新时代气象人才风采丨薛海乐的“地形密码”与风云之约

2025年汛期，多轮强降雨带来考验。气象部门的预报精准捕捉到雨带的细微变化，为防灾调度争取了宝贵时间。精准预报背后，有“地形密码”的功劳——影响降水落区的山脉走向、坡地角度，被转化为一行行代码，在数值预报系统中运行。而破解这些密码的一分子，正是中国气象局地球系统数值预报中心（以下简称“数值预报中心”）的薛海乐。

从黄土高原的农村少年到国家级气象科研骨干，他用12年时间，在代码与云层间架起桥梁，让复杂的地形不再是天气预报的“拦路虎”，而是成为精准预报的“助力器”。而薛海乐与“地形”的深厚缘分，竟始于一次险些让他放弃学业的“落榜”。

工作中的薛海乐 受访者提供

黄土启梦：从沟壑里走出的追梦人

1982年，薛海乐出生在陕西榆林子洲县的一个农村家庭。黄土高原的纵横沟壑和母亲手中那张泛黄的1962年中专录取通知书，是他童年最深刻的记忆——那年，母亲考上中专，却因学校停办无奈返乡。这份关于读书的“遗憾”，成了母亲反复叮嘱他“要好好上学”的执念。

年少的薛海乐并未读懂母亲的期望。初三毕业，没考上高中的他便收拾行李外出打工。他在工地找了份搬砖的工作。两个月后，灰头土脸的他回到家中，母亲坚定地说：“你再读一年初三。”望着窗外起伏的黄土坡，想起母亲当年被迫放弃学业的遗憾，他突然“清醒”了。此后一年，他把母亲的期望“缝”进书包，每天天不亮就坐在教室“啃”课本，就连走在路上都在琢磨物理公式。第二年参加提前录取中考选拔，他以第二名的成绩考入子洲中学预科班，那一刻他终于明白：读书不是为了争气，而是为了看见更大的世界。

2002年高考，这个在物理课上总能轻松解出难题的少年，满心向往兰州大学物理系，然而命运的安排有时比个人的计划更精妙：高考分数差了几分，他被调剂到大气科学系。拿到录取通知书时，他对着“大气科学”四个字发愣，“这是学什么的？难道是看云识天气？”开学后他才发现，兰大对大气科学的数理要求与物理系同样高，流体力学课讲解的流体运动规律，与他痴迷的物理原理一脉相承，比单纯学物理更有意思。当他看到纳维-斯托克斯方程可以刻画出风云变幻的流体形态时，内心仿佛点燃了一簇火苗，他放弃转专业申请，并在笔记本上写道：“物理是理论的星空，大气科学是每个人‘生活在里面’的科学，我想研究能够解决实际问题的科学。”这个决定，让他与气象事业结下了一生的缘分。

这个选择，也让他遇见了影响一生的两位导师。2007年，薛海乐被保送至中国气象科学研究院攻读硕士，师从沈学顺。他回忆，沈学顺治学严谨，不仅要求学生从彻底搞懂物理原理开始做数值方案发展和代码实现，就连论文标点符号都要求零差错。“模式研发差之毫厘，谬以千里，一个逗号用错，就可能让别人误解你的推导逻辑，气象科研容不得半点马虎。”这些话至今仍“刻”在薛海乐心里。同时，数值预报又不能拘泥于数学公式，而是应该面向实际需求去构建适用方案。“数值预报要知其然必知其所以然，但也没有一成不变的通用公式，需要贴合实际的精准。”这些教诲为他严谨求实的科研态度打下了根基。

读博期间，他师从丑纪范院士。两位导师的学术风格形成了奇妙的互补，如果说沈学顺教会他“严谨扎根”，丑纪范则鼓励他“创新破局”。丑院士提出的“反问题”理念，让当时的他眼前一亮：“传统模式是已知方程求解，丑院士却另辟蹊径——‘已知解倒推方程’，用历史观测数据反推模式误差，再优化方程，这不就是人工智能的雏形吗？” 一“严”一“拓”，两种风格如水火交融，塑造出薛海乐既重根基、又敢突破的科研性格。

破局之道：从地形攻坚到“海陆对话”的创新突破

2013年，薛海乐博士毕业进入中国气象科学研究院，踏上数值预报模式研发之路。在他眼中，大气系统跨越万千尺度、各圈层和过程交织作用，用数学与计算机语言复现其运动规律堪称科学界的“圣杯”，而自己深耕的“小尺度地形对大气的作用”，正是解锁精准预报的关键一环。“数值预报是最前沿的气象科学，我偏要啃下这块硬骨头，因为挑战背后藏着守护百姓平安的价值。”这份信念，成了他攻坚克难的初心。

