观仪入微,履践致远 | 中芬赫尔辛基大气与地球系统全球科考与科研训练项目纪实(二)

2023-10-09 18:22:24 刘怡 潘云逸 杨丽洁

SMEAR II站位于赫尔辛基市北面的Hyytiälä 森林地区,是全球公认的测量物种最齐、技术最先进的地球系统综合观测站,测量参数超过2000个,被誉为大气与地球系统超级站。在近二十几年里,已经发表超过2000篇SCI论文。

8月13日至17日,科考团队到达此处进行科研训练,在赫尔辛基大学六位助教的帮助下,参观了站点的仪器设备并聆听了多次学术交流报告。

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森林深处探奥秘,粒子质谱揭真谛:SMEAR II站点参观



8月14日早晨,科考团队在赫大Joni老师的带领下走进森林深处,近距离参观SMEAR II站的各类观测设备。首先,Joni向同学们介绍了SMEAR II站的总体情况,该站从1995年投入使用,距今已有近三十年的连续观测数据,在研究森林生态系统和大气层的密切联系方面发挥了重要作用。

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【图1】Joni老师介绍SMEAR II站初代小木屋观测站


接着,同学们分组参观了集装箱和高塔观测点,深入了解了测量不同颗粒物的粒子质谱仪的原理和应用。其中高塔观测点高35 m,可以测量树冠层以上的物理量特征,与地面站的观测结果进行对比来深入研究各种颗粒物的特征,为新粒子生成的猜测提供更多实验数据。

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【图2】集装箱参观

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【图3】新粒子生成观测仪器讲解


随后,Juho Aalto 老师为同学们讲解了生态观测仪器,包括观测不同高度通量的铁塔、测量地下径流的流量计以及推演植物呼吸和蒸腾作用的观测箱等等,其在水分循环、碳源碳汇、气候变化等多个方面具有重要的研究作用。

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【图4】生态观测仪器参观图


17日早晨,科考团队在Joni的带领下前往参观SMEAR II站外几十公里的siikaneva湿地观测站,深入森林湿地,围绕环线参观各种探测仪器。站点仪器设置在湿地之中,其中草木矮小,多以地面观测为主,并且微生物数量庞大,因此架设了很多CH4观测仪器。穿梭在湿地木桥和森林小路之中,沿途皆是各类浆果和蘑菇,同学们不仅深入了解了湿地生态系统的重要组成成分和循环过程,还感受到大自然的无限变化和无穷魅力。

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【图5】siikaneva湿地观测站参观

通过此次参观,同学们对大气化学场外观测有了更直观的认识,认识到更多的仪器设备,为之后的研究学习扎实基础。



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学术交流求新境,拓宽视野展未知:讲座交流



在SMEAR II站这五天的科考与科研训练生活中,科考团队聆听了由赫尔辛基大学的Markku Kulmala, Douglas Worsnop, Tuukka Petaja, Tom Kokkonen, Vell-Matti Kerminen和Mikael Ehn教授带来的的六场学术报告,更多了解到科研精神内涵以及新粒子生成的机理和影响,与赫大教授们进行了交流提问和热烈讨论。

首先,Markku Kulmala院士结合自己的经历分享了关于 “ from students to scientists ”的看法,认为这个转变需要我们满怀求知的渴望、探索未知难题的勇气以及锲而不舍的决心,给同学们带来了很多启发和思考。同时,Markku院士还介绍了SMEAR II站的重要性,指出长时序的科考观测数据是大气科学发展的基础。


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【图6】Markku院士在作报告

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【图7】Markku院士报告后同学交流提问


后续几天的五场学术报告主题,主要包括气溶胶物化性质的时间演变、大气化学的主要过程和测量工具、新粒子生成的机制和速率研究、森林生态系统的气候效应以及二次有机化合物的生成机制及研究方法等方面内容。

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【图8】Vell-Matti教授在作报告

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【图9】Mikael教授在作报告


此次学术汇报和交流,极大地拓宽了同学们大气化学尤其是新粒子生成领域的知识面。同学们得以了解到更多前沿科学知识,引发关于新粒子生成根源的科学思考,更感受到芬方老师们对于未知科学领域的研究热情和深入思考,领略到蕴藏在大气科学中千变万化的魅力。

