【留美航标】遥望地球模拟未来——宋从和教授谈人与环境的关系

宋从和现任美国北卡罗来纳大学教堂山分校地理系教授、副主任。客座华东师范大学紫江讲座教授,上海市“千人计划”讲座教授。主要研究领域包括:地理学和生态学,主要研究方向是环境遥感、生态模型和人与环境交互关系。他的主要科研成果体现在利用遥感数据提取地表生物物理参数,陆地生态系统能量、水分、碳通量模拟模型,以及土地利用,土地覆盖及气候变化对陆地生态系统功能的影响等方面。曾任 IJPRS(International Journal of Photogrammetry and Remote Sensing)副主编,现任该杂志编委。多次被美国宇航局及自然科学基金聘请为专家组成员。主持多项美国国家自然科学基金、美国国家宇航局、美国林务局的科研项目。2006年获得美国宇航局青年基金奖(NewInvestigator’sProgram Award),多篇科研论文在国际权威杂志上发表。

2017年圣诞节当日上午,刚从中国讲学回到北卡教堂山的宋教授如约在办公室等候采访,我们与宋教授聊起这个可谓“上天入地,通晓过去与未来”的专业。

宋从和教授

地理系干什么,怎么干,谁来干

航(刘航):宋教授,感谢您牺牲节日的休息时间接受我的采访。请您先给我们科普一下,地理学究竟是研究什么?

宋(宋从和教授,以下简称“宋”):地理学主要研究的是地球表面的空间现象,也包括地下浅层的空间现象。这些表面的空间现象既包括人文现象,也包括自然现象,比如说:为什么人会从一个地方到另外一个地方去? 文化的差异, 交流的需要,这些都属于人文地理。那么同时,还有植被、水文、气候等空间的现象,这就是自然地理了。

很多人对地理学都有着比较狭隘、朴素的认识,认为地理系就是“画地图的”,一说起地理,就想起来“哪个国家的首都在什么地方”等内容。

其实地理学研究的内容非常广泛,但常常有人把“地理”和“地质”搞混了。虽然这两个专业的界限也的确是比较模糊,但同时它们又有很大区别:地质主要是研究地下的内容,比如岩石、地壳、地震、火山等。

老井,是 UNC 校园,乃至整个北卡州教堂山市的地标,已经有 200 多年历史

我的主要研究对象是植被。在不同自然环境条件下,有不同的植被。它随着空间的变化而变化,所以植被的空间变化属于地理学研究范畴。我们知道,整个地理学科的研究就是从纯粹的人文地理,通过不同程度地与自然地理交叉,逐渐过渡到自然地理。这就是我们所说的“地理学连续体”(GeographyContinuum)。正是由于 Geography Continuum的存在,我们这个系能够给学生最大限度地提供交叉学科的教育。我们系里的教授,有研究宗教的、经济的、移民的、环境与健康的、气候的、水文的,还有搞政策研究、人与自然交互作用研究等的,涉及内容非常广泛。

航:有些我能懂,有些光听您介绍概念恐怕一时还很难理解。请您具体说说,比如您的实验室,现在主要在做哪方面的研究?

宋:我们目前主要做两件事:一是遥感,二是生态模型。利用遥感去提取地表变化的信息,比如我们的城市在发展,发展到什么程度?在什么地方发展?都要依赖遥感技术把这些信息提取出来。

遥感实际就是在太空里给地球拍照片!遥感拍摄,跟我们日常用相机拍照片的基本原理一样,但普通照相机只能在可见光波段拍摄,而遥感仪器则可以在人眼看不见的波段拍摄。好多东西用人眼看都是一样的,但如果从不同的波段看, 就有了明显的区别。所以,从太空拍摄的遥感影像比我们普通相机拍的照片信息量更大。

航:我是搞摄影出身,我们知道曝光是时间和感光度的关系,可是您说人眼都看不见的,那怎么拍摄呢?

宋:人的眼睛只能通过太阳光谱中的可见光来观察世界。其实太阳光谱很宽,可见光之外的太阳光我们的肉眼是看不见的,但我们可以用仪器去通过阳光中的其他光谱观察世界。这样,很多地表上我们人眼看不到或看不清的东西,我们就可以利用遥感仪器在其他光谱里观察,给它分清楚。

航:一方面视角不同,是从太空里往地球看;另一方面,它所可见的也非我们肉眼所能及的,这个就叫卫星遥感?

