带你认识上海天文台的金双根研究员

[ 录入者:数星星的猫 | 时间:2014-08-14 15:50:11 | 作者:户万 | 来源:科学中国人 | 浏览:9821次 ]

今天翻到2012年11月份的《科学中国人》杂志,竟然很巧合地看到了有关上海天文台研究员金双根的报道。金双根,只是传说中听到过,却从来没有见过。传说中的他,科研做得很棒,工作很勤奋,辅导学生很给力,一年发表文章众多,而且级别相当高。这次有幸在两年前的媒体报道中看到对他的介绍,更觉得“一份耕耘一份收获”,也特别想和天之文的朋友们分享下这篇文章的主要内容,所以转载下这篇文章的大部分内容。

原文报道:http://202.127.29.4/geodesy/publications/Jin_2012SciChinese.pdf

金双根参观捷克国际GPS/GLONASS/GALILEO多系统GNSS观测站

童年的他

在古代,伟大的旅人常年辛劳奔波,用脚步梳理着每一寸大地,历经艰难险阻,才能绘制一份真实的地图。今天,空间大地测量与遥感技术目光如电,空、天、地一体,感知着广袤大地上的一切,为我们获取地理信息增添了“利器”,使我们的目光更远大而深邃,使我们的足迹抵达古代世界不可想象、不能涉足的地方。当然,小时候的金双根是不知道这

些的,但每个人对大地与空间的感情都是与生俱来的,就像如今他依然自豪地说自己是农民的孩子,似乎这样更能突出他与大地的亲密关系。小时候放学回来下地插秧是他印象最深的事情,赤裸的双脚陷入水田的泥中,稚嫩的双手把稻秧一棵一棵插进土里。汗水流下,滴入田里,他俯向大地的脸,是灿烂的。也许幼小的他还不能体会,这是因为哺育万物的大地,永远孕育着生机,蕴藏着希望。

大学时的他

直到上了大学,他才对大地有了理性的认识。1995年,考入武汉测绘科技大学学习的金双根发现自己彻底与大地分不开了。作为测绘专业的学生,背着沉重的仪器,到野外进行勘测是常有的事。对于从小干农活的金双根来说,这些丝毫难不住他。他思考得更多的是,如何把握难得的大学时光,让自己快速地成长。综合素质的培养是他对自己的要求。老师和同学有目共睹的是,即使他的考试成绩不是名列前茅,但他学习善于融会贯通和联系实际;即使刚入学时,他一跟人说话都会脸红,但很快,他就成了学校社团的活跃分子,还积极走出校门参加社会锻炼。赞美之声随之而来,而这背后,只有他自己知道,只有坚持与勤奋是他看似“一帆风顺”的最大“秘诀”,他笑言,这叫“不打无准备之仗”。比如英语,中学在农村学校学的那点英语底子一到大学就捉衿见肘了,尤其是口语。怎么办?唯有迎头赶上。听英语的录音机当时对于他来说是遥不可及的奢侈品,他只有在每天晚自习结束后、周末和假日,坚持不懈地学习英语。正是凭着这样的努力和执着,他成了当时大学英语六级考试学科年级中唯一的通过者。四年,对于没有理想与目标的人来说,转瞬即逝,而对于金双根来说,无疑是重要的时光,他从这里踏上了他的梦想之旅,奠定了今后从事科学研究必不可少的基础:远大的理想、坚毅的性格、活跃的思维。踌躇满志间,他为自己确定了新的目标——考研。

研究生时代的他

1999年,金双根顺利考入中国科学院上海天文台攻读研究生。这时,一项新的测量技术闯入了他的视野——GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称,最初是指20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。由于G P S技术所具有的全天候、高精度和连续观测等特点,作为先进的测量手段和新的生产力,G PS已经或正在取代经纬仪和激光测距仪为工具的常规地面测量技术,给大地测量带来了一次彻底革命,并且已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。

敏锐地抓住这个研究热点,金双根调动起了自己的智慧和潜能,全身心地投入研究。2001年,还在读研二的金双根就开创性地提出用G P S测量大气和电离层延迟,改正合成孔雷达干涉测量(I n S A R),而这是刚刚起步不久的雷达技术,他的科研能力令人惊叹。2003年,金双根以优秀的成绩和丰富的科研成果成为上海天文台第一个仅用四年时间就完成硕士和博士学业的学生。在这期间,他发表了多篇包括国际《Journalof Geodynamics》和《中国科学》在内的高质量论文,提出的很多见解都具有创造性,引起了学术界的高度关注。