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【图10】同学们与库马拉院士等在科研训练的红木屋前合影

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夙夜勤研期突破,凝心聚智渴求真:科研实践



科考之旅并非仅仅停留在观测和学术交流,更有着扎实的科研实践。从13日下午到达站上到16日下午最终汇报,科研训练实践始终是贯穿本次科考的主线。

在13日抵达SMEAR II站晚餐后,科考团队即迅速投入到热烈的科研讨论中,展开了首次的汇报,逐一向助教们展示了各自的研究内容及初步成果,并对未来几日的科研计划进行了深入的探讨。当众人从教室离去的时候,当地时间已是深夜十点,同学们步履匆匆走在归途中,工作的细节依然牵绊着他们的思绪,对于接下来的科研生活以及向Markku院士进行的最终展示满怀期待。

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【图11】到达站上后向助教们做第一次汇报


14日,来自赫尔辛基大学的Tuukka Petaja、Tom Kokkonen和Vell-Matti Kerminen三位教授抵达现场。各小组就昨天的讨论成果整理后,立刻向教授们展开了初步汇报。教授们对大家的努力工作给予了充分的肯定,称之为“interesting works”,并提出了一些问题和建议,同时也对同学们的最终成果满怀期待。

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【图12】同学们向赫大教授们做初步展示


15日原定安排是半天的Group Work加两场报告,但在早上10点左右,临时通知将final presentation的时间从18日提前到了16号下午,这对于同学们的科研水平和团队协作能力提出了现实的挑战。从早上8点到下午7点,即使是在两场报告间的短暂休息时间,同学们还在讨论着程序问题,甚至到了晚上的sauna & barbecue时间,大家还都依依不舍,不愿意放下手头的工作。

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【图13】三组同学正在积极进行Group Work


16日下午四点,经过两天的高强度Group Work后,三组同学向Markku院士等做了最终汇报。这次报告结合了大家行前的工作和来到芬兰后Group Work的成果,充分吸收了老师、助教以及赫尔辛基大学Tuukka等教授提出的意见,展示了南大大气学子勤于思考、扎实研究、严谨认真的科学态度和独立科研的能力。报告结束后,Markku院士对大家的工作表示极高的赞许,并热情地鼓励“be proud of yourselves”,同时给出了很多重要的意见,为大家科考结束后整理工作成果指明了更清晰的方向。

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【图4】Markku院士点评同学们的最终报告

对于这几天高强度的科研训练,同学们纷纷表示收获很大,不仅通过与赫大教授和助教们的交流拓宽了研究思路,也通过自己的亲自动手实践更加熟悉了常用的科研工具和研究手段。在回国之后,大家仍将继续深入探索各组的研究内容,相信这三组凝结了许多人智慧与热情的工作,一定能有很多有意思的发现。

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彩蛋:北纬61度的森林生活


科研训练之余,科考团队也在站上体验了很多北欧特色生活。居住在有近百年历史的同学们亲切地称之为小木屋中,品尝具有芬兰特色的美食。桑拿初体验、湖上泛舟、钢琴弹奏、沙滩排球、森林远足、围炉烧烤等等活动,同学们在这里劳逸结合、拥抱自然、用心科研,创造了一段又一段宝贵的记忆。

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(同学们入住的小木屋)


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(北欧特色美食)

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(同学们在森林远足,课余时间同学们在弹钢琴)



湖边的小木屋里记录了自20世纪以来的印记,无数来访的学者和教授们在此留下了足迹。在科考团队进行科研训练时,Markku院士正好在此举行与SMEAR II站海量大气观测数据处理的会议,众多的世界顶级科学家齐聚于此。在这里,周围是随处可见的大气观测器,路上集聚着讨论地热火朝天的教授们,浓厚的科研氛围感染了科考团队里的每一个人。

本次科考的芬方带队老师Joni在科考团队临走前,真诚地祝福大家:“You are very impressive. I do hope and welcome some of you will study in Helsinki latter.”。回想起Markku院士在报告最后对大家所说的“You should be proud of yourself”,每个人的心中都充满了自豪感和满足感。

在这次科研训练中,各个小组成员之间紧密协作、共同努力,不仅顺利完成了科研报告,更结下了深厚的友谊,在那座承载了无数科学家梦想的小木屋里,留下了一个个属于南大学生的美好故事。

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责任编辑:刘娜

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