从海气和陆气到气候－生态相互作用－季劲钧老师的跨界科学人生

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从海气和陆气到气候－生态相互作用

－季劲钧老师的跨界科学人生

        昨天（2026年6月14日）上午在八宝山送别季师后，就一直在想着如何才能以最恰当的方式怀念他。季师才华横溢，研究成果多有创见（这是就国际比较而言），但他一生淡泊名利，对外在的身名毫无追求。所以在这里结合他的人生经历，尽我所知介绍他的科学成就，以让更多人了解，是很适合的。

       季师出生于1937年农历四月底，是江苏镇江人。1955年考取北京大学，就学于地球物理系。1960年毕业后，被挑选到后任国家科委主任的宋健任主任的航天部（原七机部）二院某研究室工作。这个研究室（当时还属于部队管理）承担的任务和他所学专业并不对口，但季师能被挑选进去，说明他有很强的数理功底。几年以后，他又被调入中国科学院半导体所，原因还应该是他的物理是强项。不久他逐步回归原来所学专业，被调到中国科学院地理研究所工作。可以看出这段时间季师有几次跨界，但这几次跨界更多是应国家和时代的要求，而整个国家的科学研究在季师四十岁以前的近十年里也处于很不正常的状态。

       1976年原在大气物理所工作的巢纪平先生调到地理所工作，并担任气候室主任。时年39岁的季师即加入了巢先生领导的长期数值天气预报研究小组，并成为这一研究小组在地理所的骨干。研究小组分别于1977年和1979年在《中国科学》上发表了“一种长期数值天气预报方法的物理基础”[7(2):162-172] 和“长期数值天气预报的滤波方法” [9(1):75-84]，这也就是著名的长期天气预报的“距平模式”。这样季师终于可以在巢纪平先生领导的长期数值预报和海气相互作用研究小组里发挥他在数理方面的长处。同时，季师在理论分析方面的长处也得以充分发挥。在这段时间除了参与长期数值天气预报模式的工作，他在巢先生指导下发表了两篇理论工作。一篇是“斜压球面螺旋行星波和角动量输送”［季劲钧，气象学报，1979，37（2），90-96］，这是对巢纪平和叶笃正先生正压螺旋行星波工作在斜压情形下的进一步拓展。从这一时期季师的理论研究可以看出，他在数理和理论分析方面有很深的功底，同时在文章的数学和文字表达上很有美感。

       另一篇是“热带海气耦合系统中的长周期振荡及大气中的赤道幅合带”［季劲钧、巢纪平，气象学报，1979，37（3），32-43］。不久季师又独立在《中国科学》上发表了“海洋大气耦合系统中多年振荡的理论”［季劲钧，中国科学，1981年第10期，1248-1259］，提出了热带海气耦合系统约三年周期振荡的理论。巢纪平先生1980年代初到GFDL访问研究时，报告了这一工作，得到了来自著名热带大气和海洋学家Philander等人很好的反响，并被建议请Hayashi修改对边界条件的处理后，以英文重新发表。因为巢先生忙于其它事务，此事没有做成。

     1978年底季师随回到大气所工作的巢先生也到了大气所七室（动力气候室，即后来的东亚中心）工作，并再也没有离开大气所。1980年代初，季师到美国国家大气研究中心NCAR做访问研究，当时他的合作者是Warren Washington，国际上最早从事气候模式研究的先驱之一。但季师到了NCAR以后，对当时还在NCAR的Robert Dickinson正在开展的考虑植被在内的陆气相互作用非常感兴趣。于是他就开始了科研生涯中又一次跨界，也就是从海气跨入陆气相互作用的研究。回国以后，除了协助叶笃正等先生带研究生在长期天气和气候突变等方面的研究生，他带研究生胡玉春于1989年发表了陆面过程模式LPM。