宋:对的。我们在地面拍照片的时候,如果要拍比较大的对象,一般需要退后到距所拍照对象比较远的地方。但如果你要拍的对象是相当大的面积,甚至整个地球,那要到哪里去找这个地方呢?遥感数据可以通过飞机获取,就是我们所说的航拍。航拍地面上的一定范围是可以的,但如果要照全球,就必须把视角拉高到太空里面去。把相机放在卫星上,这样就可以拍到整个地球,而且可以不断地拍摄。

到现在为止,卫星遥感已经连续拍摄地球几十年了。因此,现在我们如果要去研究某个城市几十年里的发展变化,只要把以前拍摄的照片调出来,就可以提取出城市发展的时空规律。

航:好神奇,原来宇宙里每天都有一只眼睛盯着我们“偷拍”。那么我们生活的城市几十年前的样子都能从“宇宙里的那只硬盘上”找到喽?

宋:不仅是城市,农田、森林、湖泊等都在不断变化,卫星遥感都在忠实地记录。

航:原来我们搞纪实摄影的天天叫着“不让历史留下空白”,真正这项工作是让你们科学家,还有天上的那只眼睛做了。

宋:哈哈,这是个形象的比喻。我的遥感研究主要包括两部分:一部分是研究城市的时空变化;另外一部分是森林的时空变化。我们的拍摄是用于科学研究的,真正纪录时代人文的影像还要靠你们。

航:您研究的范围主要是亚洲?中国?还是着眼全世界?

宋:这要根据不同的项目而定。目前我们研究的是着眼全球的城市和森林变化。

航:听您这么说,我想国内的读者最关心的就是像北京、上海这样的大城市,发展这么快,城市病咋解决,还有雾霾的问题……我初到北卡时,感觉这里的人是客体,主体反而是森林。

宋:你说得对。我对中国近年来的空气质量有亲身体会。记得 2008年北京奥运会及随后的一段时间,北京的空气质量最好;后来逐渐恶化,大概是在2013年,空气质量达到最低点;最近几年又有了明显的好转。城市病和雾霾问题是现代社会所面临的重大环境问题,想要得到改善是个系统工程。首先在城市发展重大决策上要有环境意识,增加城市绿化有利于减缓城市热岛效应、减少噪声、吸收污染,可以提高城市环境质量。另外,减少废气废水的排放是减少雾霾、改善环境的关键环节。再有,是要教育公众提高环境意识,如果每个公民都有这方面的意识,那么我们的城市环境肯定会有很大改善。

航:您的研究对环境保护也有直接的意义?

宋:是的。我研究植被一个重要手段就是借助遥感技术来提供地面信息,这种方法完全克服了传统人工野外植被调查的局限性。卫星遥感可以在短时间内收集大面积,乃至全球的连续无空缺的地面植被数据。这些数据可以给环境保护提供大量有用的信息,也可以对环境保护的效果提供评估。

通过利用历史遥感数据,我们还可以研究过去的植被情况,它为我们呈现出动态的信息。我们进而可以判断某个地方在相当长一段时间内是否一直是森林。如果是森林,我们还可以进一步分析它的生长状况。更深入地研究,我们甚至还可以提取某一片植被一共长有多少叶子的信息。因为叶子是植物光合作用的器官,叶子吸收大气中的二氧化碳和土壤中的水分,合成碳水化合物。这些碳水化合物为其他所有生物学活动提供能量。所以如果我们知道有多少叶子,我们就可以知道植被每年能从大气层吸收多少二氧化碳,产生多少有机物。这也是植被减缓全球变暖的原理所在。所以遥感也可以为保护森林、增加绿色碳汇提供支持。

航:难怪说光合作用是一切生命活动的基础。但想想你们从遥远的太空看到地上植物生长的一片叶子,再计算出这里发生的过去未来,实在太有趣。您这个实验室成立多久了?

宋:聊到这个,我们得先说一下中美对实验室的概念和运行机制都有哪些不同。

在美国,往往一个教授所领导的研究团队就是一个实验室。它是一个研究的独立个体,也就是说这个实验室的研究方向、内容、人员结构等都由这个教授来决定。当然,学校对每个教授的研究也给予很多支持。理论上说,每个教授就是一个实验室的领头人。所以我的实验室就成立于我任职的那一天,即 2001年7月 1日(只不过刚开始的时候只有我一个人)。有人就直接称我这个实验室为Song Laboratory(宋从和实验室)。

美国大学里教授运行科研的经费一般需要自己去写项目申请争取,比如向国家科学基金申请等。所以可想而知,申请经费做研究的人必然很多。科研经费都是通过竞争得到的,申请的关键在于你的研究能否得到 3~5个匿名同行的高度认可。你的研究申请书一定要有前瞻性和创新性,这样才有竞争力。这个过程也是推动整个科学进步的巨大动力。

航:您这个团队里现在有几个中国人,几个其他国家来的人?

