一場10公里跑下來，姚方方身上的運(yùn)動衣已基本濕透。

  他是美國弗吉尼亞大學(xué) 地表水文學(xué)博士后，剛以一作兼通訊作者身份在《科學(xué)》發(fā)了篇論文，這讓他從精神到身體都感覺“特別釋壓”。

  這篇論文揭示了過去近30年間，全球一半以上的大型湖泊和水庫已經(jīng)萎縮。氣候變暖、人類活動等因素導(dǎo)致全球湖泊、水庫減少約16個三峽水庫的水量。

  “這是項讓人感到震撼的工作?！薄犊茖W(xué)》雜志審稿人評價說，“有很多復(fù)雜的因素在里面，所做的分析要花大量時間和精力，而且這種方法非常全面、非常完善?！?

  姚方方認(rèn)為，科研是一項非常消耗體力的工作，就像“長跑”一樣是個日積月累的過程。所以，有個好的身體條件是搞好科研的保障。這位精力充沛的青年科學(xué)家，除了是朋友圈里的跑步“大神”，還不時挑戰(zhàn)爬山、越野、滑雪等運(yùn)動。

  科研是個“體力活”

  “過去28年來，從全球尺度上看，大于一半的大型水庫、湖泊水量在減少。”姚方方告訴《中國科學(xué)報》，“之前有些研究揭示了地區(qū)性的水資源變化，比如，某個湖泊或某一地區(qū)水庫水量的減少。但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這種縮減是全球性的，之前我們低估了湖泊水量減少、干涸化的嚴(yán)重程度?！?br />
  姚方方團(tuán)隊以美國宇航局的全球水位遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用10種不同的衛(wèi)星數(shù)據(jù)源互為參照驗證，用“多源遙感數(shù)據(jù)”方法，采集、整理并分析了28年的數(shù)據(jù)。基于之前的研究進(jìn)展和方法，該團(tuán)隊提出一個時間序列連續(xù)的全球大型湖泊儲量數(shù)據(jù)，這是之前的研究所沒有的。

  “我們用了約25萬景衛(wèi)星遙感影像，還用到全球氣候數(shù)據(jù)、全球水文模型、衛(wèi)星觀測水位數(shù)據(jù)。因此，該研究收集的數(shù)據(jù)量非常大，其中進(jìn)行數(shù)據(jù)再處理和分析就用了近3年時間，這確實是個非常耗時間，非常耗體力的過程。”姚方方說。

  2020年春，即將進(jìn)行博士答辯的姚方方狀態(tài)欠佳，他感到有些“壓迫感”，想去做些改變，選擇一件之前沒嘗試過的事情去做。不久他到科羅拉多大學(xué)博爾德校區(qū)讀博后，那里臨近落基山國家森林公園，空氣好、道路條件也不錯，還沒有各種車輛干擾，因此被譽(yù)為“戶外圣地”，有很多跑步愛好者到此“打卡”。

  于是，他選擇了跑步。從網(wǎng)上學(xué)習(xí)“攻略”、置辦裝備開始，到堅持每天“拿下”10至16公里，他逐漸愛上了這項運(yùn)動。

  “就相當(dāng)于一種生活狀態(tài)的調(diào)整吧，其實科研是個壓力較大的過程，這是無法否認(rèn)的?！币Ψ椒秸f，“有些業(yè)余愛好，可以很好地自我調(diào)整，舒緩一些壓力，幫我們更好地迎接下一階段的挑戰(zhàn)?！?br />
  2021年，姚方方以1小時38分的成績拿下一場“半馬”后，他準(zhǔn)備挑戰(zhàn)一次“全馬”。但跑“全馬”前需要進(jìn)行系統(tǒng)的訓(xùn)練，而他太忙了，因此一直未能執(zhí)行。