2021年，中国气象局地球系统数值预报中心成立，薛海乐调至该中心模式技术室并作为骨干肩负起了新的任务——让自主研发的模式更精准，尤其是在中小尺度天气模拟上实现突破。“数值预报好比在电脑里‘复刻’大气，地形就是最复杂的‘拼图’。”他形象地解释，一座山的坡度、走向，结合风的来向，都可能改变气流轨迹，进而影响降水落区与强度预报。2022年，他尝试将自主研发的“基于三维地形模型次网格地形参数化方案”应用到业务模式，现实却给了他沉重一击——模型与真实情况偏差显著！

那段时间，薛海乐常把自己关在办公室，对着满屏公式和图发呆。“是不是方向错了？是不是风向映射方法要换？是不是某个方向上权重计算不对？”无数个疑问在他脑海里盘旋，甚至让他陷入自我怀疑。但沈学顺“知其然必知其所以然”和“贴合实际求精准”的叮嘱始终萦绕心头，他很快重新振作，一头扎进图书馆，把《高等大气动力学》翻得卷了边，在20世纪90年代的经典文献上写满了笔记和心得，草稿纸上密密麻麻的公式推导堆得比书桌还高。经过两个月，终于设计出与真实情况非常接近的数学模型。

然而，新的难题接踵而至，该方案在业务化测试时部分个例出现溢出，薛海乐又开始“老中医式”诊断，他和团队成员通力协作，重新核对每一组模拟数据。终于，他们找到了问题根源：喜马拉雅山脉和昆仑山脉地形数据中，竟莫名出现几个几千米的“深坑”。“就像医生看病，开药方容易，找病根难。”薛海乐形象比喻。随后，他带领团队反复进行数据插值修正，优化模型参数，当屏幕上的模拟图与观测数据完美重合时，整个团队欢呼雀跃——两个月的日夜攻坚，终于换来了突破。如今，这项研究成果有望在今年底实现业务化，届时风和降水预报精度还会在现有方案上再上一个台阶。此前，薛海乐团队已在中国气象局中尺度天气数值预报系统（CMA-MESO）中，将复杂地形区域的地面风预报精度提升了10%——在气象领域，数据精度每提升1%，就意味着防灾减灾的成本能大幅降低。

在地形攻坚基础上，薛海乐的创新视野进一步拓展。2023年成都大运会、杭州亚运会期间，他的方案结合团队自主研发的一公里分辨率区域模式精准预报多场强降雨，保障赛事顺利进行。预报员反馈的“风场模拟更准，降水判断更有把握”，让他意识到单一要素的优化已无法满足复杂天气需求，尤其在沿海大城市群，强降水往往是地形、海洋等多因素共同作用的结果。于是，2024年，薛海乐牵头申报国家自然科学基金项目时，大胆提出“让地形与海洋‘对话’”的设想。

在同事孙明华眼中，薛海乐是个“不按常理出牌”的人。“他研究地形，我研究海洋，以前我们的工作就像两条平行线，几乎没有交集。”孙明华回忆，“可薛海乐却从中看到了跨界融合的可能。”薛海乐找到她时，手里拿着一张地图：“沿海大城市群的强降水，不仅受地形影响，还可能受到近海海气相互作用的调控，可现在的模式很少考虑快速变化的海浪作用。”

为了验证这个想法，薛海乐和孙明华一起查阅了近几十年的文献，发现国际上相关研究寥寥无几。“别人没做过，恰恰说明这是新方向！”薛海乐兴奋地摩拳擦掌。随后，他带领团队将“海浪对大气的拖曳力”“海温对湿度的影响”等海洋参数，融入地形模型中。“别人没做过的，我们更要试试。”

如今，“非均匀下垫面建模技术研制及其对大城市群极端强降水预报的改进研究”项目已成功获批。“这不仅是一个项目的突破，更打开了‘地形+海洋+城市’多学科融合的新思路。”孙明华感慨道。而这一切的起点，正是薛海乐始终坚持的“贴合实际，大胆创新”——以严谨筑牢根基，用创新破解难题，让科研始终扎根于守护民生的实际需求。

征途不止：人才筑基，向着“更精细”的预报前行

如今的薛海乐已硕果累累：主持4项国家级项目，多项技术纳入国家重点研发计划，2023年入选“中国气象局青年气象英才”，2025年9月正式成为博士生导师。但他最自豪的，从不是这些荣誉，而是自己写下的代码在业务系统中稳定运行——模糊的数据被精准计算，预报精度提升一分，防灾减灾的底气就多一分，这份“让科研落地为民”的成就感，远胜一切表彰。