宋:2017年 5月我的实验室毕业了三名博士,其中有两名美国人,一名中国人。2017年秋季又招了两名博士生,一名来自尼泊尔,一名是从中国武汉大学来的。先前我们这儿已经有一名武大来的博士生,所以现在还有三名博士生。另外还有两名博士后,一名是 2017年 5月博士毕业后继续在我这做博士后的, 另外一名是中国科学院的博士,他在读博期间,是我的实验室联合培养的。

退耕还林,卫星记载着中国发展的成绩单

航:您能具体说说您从事的地理方面的研究,究竟是怎样影响我们普通人生活的吗?

宋:好的。从 2013年开始,美国国家科学基金资助我们做了一个比较大的项目——“中国退耕还林对社会和自然生态系统动态的影响”。我们知道,“退耕还林”涉及老百姓把农田转变回森林,这直接影响到他们本身的生计。“退耕还林”的初衷是为了防止水土流失,这是一个生态环境工程,所以这样一个国家的政策,对自然环境、人文环境都有非常重大的影响。

航:这个研究方向听起来很有正面意义!我们以往的意识里,美国政府的基金,支持华裔科学家来进行研究中国政府正面推进政策的项目,似乎不太常见。

宋:哦,这也是我个人做这项科研的一个初衷。我到美国以来,多年当中目睹了中国的发展,以及西方对中国的态度。环境问题上,发达国家一直都在责备中国。中国做出的成绩,在西方国家眼里从来都是看不见的。“中国每年用煤多少,向大气层中释放多少二氧化碳……”这些东西都挂在他们嘴上。可是中国政府力主的退耕还林,这是一个非常伟大的工程,每年新增的林地面积,吸收的二氧化碳,直接惠及全球生态。

航:您先具体给我们讲讲这个项目,还有它的意义,补补课。因为对我们, 特别是生活在城市的老百姓来说,我们只知道以往在北京,一说到“三北防护林”,就谈对农民的意义等,只了解一些表面现象。

宋:根据我们的调查研究结果,退耕还林工程中国政府做得非常成功。这个成功很大部分是搭了中国宏观经济发展的便车。退耕还林主要是让老百姓在坡地上容易导致水土流失的农田里种上树,然后国家按种树的面积给予补助。第一期补助:在长江流域一亩地每年给 230元。在黄河流域一亩地每年给 160元,共补助 8年。这个补助差异主要是考虑到长江流域与黄河流域农田的产量差异。总之,老百姓的田不再种粮食了,农业收入减少了,那么这个补助能不能弥补他们不再种粮所带来的损失?这直接影响到政策推行顺利与否。再有,一开始国家跟农民签的合同是 8年,后来发现这还不够,就又延续了 8年。但延期期间的补助减少了一半。退耕还林以后,农民对这些农田基本上不需要什么投入就能拿到国家的补助。如果他们把剩余的劳动力用来通过其他途径增加收入,这对消除农村贫困也有一定的帮助。

航:您说退耕还林工程搭了中国经济发展的便车,说白了是不是现在农民拿到这个钱,反而不用种地了,地也都种上树了,就大量地去城市里打工去了?

宋:是这样的。如果中国的宏观经济不好,城市里没有就业机会,那退耕还林能推进到什么程度很难说。农民到城市打工去,他不会因为国家补助的减少或不再给补助而把树砍掉。因为种田钱赚得少,在城里打工更赚钱。我们研究发现,退耕还林确实显著地加快了农民进城务工的步伐。随着中国经济的发展,农村到城里打工人口数量是在增加的。我们调查的时候,在同一个村子里面抽样,有些人家有退耕还林,有些没有。我们看到这两类家庭进城打工的趋势都是加强的。但是有退耕还林的家庭,进城打工的比例显著高于没有退耕还林的家庭。所以我说这是搭了中国经济发展的便车,也就是说城市有了这样一个劳动力的需求,给农村人提供了就业机会。如果城里没有这么多劳动力的需求,那么退耕还林造成劳动力闲置,不进城务工,闲散在农村,就相应地会引发一系列社会问题。

航:中国的退耕还林政策是怎样一个由来?

宋:你还记得 1998年的大洪水吗?其实在那之前,1997年,是全国范围内的大旱,黄河断流了 267天。1998年的大洪水,如果跟 1954年那次洪灾的降水量相比,1954年的降水量更高,降雨时间更短更集中,但却没有出现像 1998年那样大的灾难性洪水。

航:为什么?

