张效信
空间物理学家和空间天气学家
张效信(1962年9月-2024年12月15日),男,山东昌乐人,生前为空间物理学家和空间天气学家、国家卫星气象中心国家空间天气监测预警中心)研究员。
人物经历
张效信1962年9月出生于山东昌乐,1987年7月本科毕业于吉林大学理论物理专业,1990年7月硕士毕业于中国科学院空间科学与应用研究中心空间物理专业,1994年-1998年在美国NCAR和Auburn大学学习访问,2003年8月博士毕业于美国Auburn大学空间物理专业,2004年获得美国Auburn大学物理学计算机硕士学位。
2007年4月,张效信作为高层次人才被引进为中国气象局特聘专家,他放弃美国绿卡,全身心投入中国空间天气事业建设与发展。
2024年12月15日18时58分,张效信因遭遇交通事故在北京逝世,享年62岁。
担任职务
研究领域
张效信长期从事空间天气相关研究工作:主要从事空间物理和空间天气方面的研究,以及天地一体化空间天气探测和预报技术研究,围绕太阳风与近地空间的相互作用、近地空间环境对卫星和探测器的影响,空间天气物理和预报模式,以及风云卫星空间天气载荷和卫星地面应用系统(空间天气)等方面的工作。
成就贡献
张效信科研成果在国内外具有重要影响,创新研究成果卓著,在自主空间天气监测预警技术与平台研发、拓展空间天气服务领域、增强学科社会影响力方面做了大量成效显著的工作,为中国空间天气业务走向国际舞台发挥重要作用。
张效信主要负责和组织国家空间天气监测、预报预警和保障服务的业务工作,以及国内外空间天气业务部门的合作交流:负责组织和协调建立国家级空间天气业务体系,包括系列化的风云卫星空间天气天基探测平台、地基空间天气监测网、业务化的空间天气预警预报平台以及专业化的空间天气监测预警机构,并在十多个省(市)开展了区域性的空间天气监测和服务业务。
张效信主持国家自然科学基金课题、科技部863和973专项课题、公益气象行业项目、国家自然科学基金重大课题子课题及嫦娥二期项目等,发表在国内外一流核心学术刊物上的论文40多篇,参与编(撰、译)3部,申请专利3项,计算机软件注册权5项;2005年一篇论文被推荐为美国地球物理快报(GRL)亮点文章;多次邀请参加或主持国际学术会议并作报告,参加国际合作和交流,应邀参加了由美国、加拿大、英国,挪威,芬兰和中国组成的ISSI研究计划;积极参与国内重大空间学术活动和计划,包括中国双星计划和夸父计划(夸父计划的核心成员),子午工程民口应用平台建设项目,以及中国气象局气象灾害与监测预警工程建设项目,牵头组织完成中国气象局空间天气监测预报服务业务系统。
科研成果
创新研究成果
1.首次建立了一个基于大量观测数据的三维全球非对称的磁层顶模式,相关JGR论文引用近100次,许多学者认为这是最优秀的磁层顶模型,对研究太阳风磁层相互作用具有重要的意义。
2.提出了地球亚极光离子漂移事件(SAID)具有全球不对称的特性(JGR)和发现了地球亚极光离子漂移事件具有双峰结构(GRL),属于从历史数据中挖掘的新现象,具有重要的科学意义。
3.担任嫦娥三号极紫外相机探测数据应用研究的责任科学家。针对嫦娥三号极紫外相机的探测目标,研究月基等离子体层的成像特性和提出月基等离子体层图像反演等离子体层的方法,并应于嫦娥三号极自主极紫外图像数据处理和反演(JGR.2011,2013,2014,2015,2016),这些论文的研究结果对等离子体层极紫外图像的反演、等离子体层动力学研究具有非常重要的意义,为研究等离子体层动力学、设计地球等离子体层探测提供非常重要的理论参考和依据。
4.提出了基于风云二号卫星遥测信号的电离层闪烁监测方法和监测设备(新型专利和注册软件),并在四个卫星地面站安装运行,用于监测星地链路的通讯质量和星地链路上的闪烁现象。
5.作为风云卫星空间天气探测的负责人,提出了在风云三号卫星搭载空间电离层气辉大视场探测载荷—广角极光成像仪的建议,并成功实施。中国完全具有自主知识产权的风云三号卫星广角极光成像仪是低轨卫星上视场范围最大、空间分辨率最高的远紫外波段成像仪,原创性结果发表在Light:Sciences and Applications(Zhang et al 2019)国际光学顶级刊物上。2017年12月风云三号卫星发射成功后,拍摄到了大量清晰的锯齿极光图像(He et al., 2020),这为研究团队和业务团队提供了大量的观测基础。
6.结合中国完全自主知识产权的风云三号卫星广角极光成像仪极光图像、国际卫星遥感和就位探测数据、以及地磁台站数据(涉及9颗不同轨道卫星和2个地磁台站系统),首次发现了PSW证据,证明了极光边界波动,提出了“锯齿极光(Sawtooth Aurora)”新概念。 该项工作的重要意义在于初步理清了长期以来关于PSW和锯齿极光的疑问和争论,发现了磁层内波动能量激发和传播的新模式,更新了磁层物质和能量输运图像。研究成果发表于国际顶级学术期刊Nature Communications(He et al, 2020)。
搭建空间天气灾害监测预警示范平台