“我的成长，离不开团队支撑与平台赋能，更离不开中国气象局和数值预报中心对人才的悉心培养。”谈及进步，薛海乐始终心怀感恩。他提到在德国交流的经历：“国外同行的严谨和开放协作精神让我深受触动，比如马普所和德国气象局研发下一代天气—气候一体化模式时，每一步都经过严格验证，还发起DYAMOND模式比较计划，吸引美、欧、日等国的顶尖机构共同参与，甚至将一体化模式框架用于米级分辨率大涡模拟验证。这种瞄准国际前沿、团结攻坚的理念，值得我们学习。”

这样的学习与成长机会，正来自中国气象局和数值预报中心为青年人才搭建重要平台：通过国际学术交流打开全球视野，让科研人员能与全球顶尖团队对话；以“青年气象英才”等高层次科技创新人才计划为“成长阶梯”，助力青年科研人员快速成长。目前，在数值预报中心，已有多名青年通过该计划脱颖而出，成长为科研骨干。“模式自立自强，人才必须自主培养。”薛海乐深有感触地说，“数值预报人才培养周期长、需求专、交叉多，数值预报中心为我们提供从学术交流到项目攻关的全链条支持，让一批批气象人能沉下心来做研究。”

如今，数值预报中心进一步建立了国省统筹研发机制，搭建起开放共享的科研平台，吸引更多科研力量投身自主模式研发。在这样的“沃土”滋养下，薛海乐的研究脚步也愈发坚定。最近，他正筹备开展“城市建筑群对近地面风场的影响”研究，为下一步攻关蓄力。“未来，我们一方面要围绕城市百米级精细化预报发力，比如精准判断哪里会出现狭管风、无人机能否安全起飞；另一方面瞄准全球天气气候一体化模式，为天气预报、气候预测和气候变化应对提供更有力的科技支撑。”谈及目标，薛海乐眼中闪着光，一如当年兰州大学课堂上，那个第一次对地形与大气产生好奇的少年。

温情守护：“浪漫”藏在“天气”里 “热爱”传给“下一代”

“薛老师的办公室，永远有学生的身影。”这是同事对薛海乐的印象。作为中国气象科学研究院、成都信息工程大学的兼职导师，他带过7名学生，从研究方向把关到论文逐字修改，每一个环节都倾注心血。“做数值预报就像建房子，基础不牢，早晚要塌。” 这是他常对学生说的话，也是他带教的准则。

2025年春节，学生许澳的论文收到《地球物理研究快报》（《Geophysical Research Letters》）的修改意见。年初五，许澳抱着试一试的心态给薛海乐发了消息，没想到老师立刻回复：“别慌，我们一起改。” 接下来的几天，薛海乐每天凌晨都在微信里逐条反馈修改建议，从逻辑梳理到错别字、标点符号，无一遗漏，甚至为了赶进度熬通宵完善细节。许澳有些哽咽，“薛老师让我们明白，做气象科研，不仅要有严谨的态度，更要有热爱的情怀——这份热爱，能支撑我们在‘冷板凳’上坐得更稳、走得更远。”

除了学术指导，薛海乐更关心学生的成长。有学生初到北京不适应，他周末带大家骑行，边欣赏风景边讲解北京的地理气候特征；有学生想家，他拉着去吃对方的家乡菜，分享自己当年从农村到城市的迷茫与适应过程：“只要坚持‘贴合实际’做研究、做人，就不会走偏。”

薛海乐（右一）与学生合影 受访者供图

这份“严谨”与“热爱”，也藏在他对家人的温情里。妻子李印珍总说：“老薛的浪漫，别人不懂。”一次两人爬山，薛海乐不是忙着看风景，而是指着山坡讲：“你看，气流在这里抬升，满足成云致雨条件后，可能就会形成降雨。”家里还常出现啼笑皆非的对话：“老薛，孩子今天在幼儿园画的地球花园被老师表扬了！”“哦？孩子画的地形图被表扬了？”

可就是这个“心不在焉”的丈夫，每次在准备项目答辩时，都会拉着李印珍当“听众”。为了让非气象专业的妻子理解“地形参数化”，他还会用家里的书架当“山脉”，用吹风机模拟“气流”，生动演示地形对气流的影响。“现在我都能听懂‘地形参数化’是什么意思了。” 李印珍笑着说。而每天早上为家人准备的手磨咖啡、周末带儿子去公园“认云”，又让这个“科研狂人”多了几分烟火气——他想让孩子知道，科学不是枯燥的公式，而是身边的每一朵云、每一阵风。

采访结束时，已是傍晚，薛海乐又回到电脑前。屏幕上，滚动的输出日志如星河流转，那是下一代模式的雏形，其中还隐藏着更多“地形密码”，静待他与团队一一破解。

（作者：唐淼 责任编辑：苏杰西）