宋:很显然,是因为雨水降到地表上以后,土地持水量减少,不能藏水了, 所以才导致洪涝灾害。

中国是个人口众多的国家,粮食短缺是困扰中国几千年的社会问题。新中国成立以后,百废待兴。一方面,我们需要粮食养活人口,于是大量开荒种地,很多农田都发展到坡地上。这些农田产量低,而且导致严重的水土流失。另一方面,新中国成立以后相当长的一段时期,我们国家的森林经营以生产木材为目的,导致森林资源枯竭,土地退化。这样的土地资源利用方式持续了很多年。到了 1998年,土地水土保持的能力已经大幅度退化了,所以才有如此大的旱涝逆转形成灾害。当年那场连续性的干旱和洪水灾害给中央领导人的震撼比较大。

我记得当时《人民日报》发布过一篇评论员文章——《安民兴邦的大事》。当时,我们国家经济发展和过去相比已经相当不错,也解决了困扰中国几千年的温饱问题。1998年洪水以后,朱镕基总理到西北去考察,发现了水土流失的原因,就跟当地政府商量让老百姓不要在这些坡上的田地种粮食了,改种树,以保持水土。老百姓以前收多少粮食,国家给补助多少粮食。这就是后来的退耕还林工程。所以,第一年的时候,还真的是直接给的粮食。后来为方便起见,粮食补助改为现金补助。

中国退耕还林项目一开始是在四川、甘肃、陕西三个省实验了三年,取得了初步经验后,到 2001年在全国推广,成为国家政策。

航:看来历史数据是可以帮助科学家判断,进而直接指导宏观政策制定的有力依据。比如 1954 年洪水的数据就是你们这些研究地理的科学家在记录的, 对吧?

宋:水文记录是国家的一项基本国策,对国民经济发展有重大指导意义。科学家们主要是使用这些数据。过去的水文数据对各大河流的水位都有明确记载。把 1998 年的水文数据和过去的记录一比较,就一目了然了。

航:我这个年龄的人对 1998年大洪水都有清楚的记忆:江泽民总书记在大堤上的总动员,朱镕基总理对豆腐渣工程的责骂,封堵决口时解放军战士的橘红色救生衣……

宋:教训很深刻,但灾难往往带给我们反思的契机。我们最近的研究发现, 从大的历史维度来看,某一特定时期的灾难客观上有利于国家宏观政策的修正。如果没有这个灾难,那么我们可能还不会调整宏观政策。从之前单纯追求粮食产量和木材生产为目的的经营方式,向现在以改善环境为主的方式转变。

这个政策延续到现在,被习近平总书记提高到一个新的战略高度,生态文明成为中国发展的重要衡量标准之一。

航:这是科学家要做的良心事业!你们关注退耕还林,肯定把很多中国经验和发展成就展示到了世界舞台上。

宋:的确,中国的这个研究项目,也是我第一次对人文方面进行如此深入的研究,此前的研究主要都是基于自然地理方面,做对环境影响的研究。

航:既然是这么有针对性和实践指导意义的研究,那么学生如果有幸进入您的实验室,具体要做什么呢?

宋:主要是在我的指导下进行一些具体的工作、学习、研究,还要进行一些实地调查,在这个过程中不断提高自己。我们这个项目从 2013年开始,分别在安徽六安市金寨县和山西的吉县各设了一个研究点,刚好代表着这两个流域的基本情况。

这项研究目前已经接近尾声,2018年 7月就将正式结束。当初的研究目的就是认识退耕还林政策对老百姓生计、生态环境的影响。现在看来,已经达到预期效果。

航:这个效果将会体现在国际权威学术刊物上吗?都有哪些主要内容能给我们透露透露吗?

宋:四年研究下来,从人文角度来说,老百姓对退耕还林的效果和实施过程很满意。为了保证我们研究结果的客观性,我们先到村委会,把整个村农户户主的名字拿到,然后在里面随机抽样,这样每个农户都有均等的机会被抽到调查。我们按每个村来走,找当地的村委会帮我们找被抽到的农户家。我的学生(在我实验室读博的中国人)再带着当地我们请来帮忙的国内学生,花了三个暑假的时间,对农户进行调研。主要是围绕退耕还林对他们生产的生活影响进行采访。单安徽一个点就调查了 481户农民,每户都要花一个多小时的时间。有时候还要花很长的时间才能到达农户家。数据真正来自一线,是最鲜活的农民心声。

航:科研人员偶尔也要客串一下记者。

宋:你们更专业,我们更专注。从森林植被的角度看那就更明显了,从 2000 年到我们统计截止时,退耕还林政策使中国的森林覆盖率增加了 3%。我们国家国土面积很大,3% 就已经是很大的面积了,为全球环境作出了非常大的贡献。我们可以通过卫星影像,定量化地计算出中国的新增森林一年究竟多吸收了多少二氧化碳。

航:我还是有些好奇,你们终归已经算是“外国科研团队”,那么回国做这么深入民间的调查走访,有什么不方便的地方吗?