  創(chuàng)新研究方法

  對于姚方方的論文，《科學(xué)》雜志審稿人不吝給出“讓人感到震撼”的評價，主要看中的是研究所使用的分析方法“非常全面、非常完善”。

  姚方方介紹說，該研究所用數(shù)據(jù)中，2018年以后的衛(wèi)星遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)非常詳細(xì)、完整，但更早的數(shù)據(jù)并不理想。過去很多技術(shù)方法不能觀測水量，只能通過對湖泊范圍變化遙感影像，或遙感衛(wèi)星測出的水位高度數(shù)據(jù)，再結(jié)合近幾年的水位觀測和水量觀測數(shù)據(jù)關(guān)系，構(gòu)建出水位、水量和湖泊面積的關(guān)系模型。

  “通過這個關(guān)系模型，我們將水域面積數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成水量數(shù)據(jù)。相當(dāng)于用一維的水位高度數(shù)據(jù)，二維的湖泊面積數(shù)據(jù)，去構(gòu)建三維的湖泊水量變化信息?！币Ψ椒秸f。

  除了使用“多源遙感數(shù)據(jù)”相互驗證，建立“關(guān)系模型”推算，姚方方還利用讀博期間開發(fā)的一種數(shù)據(jù)推算方法，還原了湖泊水量變化的長時間序列數(shù)據(jù)。

  “遙感觀測并非每次都完美無缺?！币Ψ椒浇忉屨f，“比如，陰雨天或云層較厚的時候，遙感影像會被干擾，衛(wèi)星不能‘看’清地面的情況?！?br />
  為得到完整、準(zhǔn)確的信息，姚方方將連續(xù)的晴天遙感觀測數(shù)據(jù)和陰雨天數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。發(fā)現(xiàn)在陰雨天，即使湖泊有80%的區(qū)域無法看清，但水面是平的，因此依然可以從沒被云遮住的湖泊邊界或局部影像，去推算湖泊的水位邊界，再換算出水量。

  “這是用局部信息還原出整體信息，只要我們增加遙感觀測頻率，就能很好地構(gòu)建湖泊變化的時間序列，勾畫出逐月數(shù)據(jù)?！币Ψ椒浇忉屨f，很多湖泊的水量季節(jié)性變化很大，比如，長江流域、珠江流域有豐、枯水期，要分析28年的變化，選擇的時間尺度過大或過小都會影響分析結(jié)果。而逐月數(shù)據(jù)可以剔除季節(jié)性的影響，是理解湖泊變化一個非常好的時間尺度。

  該研究認(rèn)為，水庫湖泊水量的減少，背后的原因很大程度上是因為溫度變化引起的潛在蒸散(地表水流失到大氣里，它描述了大氣的干涸程度，是氣候變化的指示器)增強(qiáng)和人類用水的增加所致。

  通過對水庫的連續(xù)分析，研究人員將水庫分為兩類：新建水庫和老水庫。除全球新建水庫水量有相對較小的增加趨勢外(水庫蓄水有個過程)，絕大多數(shù)水庫使用一段時間后，水量就開始減少(水位沒有明顯變化，但泥沙沉積會導(dǎo)致水量減少)。進(jìn)一步的分析表明，全球約1/4的人口生活在這些流域(水庫、湖泊水量流失區(qū)域)。

  “這意味著這么多人口可能會受到湖泊干涸化的影響。”姚方方說，“而未來該如何滿足大量工農(nóng)業(yè)、水電及人類消費(fèi)用水供應(yīng)目前仍未知。”

  “拿捏”發(fā)稿要訣

  “對英語不是母語的研究者來說，我覺得在《科學(xué)》發(fā)表文章有個容易被忽略的難點(diǎn)?！币Ψ椒綇?qiáng)調(diào)說，“就是對科學(xué)性和趣味性的‘拿捏’?！?br />
  該研究投稿后，很快收到修改意見，兩位審稿人雖然整體評價很高，但仍提出不少需要補(bǔ)充完善的意見。編輯給姚方方回信時，特別強(qiáng)調(diào)了“文章并未確定被接受”的意思。

  如果不能很好地解決評審人提出的問題，文章就無法通過。研究團(tuán)隊又補(bǔ)充了大量工作，按照審稿意見一一補(bǔ)充修訂后，依然心里沒底。很快，第二輪審稿意見回來了。

