一场10公里跑下来，姚方方身上的运动衣已基本湿透。

他是美国弗吉尼亚大学 地表水文学博士后，刚以一作兼通讯作者身份在《科学》发了篇论文，这让他从精神到身体都感觉“特别释压”。

这篇论文揭示了过去近30年间，全球一半以上的大型湖泊和水库已经萎缩。气候变暖、人类活动等因素导致全球湖泊、水库减少约16个三峡水库的水量。

(资料图片仅供参考)

“这是项让人感到震撼的工作。”《科学》杂志审稿人评价说，“有很多复杂的因素在里面，所做的分析要花大量时间和精力，而且这种方法非常全面、非常完善。”

姚方方认为，科研是一项非常消耗体力的工作，就像“长跑”一样是个日积月累的过程。所以，有个好的身体条件是搞好科研的保障。这位精力充沛的青年科学家，除了是朋友圈里的跑步“大神”，还不时挑战爬山、越野、滑雪等运动。

姚方方 受访者供图（下同）

科研是个“体力活”

“过去28年来，从全球尺度上看，大于一半的大型水库、湖泊水量在减少。”姚方方告诉《中国科学报》，“之前有些研究揭示了地区性的水资源变化，比如，某个湖泊或某一地区水库水量的减少。但现在发现这种缩减是全球性的，之前我们低估了湖泊水量减少、干涸化的严重程度。”

姚方方团队以美国宇航局的全球水位遥感监测数据为基础，采用10种不同的卫星数据源互为参照验证，用“多源遥感数据”方法，采集、整理并分析了28年的数据。基于之前的研究进展和方法，该团队提出一个时间序列连续的全球大型湖泊储量数据，这是之前的研究所没有的。

“我们用了约25万景卫星遥感影像，还用到全球气候数据、全球水文模型、卫星观测水位数据。因此，该研究收集的数据量非常大，其中进行数据再处理和分析就用了近3年时间，这确实是个非常耗时间，非常耗体力的过程。”姚方方说。

2020年春，即将进行博士答辩的姚方方状态欠佳，他感到有些“压迫感”，想去做些改变，选择一件之前没尝试过的事情去做。不久他到科罗拉多大学博尔德校区读博后，那里临近落基山国家森林公园，空气好、道路条件也不错，还没有各种车辆干扰，因此被誉为“户外圣地”，有很多跑步爱好者到此“打卡”。

于是，他选择了跑步。从网上学习“攻略”、置办装备开始，到坚持每天“拿下”10至16公里，他逐渐爱上了这项运动。

姚方方在博尔德参加半马

“就相当于一种生活状态的调整吧，其实科研是个压力较大的过程，这是无法否认的。”姚方方说，“有些业余爱好，可以很好地自我调整，舒缓一些压力，帮我们更好地迎接下一阶段的挑战。”

2021年，姚方方以1小时38分的成绩拿下一场“半马”后，他准备挑战一次“全马”。但跑“全马”前需要进行系统的训练，而他太忙了，因此一直未能执行。

创新研究方法

对于姚方方的论文，《科学》杂志审稿人不吝给出“让人感到震撼”的评价，主要看中的是研究所使用的分析方法“非常全面、非常完善”。

姚方方介绍说，该研究所用数据中，2018年以后的卫星遥感监测数据非常详细、完整，但更早的数据并不理想。过去很多技术方法不能观测水量，只能通过对湖泊范围变化遥感影像，或遥感卫星测出的水位高度数据，再结合近几年的水位观测和水量观测数据关系，构建出水位、水量和湖泊面积的关系模型。

“通过这个关系模型，我们将水域面积数据转换成水量数据。相当于用一维的水位高度数据，二维的湖泊面积数据，去构建三维的湖泊水量变化信息。”姚方方说。

除了使用“多源遥感数据”相互验证，建立“关系模型”推算，姚方方还利用读博期间开发的一种数据推算方法，还原了湖泊水量变化的长时间序列数据。

“遥感观测并非每次都完美无缺。”姚方方解释说，“比如，阴雨天或云层较厚的时候，遥感影像会被干扰，卫星不能‘看’清地面的情况。”

遥感卫星影像对青藏高原卓乃湖的观测

为得到完整、准确的信息，姚方方将连续的晴天遥感观测数据和阴雨天数据进行对比。发现在阴雨天，即使湖泊有80%的区域无法看清，但水面是平的，因此依然可以从没被云遮住的湖泊边界或局部影像，去推算湖泊的水位边界，再换算出水量。

“这是用局部信息还原出整体信息，只要我们增加遥感观测频率，就能很好地构建湖泊变化的时间序列，勾画出逐月数据。”姚方方解释说，很多湖泊的水量季节性变化很大，比如，长江流域、珠江流域有丰、枯水期，要分析28年的变化，选择的时间尺度过大或过小都会影响分析结果。而逐月数据可以剔除季节性的影响，是理解湖泊变化一个非常好的时间尺度。