宋:哦,这个立项得到了中国国家林业局退耕办的大力支持。不仅没有不便,还为我们提供了很多方便条件。因为他们也认可这项研究的重大意义,不仅能体现退耕还林工程的生态学和社会学效应,而且也间接地对中国的这项政策在国际上做了一个宣传。不做这些工作,人们往往意识不到退耕还林有这么多好处。

同时美国之所以支持我们研究,也是因为“科学无国界”的理念。我们的研究结果具有普遍意义,不仅对中国,对其他发展中国家实施类似工程都有参考意义。从这个角度而言,美国科研政策是很开明的。

航:这就是所谓“双赢”,真佩服您当初选题立项时的眼光!

宋:取得成绩是值得欣慰的。但看看我们中国自己的科研立项,目前重点还主要是集中在国内,由国家出资让科学家到国外去做研究的还不多。美国的情况,拿我们系来说,我们的教授研究涉及的地点除了美国之外,还广泛分布在南非、马拉维、刚果、越南、泰国、孟加拉国、印度、厄瓜多尔、巴西等国, 足迹几乎遍布全球。中国要提升软实力,向科研大国迈进,还有很大提升的空间。

航:在研究中国退耕还林这个项目之前,您还做过哪些这方面的项目?

宋:此前,我也有另外一项美国国家科学基金支持的项目,是研究北卡当地植被变化对生态系统的影响。

在 2017年 1月,我从美国宇航局拿到资助开展另一个项目,名称是“土地覆盖 /土地利用变化和气候变化对美国东南部植被生产力的影响”。

这个项目是研究美国的。我们都知道现在全球气候在不断变暖,主要的驱动力就是人为释放的温室气体(二氧化碳为主)过多。但是植被通过光合作用吸收二氧化碳的过程,可以缓冲气候变暖的速度。主要的植被就是森林,森林面积增加,生长速度增快,可以储存大量的二氧化碳。美国东南部是森林覆盖率很高的地方。土地利用变化包括城市化、森林采伐、森林更新和扩展,结合气候变化, 这些对该地区植被吸收二氧化碳的能力都有很大的影响。这个项目要做三年, 2017 年是第一年。

航:略显狭隘地说,多希望您这样的科学家能更多地拿到研究中国的立项, 用这边更强大的科学技术为中国的发展服务。

宋:其实选择这个课题在美国实施除了方便、数据资源丰富以外,还有一个原因,就是美国宇航局禁止在中国做研究。禁止跟中国学者、科学家合作。这其实也是一种变相的排外歧视。有些议员,他们在拿中国说事儿,是拉政治资本的一个相对简单的方法。这也给我们的科研,特别是中美合作研究,造成了很大的不便。

生态模型,可以预知的未来世界

航:咱们把视角再推远些,请您给我们介绍一下地理系其他的研究方向。

宋:如我前面所说,地理系的研究包括从自然到人文的各个领域,范畴相当广,研究地点更是遍及全世界。

我个人主要是借助卫星遥感和生态模型这两种方法为手段,研究土地覆盖、土地利用变化和气候变化对陆地生态系统功能和服务的影响。上面我们说到的卫星遥感影像主要是提供地面的物理条件,比方说这块地方是森林、草地,还是其他什么的。但是如果要具体知道这片林子一年因为光合作用究竟吸收了多少二氧化碳,那就必须借助另外一种手段才能实现,这就是生态模型。

航:这是您研究的另外一个主要方向。

宋:是的。所以我的实验室名字就叫“RemoteSensingandEcological ModelingGroup”(遥感与生态模型研究组)。

航:生态模型究竟是什么?

