

正是这一背景下，岳超敏锐的意识到，极端大火的气候反馈应该是一个重要的研究课题，不然国际顶级学术期刊不会以评论的形式给予极端大火如此多的关注。于是，他安排自己回国后的第一个博士生赵杰于2019年初着手从事此项研究。经过数年的努力，结果显示，大火和小火的气候影响并不一样。岳超向在国外时的好友和同事、荷兰阿姆斯特丹自由大学的Sebastiaan Luyssaert（塞巴斯蒂安·吕瑟特）教授分享了这个研究，后者认为研究结果非常有意义，鼓励岳超向《自然》杂志投稿。经过多次反复修改，2022年底，该研究相关论文投稿到《自然》杂志并进入审稿阶段，曙光来临。

然而，2023年春节过后不久，岳超就收到了编辑的拒稿信。编辑特别指出，拒稿的原因并不是研究缺乏创新性，相反，编辑强调该研究非常新颖独到，但是审稿人提出的数据不确定性和研究时间序列较短等问题使得编辑决定该研究不能马上发表。

全新的视角，要有充足的“证据”。面对审稿人的肯定和存疑，岳超并未气馁。相反，团队利用更多的数据源和更长的数据序列，经过大量充分和审慎的分析，证明了研究结果的稳健性，以事实和证据与编辑再次沟通，最终赢得了编辑和审稿人的认可。

从2019年初入学后不久到2022年博士毕业，赵杰一直专注于这项研究。面对庞大的数据量和复杂的分析任务，赵杰夜以继日地工作，认真检查每行代码，确保每一个细节都经得起推敲，为论文的成功发表奠定了基础。

赵杰是岳超手把手带出来的第一位博士，也是这篇论文的第一作者。虽然论文正文只有2500余字，论文补充材料多达20页，四轮审稿意见和回复更是长达99页。赵杰告诉记者，团队使用的都是可公开获取的数据集，经过大量深入分析后形成研究结果。审稿意见主要集中在增加不同数据源以更好支撑研究结论、以及回归分析方法等技术问题。

“我们研究了北半球中高纬度地区近9万场面积大于1平方千米的森林野火。”赵杰回忆道，“为了在提取林火导致的生物物理量变化时去除气候波动的影响，每一场火的每个变量都需要经过多种计算，整个项目可能需要数百亿次基础运算。”他笑称，博士期间一直在和这些数据“较劲”，每当审稿人提出质疑时，一次海量的数据分析就随之展开。

“面对庞大的数据分析工作，课题组王嘉铭和李光耀两位师弟也各自发挥编程特长，将运算效率大大提升。”15个4T、6个5T以及两个8T的移动硬盘见证了赵杰的工作量。数据总量达106T，相当于5.3万部高清电影的数据量。

这些庞大的数据经过审慎的分析，转化为令人信服的科学证据，最终赢得了审稿人的认可。这项“死磕”了10年的研究，交出了满意的答案。

科学发现：被忽视的恶性循环

岳超研究员和团队成员讨论科学问题和研究方案  靳军/图

岳超团队发现，气候变暖已经造成极端大火更加频繁，导致单次森林野火事件的持续时间更长、燃烧面积更大——加拿大、美国和澳大利亚由于地广人稀，平均而言单次林火事件的面积在最近几十年里翻倍甚至三倍增长。北纬40度以北的温带和寒带森林中，就单位过火面积而言，极端大火具有更高的燃烧强度，燃烧过程释放更多的二氧化碳，火后树木死亡率更高，火后夏季地表温度升温幅度更大。并且，极端大火对夏季地表升温的放大效应可以持续数十年之久。此外，极端大火导致的地表升温还可能影响火后森林能否顺利更新及其树种组成，并强化冻土层的退化，加速冻土有机碳的释放。这些过程意味着极端大火很可能加剧全球变暖，反过来导致更多的极端大火，从而造成恶性循环。

那么，如何减缓极端大火带来的气候风险？除了积极防火以外，岳超团队研究发现，火后夏季地表升温及其随火灾规模的放大效应随着阔叶树比例的增加而降低，这与阔叶树种相比针叶树种具有较低的火灾脆弱性相一致。因此，适当增加阔叶树的比例可以减缓极端大火带来的气候风险，这是一种基于自然的气候变化和火灾的减缓方案。团队还发现，得益于我国大量的防灭火投入和有效的防火策略，我国森林野火的总过火面积和单次林火事件大小在过去60年里均大幅下降：与1953-1987年相比，1988-2021年均总过火面积和单次林火事件大小分别减少了92.5%和80.7%。

尽管如此，未来的气候变暖仍然对我国森林防火构成严峻挑战。相较而言，在人口较为稀少的加拿大、美国中西部和澳大利亚，林火总面积和单次林火事件的面积在未来气候变暖情景下均呈显著上升态势。因此，气候进一步暖化将在人口稀少的温带和寒带森林导致更多的极端大火。岳超表示：“通过这项研究，我们阐明了极端大火的生态和气候影响，揭示了全球变暖背景下及防控极端大火气候风险的紧迫性，从而有助于提高我们预测未来气候变化以及极端大火对全球变暖响应的能力。”

“科学研究的起点是强烈的好奇心，但其过程却要求坚忍不拔，不轻易放弃。”岳超总是这样开导自己的学生。科学家最大的挑战在于科学敏锐度，通过已有的科学文献，结合对现实问题的关注，发现具有重大影响的科学问题，是科学家真正核心的竞争力。