博士毕业之后,2004年,怀着走上国际前沿的信念,金双根开始了持续近七年的海外之行。澳大利亚、韩国、比利时、美国,加上奔赴世界各地的访问、交流和讲学,七年里,他像一个不知疲倦的旅人一样,把足迹留在了世界的各个角落。在国际的大舞台上,他专注于卫星导航与定位、卫星遥感与气候变化和空间行星探测与动力学等领域的研究,逐渐地崭露了头角,一颗新星正在冉冉升起。

他的研究领域

代替脚步和钢尺

金双根通过深入研究对地观测技术理论、算法、模型和观测资料,电离层延迟修正及其跳动与固体地球活动耦合,参考框架建立与维持,地表微小形变和流体质量重新分布高精度监测与研究,以及它们之间相互作用,取得了多个方面的创新性科研成果,对高精度G P S导航定位、基础测绘、时空基准、大地测量科学、空间环境和气候变化等研究与应用具有重要价值和意义。

——深入研究GPS定位原理。

——精确提取GPS大气总延迟和挖掘其新的应用

——深入研究参考架理论、实现和维持

——利用卫星重力测量获取精细全球海洋与陆地水循环及其气候异常信号

监测自然灾害

地球表面形变、流体质量迁移、内部过程以及地球系统各圈层相互作用,如大气、海洋、陆地和固体地球等,这些与地震、海啸等自然灾害孕育密切相关,直接影响人类生存环境。人类至今仍然无法准确预报地震,目前国际上通常用地震仪和地表位移探测仪估计地震破裂和能量,但这些传统探测仪受时空分辨率和精度等因素限制以及缺少近场实时观测,因此无法准确估计地震前兆和孕育过程其释放传播特征。“大气观测或可提供一种手段。”

金双根说,“地震和海啸等传播会引起地面上空大气波动,从而引发大气扰动。”他利用G P S观测资料获得2008年汶川8级地震的电离层扰动及其传播方向和速度,并与地震仪得到的破裂结果基本一致,主要是由地震破裂后引发大气声波和重力波向上传播,引起电离层扰动。同时在主震期间,G P S也观测到同震对流层延迟异常,主要在天顶干延迟(Z H D)上,这与地面并置G P S站气压仪观测到由地震波传播引起的大气压变化相一致。从而进一步论证了地震发生激发大气声波和重力波从地面向高层大气传播,引起低层大气质量和高层电离层电子含量变化。

在2012年5月召开的“第三届中国卫星导航学术年会”上,金双根在国际上首次提出了G N S S大气地震学,为监测和预报地震提供了新的可能。同时,他也强调,由于真正同震电离层异常信号很难分离,特别是地震前异常仍存争议,因而大气和地震耦合机制还有待进一步研究。为此,金双根倡议国际同行利用大气探测手段,进一步研究和认识地震破裂前后细节和产生机理,发展G N S S大气地震学,共同解决地震预测难题,并进一步让空间大地观测技术成为监测地质灾害的主要手段之一,为人类的生产、生活、科研和各种经济活动服务。

探测空间和行星

当前人类面临全球变化、资源短缺、自然灾害频繁等,以及生命起源和地球形成等一系列疑难问题,这些问题不仅与地球本身有关,更与太阳系形成和演化息息相关,同时人类生存空间也需要向外空拓展。空间大地测量技术同样是探测空间和行星重要手段,如无线电掩星、激光测距、磁力计、电场测量仪和雷达等。

金双根利用行星探测器资料精确获取月球、火星和金星表面地形及其空间环境特征,如行星大气和电离层逃逸到宇宙空间,这对探究行星水散失过程和探索可能的生命具有重要的作用。同时,他也为我国“十二五”期间正在进行的空间探测和深空探测发展规划论证,开展火星探测,以及后续金星和小行星空间环境探探测等,提供理论支持和新的科学目标,这些工作都对国家需求具有重要意义

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