宋:生态模型实际上是一个基于生态学原理的计算机模型,模拟生态学过程。比如我们观测一棵树,我们依赖这个树种的生长规律和环境条件可以推算出一年时间里这棵树能够长多少,这个生长规律就是生态模型。但是,要推算这棵树这一年能长多少,我们还必须要提供一些条件。不能说什么信息都没有就直接让我提供任何一棵树任何一年的生长数据。如果你告诉我这棵树的树种,具体有多大,长在什么地方及其气候土壤条件,那么我可以借助生态模型算出今后某一年这棵树在这地方究竟能够长多少。所以遥感就是给你提供这些植被条件的工具,再加上气候的数据,我们就可以用生态模型把这个地方未来植被光合作用所吸收的二氧化碳量给算出来。同时,我还可以算出支持这里一年植被生长需要多少水。如果知道植被生长需要多少水,那么我们就知道河道里有多少水了。因为一个地方的降水主要有两个去处:一部分是蒸发了,一部分是流到江河里去了。这就是基于物质不灭定律的水量平衡模型。

航:你们提供的是一整套自然界看不见的规律。你们给它具体化、物态化了。

宋:是的。

航:您这么一解释我就明白了,这与设计师画的和建筑师搭的实物模型其实有类似的地方。

宋:我们的工作有类似之处,生态模型就是把生态系统是怎么工作的这个过程相对完整地用数学公式表达出来,然后放到计算机里运行,以此来认识生态系统,预测生态系统未来的变化方向。

航:那么这套模型还可以指导其他学科和人类的很多活动呀,比如这个地方我们要架桥、那个地方我们要迁徙人口等,都得有一个模型给我们演一遍出来才有说服力。

宋:你说得对,模型非常有用!比如说对政策的引导,推演出的结果可以为政府制定政策提供依据。依靠模型可以做实验,告诉我们应该采取什么样的政策,对生态环境有什么影响。很多实验在现实中是不可能做的,但是我们可以借助生态模型在计算机里面做。这是模型的一大好处。

比如全球气候在变化,我们都担心二氧化碳的浓度马上就要翻倍了,那么之后的气候条件是什么样的?这个实验在实际生活中我们是做不出来的。我们不能把大气中二氧化碳的浓度加倍来做这样的实验,但在计算机里面借助生态模型就可以做。

2015年,全球 100多个国家达成了《巴黎气候变化协定》(以下简称《巴黎协定》)。《巴黎协定》里一个重要的指标就是要把全球气温上升控制在 2℃以内, 气候变化才不至于对人类生活造成非常巨大甚至是灾难性的影响。这个指标也是从模型模拟得出来的。

航:科学家利用卫星遥感得出的数据,再利用计算机推演出模型,就能模拟出大概一百年后,如果要保持在某一个温度,地球上现在必须把碳排放控制在一个怎样的范围内,是这样吗?

宋:是的,这个工作正是生态模型比较典型的一种应用。这么多年下来,我感觉到我们做的科学研究与政策制定和大众的普遍认知还存在很大的脱节。要政府明白科研的意义、要老百姓懂得和配合,还有很长的路要走。

航:我们做传媒的就有义务把这些认知的鸿沟尽可能弥合。您刚刚给我举例子,我才恍然大悟,原来像我们经历过的 1998年的大洪水、2008年的汶川大地震等,灾后的很多数据都是你们科学家算出来,然后提交给政府,最终落实到政策的制定实施上的。这个不去深入了解和思考肯定不清楚。

宋:我们的科研成果公开发布后,对各国政府制定相关政策都可能产生影响。像中国这个项目,相关的成果,我还会直接给到国家退耕办一份。

地理系招什么样的人,要培养什么样的人

航:我了解您大概从 2008年开始,比较频繁地来往于中美两国,和安徽农业大学、华东师范大学都有教学和研究方面的合作,还入选了上海市的海外专家“千人计划”。可以说您对国内的高校、学生、学术环境非常了解了。那么我想知道,基于目前国内学生的现状,您认为什么样的学生可以来 UNC,报考您这个专业?

宋:我们欢迎所有有理想、有抱负,并且对地理学感兴趣的学生。虽然地理学是一个交叉学科,但传统上地理学算是文科。在美国,学科变化很快,随着自然领域研究的发展,地理学里自然科学所占的比重越来越大。但目前为止,我们的毕业生拿的学位还是文学学士(BachelorofArts)。目前美国有一些大学里的地理系同时设有理学学士(Bachelor of Science)和文学学士两个学位,学生拿什么学位要根据他进入专业以后具体的兴趣方向和选课情况而定。

航:这个就跟我采访的社会学系蔡泳教授的研究有些类似,都是在人文学科下面又交叉其他的研究方法。

宋:对的,我们研究问题也要用到类似大数据等手段。地理学的研究手段可以归纳为两种:一种是定量的(quantitative),用数字说话;另外一种叫定性的(qualitative),就不能单纯说是数字的问题了,有些东西不是 1、2、3、4、5能够解决的。

航:高中生如果感觉自己喜欢地理,就可以报考你们专业到您的工作室来? 