该研究认为，水库湖泊水量的减少，背后的原因很大程度上是因为温度变化引起的潜在蒸散（地表水流失到大气里，它描述了大气的干涸程度，是气候变化的指示器）增强和人类用水的增加所致。

通过对水库的连续分析，研究人员将水库分为两类：新建水库和老水库。除全球新建水库水量有相对较小的增加趋势外（水库蓄水有个过程），绝大多数水库使用一段时间后，水量就开始减少（水位没有明显变化，但泥沙沉积会导致水量减少）。进一步的分析表明，全球约1/4的人口生活在这些流域（水库、湖泊水量流失区域）。

“这意味着这么多人口可能会受到湖泊干涸化的影响。”姚方方说，“而未来该如何满足大量工农业、水电及人类消费用水供应目前仍未知。”

PCR-GLOBWB水文模型示意

“拿捏”发稿要诀

“对英语不是母语的研究者来说，我觉得在《科学》发表文章有个容易被忽略的难点。”姚方方强调说，“就是对科学性和趣味性的‘拿捏’。”

该研究投稿后，很快收到修改意见，两位审稿人虽然整体评价很高，但仍提出不少需要补充完善的意见。编辑给姚方方回信时，特别强调了“文章并未确定被接受”的意思。

如果不能很好地解决评审人提出的问题，文章就无法通过。研究团队又补充了大量工作，按照审稿意见一一补充修订后，依然心里没底。很快，第二轮审稿意见回来了。

“那时候其中一位审稿人已经建议接收文章了。但另一位审稿人又提出一些新问题——语言描述的准确性问题。”姚方方说，“我是做水文研究的，如果文章投入到水文学方面的专刊，可能就不会有第二轮修改意见。”

为解决语言方面的问题，姚方方和编辑有过几轮沟通。他发现这个问题看似很小，但如果解决不好，有可能造成文章直接被拒。比如，你描述一个结论，如果用比较形象的语言表达，可能会非常有意思，是个“亮点”，但它可能并不准确，甚至会造成某些人群的误解；如果表述得准确严谨，就丢失了趣味。

“如果是针对某一群体的小众专刊，一些概念或者观点的表述不容易被误解。但《科学》是个综合性学术期刊，其读者范围很广，而且发表的文章篇幅有限，如果描述不是特别准确，有可能造成一些信息误导。”姚方方说，“因此，我们在可读性和准确性的分寸拿捏上，还是花了一番功夫的。要保证文章容易被大家接受，同时又具备严谨的科学性。”

用“小目标”支撑“大目标”

《科学》杂志两位审稿人一致认为，该文章工作很扎实，特别是“讨论”部分非常出色，揭示了湖泊变化背后隐含的重要性及潜在后果。

“这是我刻意和别人加强沟通，包括与合作者、审稿人和杂志编辑沟通的结果。”姚方方说。

2020年，姚方方在科罗拉多大学博尔德分校开始用卫星遥感数据进行湖泊、水库水量的研究也同时展开。那时候新冠疫情吃紧，博士后的第一年学校大门紧闭，处于完全隔离状态。

正常情况下，美国各种学术交流机会很多，但那时几乎全停了。这让姚方方很紧张，因为他清楚自己薄弱的地方——欠缺跟其他领域研究者的交流。

意识到学术方面的社交活动对自己的未来非常重要，姚方方开始主动出击，他找到科罗拉多大学另外两位教授（该文章的二作和三作），鼓动大家合作写“本子”，争取项目。

姚方方（左）和文章三作讨论问题

“我对全球湖泊变化及背后成因的很多见解都是在‘写本子’过程中形成的。包括后来去构建这篇文章，和同事及其他领域的研究者交流和沟通也非常重要。”姚方方回忆说，“我们需要和不同人沟通，和不同领域的人交流。理解别人并让别人理解我们的观点。在科罗拉多大学的时候，我做了两件事，一是积极跟周围的人交流，二是主动联系去作学术报告，报告时会得到很多反馈，帮助我进一步梳理想法。”

姚方方认为，中国近几年进步很快，未来会有更多的学者在《科学》《自然》上发文章。从自己的经历来看，他认为有三点很重要：一是沟通与交流；二是合理安排时间；三是将大目标分解为多个小目标来实现。

“从个人经验看，我遵照‘八二原则’，即80%的时间用于思考和交流，20%的时间放在怎么做上。如果用更多的时间去思考问题，会收到事半功倍的效果。”姚方方说，“此外，在不同的科研阶段，都会遇到压力较大的事情，这时候要管理好时间，我的做法是短期计划和长期计划结合，用多个“小目标”支撑“大目标”的实现。”

相关论文信息：

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

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