     但如果仅停留在LPM的话，那还只能说是跟随在国外进展之后的跟踪研究，而季师的原创性在于最早提出了陆面物理过程和植被生态生理过程的完全双向耦合。

     1980年代中期，美国的陆面过程模式如SiB和BATS都已经把Farquar等的光合作用模式（FvCB模式）引入到陆面模式中，但没有把光合产物的分配、物候、凋落和呼吸等过程包括进来，所以像叶面积指数（LAI）的变化只能通过采用遥感数据来给定。而季师于1995年发表在生物地理杂志上的AVIM模式 （Jinjun Ji，A climate-vegetation interaction model: simulating physical and biological processes at the surface，Journal of Biogeography，vol. 22，445-451）首次将植被－土壤的完整碳循环过程和陆面物理过程实现了双向耦合，从而在气候－生态相互作用方面走在了国际前沿。

      1994年年初我完成硕士答辩以后，确定继续跟随叶笃正先生攻读博士学位。叶先生就把我安排到东亚中心，让我跟随季师开始做陆面物理和生态过程相互作用的研究。博士研究期间，我的主要工作就是在季师的AVIM模式基础上，改进了光合作用模型、光合产物分配模型、物候模型和土壤中的水热输运模型，并将之应用到东北样带（NECT）上，取得了很不错的结果。博士论文答辩前几个月，在同一办公室的季师对我说觉得内容不够，建议增加内容。我就请秘书林紫葳找来青藏高原上约30个站共四年的逐日气象资料，一行一行地输入电脑，自己到科学院图书馆找青藏高原的植被和土壤分布地图，这样把改进后的AVIM应用到了青藏高原。现在回望，无论是在本世纪开始以前就开始关注物理气候系统和碳循环之间的相互作用，还是青藏高原上的植被－大气相互作用，我们都是走在国内和国际前沿的。而这也正是叶先生等提出的“面向国际前沿，以国家需求为首要目标”指导思想的一个具体体现。

    博士毕业留所工作以后，我在2001年到的里雅斯特的国际理论物理研究中心（ICTP）参加暑期会议时，报告了青藏高原部分内容。我的报告刚好安排在吴国雄老师的报告之后，报告过后，英国著名气象学家Julia Slingo用两手对吴老师和我竖起了大拇指。2001年圣诞节期间，我又去华盛顿DC参加了由Martin Heimann组织的碳循环模式小型会议，结识了现今碳循环模式（LPJ、IBIS等）的主要领导者和骨干，而季师的AVIM模式是唯一的物理（气候）－生态双向耦合模式，引起了参会者很大的兴趣。

      后来不久，因为研究兴趣，我重新回到了大气、海洋和地球流体力学理论和模式方向。2014年到布鲁克海文国家实验室（BNL）访问研究时，有一次在实验室的咖啡店排队买咖啡，和后面的人聊天说了自己名字，他说他知道我，也知道AVIM，还曾和季师联系过。原来他是美国能源部下一代生态模型（北极）的PI Alistair Rogers （现任伯克利国家实验室气候和生态科学部门主任），是一位植物生理学家，在他题为 “The use and misuse of Vc,max in Earth System Models”（https://link.springer.com/article/10.1007/s11120-013-9818-1， Photosyn Res 光合研究，2013）的文章里，AVIM是他用来对比的主要模式之一，而AVIM所选用的Vc,max参数，恰恰是处于多模式的比较中间位置，这是因为我们曾经大量搜寻相关的植被生态观测文章，没有想当然地取参数，而这也体现了季师细致、认真的一贯风格。

    AVIM由季师和我的师弟、师妹们（丹利／大气所、黄玫／地理所、曾红玲／大气所，现在国家气象局等）和老朋友李伟平研究员进一步发展，并应用到了气候中心的地球系统模式（BCC模式）以及我国和国际不同生态系统的NPP和碳循环研究。地理所黄玫研究员在此基础上发展了生态价值评估模型，除了在全国的不同地方应用，并正在走向国际。AVIM也正在国家的双碳战略中发挥作用，我相信季师看到这些进展，他是足可以感到欣慰和自豪的。