宋:可以。但说到招生,还是略有些遗憾,因为目前北卡大学地理系国内来的本科生还没有。我的实验室主要还是培养研究生,实验室目前有三名博士研究生,两名博士后,还有两名国内来的访问学者。

航:看来要想到您的实验室里搞研究之前还得在外面打好本科的基础。那您现在的学生们具体的本科、硕士之类的学术背景都有哪些?

宋:他们背景也有很大的差异,大多数是遥感、地理、环境或生态学出身。以前还有个学生是学英文的,纯文科的学生。理论上到我的实验室来,要有生态环境或者遥感方面的背景。

美国大学生社团活动异彩纷呈。为了宣传某一个主题,学生们甚至把动物带到校园里

航:未来想来地理系,或者说您如果在国内挑选学苗,这个人需要具备怎样的基本素质?

宋:勤奋是最基本的,另外要具备独立思考能力。这两点最关键!中国的学生,能够上大学,特别是重点大学的,都很聪明,智力方面都挺不错。但我个人感觉,从中国招来的学生,最担心他们独立思考与创新能力方面的欠缺。往往是指一步,走一步,不告诉他,下一步他就不知道怎么走了。因为在做研究这件事上,好多时候我们在研究之前,都不知道前面是什么,也不知道如何去走。这个只能在过程中自己不断摸索,不断发现问题、解决问题,调整挖掘新的东西。不具备自主前进探索突破的能力,那么未来很难成大器。这是个普遍问题。

航:再具体一点,比如您说之前您这儿还有英语专业背景的学生,语言的优势不用说了,那么他来了以后还是要补很多的课吧!

宋:对,他先在我们这边根据专业方向的不同,上两年的预科,打一个坚实的基础。在此期间,他还选上了我三门课,我对他也有了一个比较全面的了解。

所以尽管他之前是学英语的,但是非常聪明,也非常肯干,学东西很快,最后反而成为非常优秀的一个学生。

航:咱这个专业目前就业前景如何?

宋:环境问题是 21世纪人类面对的最大一个问题。所以说学生未来的就业除了在高校、研究所里搞研究外,相关政府部门以及企业很多部门都有这方面需求的岗位。我们的毕业生很受欢迎,政府部门,从县级开始,到州里,到联邦, 都有这方面的需求,所以说就业面非常广泛,前景也相当好。

我还知道我们系一个本科的毕业生,毕业后到环境法律方面的公司去工作。就是为这个公司提供环境方面的数据,以支持他们的诉讼案子。我们还经常收到很多公司招聘具有地理学背景人才的广告。

从崎岖到坦途,寒门学子搏出的路

航:您是 20 世纪 90 年代来的美国?那会儿出国留学和现在情况非常不同吧?

宋:对,我是 1995年来美国读博士的。我之前是在安徽农学院(现名安徽农业大学)林学系读的本科。毕业后到北京林业大学上的森林生态学硕士,师从贺庆棠教授。本来是想硕士毕业后直接到美国读博,后来因故毕业就留校了,那是 1991年。

航:在国内已经是大学教师,而且那个年代好像硕士在大学里已经够用了, 您还能有动力来美国读博。

宋:我出生在安徽农村。那个年代,国家分配工作。但是分配到什么样的工作,关系和背景都很重要。本科毕业要找自己喜欢的工作,还是很难。所以我就决定,自己给自己找工作吧,于是就考研。上研究生以后,我开始读一些国外的学术文章。那会儿做野外观测,我们是用一个手动的仪器观测。因为要做多点同时观察,靠自己一个人不够,头天要把这些仪器调整好,找当地的临时工,培训他们怎么去观测这些数据。第二天去观测,一小时观测一次,观测温度的精度在0.1℃上下。这还是在临时工比较认真的情况下才能达到的精度。但我在期刊里看到国外的自动观测仪器,是一秒钟观测一次,精度比我观测的高一个数量级。这个差距太大了!

所以我读完硕士以后就非常坚定地想要到国外读博士,我要接触先进的技术。同时我也清楚地意识到,我这样一个从农村出来的学生,没有背景,很难顺利实现自己的理想。这更加坚定了我去国外学习的决心。

航:来到美国就是学习遥感?