  “那時候其中一位審稿人已經(jīng)建議接收文章了。但另一位審稿人又提出一些新問題——語言描述的準(zhǔn)確性問題。”姚方方說，“我是做水文研究的，如果文章投入到水文學(xué)方面的專刊，可能就不會有第二輪修改意見?！?br />
  為解決語言方面的問題，姚方方和編輯有過幾輪溝通。他發(fā)現(xiàn)這個問題看似很小，但如果解決不好，有可能造成文章直接被拒。比如，你描述一個結(jié)論，如果用比較形象的語言表達(dá)，可能會非常有意思，是個“亮點(diǎn)”，但它可能并不準(zhǔn)確，甚至?xí)斐赡承┤巳旱恼`解;如果表述得準(zhǔn)確嚴(yán)謹(jǐn)，就丟失了趣味。

  “如果是針對某一群體的小眾專刊，一些概念或者觀點(diǎn)的表述不容易被誤解。但《科學(xué)》是個綜合性學(xué)術(shù)期刊，其讀者范圍很廣，而且發(fā)表的文章篇幅有限，如果描述不是特別準(zhǔn)確，有可能造成一些信息誤導(dǎo)?！币Ψ椒秸f，“因此，我們在可讀性和準(zhǔn)確性的分寸拿捏上，還是花了一番功夫的。要保證文章容易被大家接受，同時又具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性。”

  用“小目標(biāo)”支撐“大目標(biāo)”

  《科學(xué)》雜志兩位審稿人一致認(rèn)為，該文章工作很扎實，特別是“討論”部分非常出色，揭示了湖泊變化背后隱含的重要性及潛在后果。

  “這是我刻意和別人加強(qiáng)溝通，包括與合作者、審稿人和雜志編輯溝通的結(jié)果?！币Ψ椒秸f。

  2020年，姚方方在科羅拉多大學(xué)博爾德分校開始用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行湖泊、水庫水量的研究也同時展開。那時候新冠疫情吃緊，博士后的第一年學(xué)校大門緊閉，處于完全隔離狀態(tài)。

  正常情況下，美國各種學(xué)術(shù)交流機(jī)會很多，但那時幾乎全停了。這讓姚方方很緊張，因為他清楚自己薄弱的地方——欠缺跟其他領(lǐng)域研究者的交流。

  意識到學(xué)術(shù)方面的社交活動對自己的未來非常重要，姚方方開始主動出擊，他找到科羅拉多大學(xué)另外兩位教授(該文章的二作和三作)，鼓動大家合作寫“本子”，爭取項目。

  “我對全球湖泊變化及背后成因的很多見解都是在‘寫本子’過程中形成的。包括后來去構(gòu)建這篇文章，和同事及其他領(lǐng)域的研究者交流和溝通也非常重要?！币Ψ椒交貞浾f，“我們需要和不同人溝通，和不同領(lǐng)域的人交流。理解別人并讓別人理解我們的觀點(diǎn)。在科羅拉多大學(xué)的時候，我做了兩件事，一是積極跟周圍的人交流，二是主動聯(lián)系去作學(xué)術(shù)報告，報告時會得到很多反饋，幫助我進(jìn)一步梳理想法。”

  姚方方認(rèn)為，中國近幾年進(jìn)步很快，未來會有更多的學(xué)者在《科學(xué)》《自然》上發(fā)文章。從自己的經(jīng)歷來看，他認(rèn)為有三點(diǎn)很重要：一是溝通與交流;二是合理安排時間;三是將大目標(biāo)分解為多個小目標(biāo)來實現(xiàn)。

  “從個人經(jīng)驗看，我遵照‘八二原則’，即80%的時間用于思考和交流，20%的時間放在怎么做上。如果用更多的時間去思考問題，會收到事半功倍的效果。”姚方方說，“此外，在不同的科研階段，都會遇到壓力較大的事情，這時候要管理好時間，我的做法是短期計劃和長期計劃結(jié)合，用多個“小目標(biāo)”支撐“大目標(biāo)”的實現(xiàn)。”

  相關(guān)論文信息：

  https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo2812

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