宋:一开始我是在密歇根理工大学上学。刚开始还不是很顺利,读了两年, 我的导师突然走了,不再在那里工作了。当时我是学生,也不太明白是怎么回事,现在反过来想大概明白了,他可能是中期评估没有通过,终止合同了。虽然导师突然不干了,但好在我也算是在那里打下一些基础,特别是在那里我接触了遥感。我在国内从来没有接触过,到美国之后一下就被它吸引住了。我决定把遥感和林业结合起来,走交叉学科发展道路。密歇根理工的导师走了以后,我也顺势离开了那里,来到波士顿大学地理系继续攻读博士,师从著名的遥感专家Curtis Woodcock 教授。

航:您之前在国内,我们国家当时就完全没有遥感这方面的技术研究吗? 

宋:有的。只是当时我学习的方向不一样,所以没接触。到这儿以后,我感觉这个专业太有用了。当时(1995年)美国的经济特别好,找工作很容易,很多人到美国以后都改方向,比如像改学计算机的,学完了,马上就能找到工作。所以我也困惑了好长时间,我一直觉得我本科、硕士都是学林业,如果改了,根本竞争不过人家。那会儿我已经 28周岁了。对出来读书的人来说,这个年龄已经算不小了,不能改行从零开始。

航:从今天看来,您的坚持收获了回报。

宋:可以这么说。2001年毕业以后,我就直接应聘到这里(UNC)从助理教授开始,副教授(终身职),正教授。没有再走弯路,比较顺利。这边的研究环境非常好。

航:您当年过来时,语言已经不成问题了?

宋:英语,当时自己感觉不错。托福分考得挺高,但到这边来一说话,美国人听不懂。早期我上学是从农村出来的,我的家在安徽省庐江县罗埠乡金碾村宋庄,正儿八经是农民的儿子,我是真正在地里干了很多农活的人。当时我们农村没有比较合格的老师,英语老师更是没有正规学校毕业的。中学是学了一年英语,后来又不教了,很不正规。

航:能从农村走出来已经很不容易。但英语要想学好,的确是需要一定的环境支撑。

宋:当年我们初中差到什么程度你可能难以想象。我第一年没有考上高中, 我们学校一个都没有考上!我当时成绩是全校第一名。就是在这样的学校,后来我又补习了一年,第二年我们学校有三名学生考上了高中,我是其中之一,恰好达到高中录取分数线。

航:挺佩服您的父母,能在这样的环境下坚定让您补习读书继续考大学。 

宋:在农村,我当时如果没有考上高中就没有什么别的出路,而且当时我的

学习成绩挺好的,全校第一呀……所以家里当时也没有怎么限制我。再一个就是我的家庭原因,在我小学五年级的时候,父亲就去世了,母亲把她所有的希望都寄托在我的身上。我还有个哥哥,他一直支持我上学。

航:伟大的母亲和哥哥!设想一下如果他们不供您,或者第二年您又没有考上,那么没准就出去打工了,可能就没有现在的宋教授了,发展好了是个宋老板,要么就是个打工仔。

宋:是这样的。当时家里特别穷,在农村考上大学可是个轰动事件,可是当年(1984年)我接到录取通知以后,我家人谁也没敢告诉。这么大的事,说出去了亲戚朋友肯定要来祝贺呀,但家里没钱招待人家。

当时我的初衷是想上军校,这样不用给家里增加负担。可是体检的时候没有通过,我太瘦,体重不够。后来报了安徽农业学院(现名安徽农业大学),因为农业院校当时有助学金。当时上大学也很苦,主要靠助学金生活。好不容易熬到毕业,那个年代,大学毕业国家是给分配工作的。但还是那句话:工作好坏都看自己家的背景了。

航:您是怎样切实提高英语水平的呢?

宋:的确挺麻烦的,过来以后我发现在国内学了那么多年英语,其实连 26 个字母的发音都发错了,学的时候经常就是哑巴英语嘛。所以就干脆重新学习! 在我读博期间,我每天晚上大概要花 45分钟到一个小时时间在办公室里补习。直到有一天,我的导师 CurtisWoodcock(柯蒂斯·伍德科克)问我想不想当教授, 我说我想是想,但是英语不行啊。他说你英语挺好的,没问题。然后他开始给我机会,开会就把我带上,在会议上作报告,也给我机会在他的课上讲课。

因为我在国内林大工作时教过四年课,那么上几节课之后,马上找回了那种感觉。后来就到这边(UNC)来进行了第一次面试,竟然一次就成功了!当时我是觉得波士顿大学排名还没有这边高,总觉得未必能有戏,就是抱着锻炼的心态来的。结果发挥得非常好,一次通过了。就这样,从 2001年 7月 1日上任助理教授,2007年 7月 1日晋升为副教授(终身),2014年 7月 1日晋升为正教授(终身),一路走来直到今天。

航:好的,宋教授,再次感谢您,祝您未来取得更大的科研成就! 

宋:谢谢你!

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