张效信作为项目首席专家,组织完成了科技部863专项的主题项目,项目突破了短波通信、星地无线电链路、长距离电网中的空间天气灾害监测技术,初步形成了针对短波通信、星地无线电链路、长距离电网三大系统的空间天气灾害观测网。其中,电离层闪烁监测网是基于中国气象局气象关键技术集成与应用重点项目《地基GPS/MET探测系统功能改造和应用推广(CMAGJ2013Z16)》研究成果而拓展建立的,在中国气象局观测站上拓展建成30台套电离层闪烁监测设备,对电离层监测预警提供重要的监测数据支撑。首次提出了灾害性空间天气影响的标准规范,并搭建了空间天气灾害监测预警示范平台,初步形成对空间天气灾害进行监测预警的能力。
构建风云卫星监测预警系统
张效信作为主任设计师带领团队初步构建风云卫星空间天气业务监测预警系统:
1.主要建立业务运行的风二03批静止轨道空间天气应用分系统,是首个利用风云卫星自主空间天气数据的监测预警系统,并具有拓展性,不仅使用FY-2F星,也适用FY-2G和未来的FY-2H星,在空间天气业务中发挥重要的作用和支撑。
2.建立了风云卫星数据与国外同类数据交叉比对与评价方法,该方法已在FY-3A/B/C卫星和FY-2E/F/G空间环境监测器在轨测试中得到了有效应用。
3.为了加大空间天气自主监测能力,提出了基于风云卫星的新空间天气监测载荷(FY-3和FY-4),包括电离层光度计、广角极光成像仪、中低能带电粒子探测器、磁强计、电离层成像仪和太阳X-射线和极紫外成像仪等,这些设备将极大增强空间天气天基自主数据的监测能力。
初步完成空间天气业务系统建设
根据《国家空间天气监测预警中心》职责和定位,张效信作为空间天气业务的主要负责人,带领团队:
1.初步建成了天地相结合的持续稳定的业务监测系统,包括7颗风云卫星上装载6类23台空间天气监测设备,以及由9类20台套地基设备以及试运行的60多台套监测设备,初步改善中国空间天气业务依赖国外数据的状况,提升数据的自主监测能力。
2.空间天气定量预报已形成标准规范的系列业务产品,《2004—2014空间天气预报质量检验与评估》表明, 2011年以来部分指标优于SWPC,这说明自主监测能力和预报技术的提高大大提升中国空间天气预报水平。
3.开展和拓展了航天、航空、通信等重大领域的应用服务,为“神舟”“嫦娥”等航天活动提供服务保障,和空军、民航、26基地等用户建立空间天气业务关系,产生了显著的社会效益。基于这些业务能力,为了更好地发展空间天气监测预警和服务,于2015年,中国气象局成立了国家空间天气预报台,纳入预报台管理序列。
助力推动中国空间天气走向国际舞台
张效信担任世界气象组织空间天气协调组(ICTSW,2010—2016)和空间天气跨计划信息服务系统(IPT-SWeISS,2016.12起)的联合主席,组织完成了2016—2019和2020—2023WMO空间天气发展规划。同时,张效信还担任国际民航组织(ICAO)的空间天气专家,负责协调组织沟通中国民航局、俄罗斯水文局、俄罗斯民航局、科工局、中科院以及世界气象组织(ICAO)的友好人士和相关专家,经过不懈的努力,力争为中国和俄罗斯联合体申请到了国际民航组织(ICAO)全球空间天气信息服务中心合作,这为中国气象局的空间天气业务开始走向国际舞台提供重要基础和平台。
发表论文
获得专利
人才培养
张效信作为中国气象科学院的博士生导师、二级研究员,除了自身科研,独立或者合作(系统)指导培养硕士和博士研究生外,还担任中国气象局空间天气重点开放实验室的学术委员会委员。张效信根据科研和业务的需求,协助组织成立了四个科研和科研转化工作组,让空间天气室的人员根据个人兴趣加入研究团队,指导实验室的科研工作,并邀请空间天气领域专家指导提升年轻人的研究能力。
获得荣誉
张效信曾获得人力资源和社会保障部“杰出高级留学归国人员”称号、中国气象局领军人才、WMO观测技术系统委员会(CBS)领导贡献奖、WMO航空气象委员会(CAeM)贡献奖、子午工程项日建设优秀个人、军队科学技术进步奖一等奖等多项重要奖励。
2002年,张效信获得美国地球物理学会(AGU)杰出学生论文奖。
2008年,张效信获得国家人事资源和劳动保障部高层次留学人员奖励(全国十人)。
2020年11月,张效信获得第八届“中国侨界贡献奖二等奖”。
社会活动
张效信作为中国科协气象科学传播专家团队专家,为全国中小学、大学和社会团体,以及空间天气用户进行科普讲座。在中科院魏奉思院士的建议下,张效信协调中国气象学会空间天气学委员会、中国空间科学学会的空间物理专业委员会、中国地球物理学会空间天气专业委员会等,联合中国气象学会、中国气象局科普宣传中心、中央气象频道、地方科协、中国科学院研究所、高等院校,以及地方气象学会共同举办全国空间天气日活动,到2020年共举办了八届全国空间天气日活动,让社会更多地了解空间天气,以及空间天气对人类社会和国防安全的影响。
2022年5月4日,张效信作为主讲人,通过腾讯会议召开讲座,主题为“空间天气预报的前沿问题”,简述了空间天气预报的发展趋势和状况,欧美等国家空间天气预报大发展得益全方位、多要素、天地配合、全球覆盖的天地一体化的空间天气观测能力,在空间天气数值预报方面取得了长足的进展,部分预报模式已经进入空间天气业务预报系统。中国在围绕空间天气物理过程、预报模式等取得了一批原创性成果,初步构建了中国空间天气数值预报模式。但是,与国际先进水平相比还有一定的差距,投入业务运行还需努力。在此基础上,指出了空间天气预报发展的必经之路或者终极发展目标就是空间天气数值预报模式,并提出了制约灾害性空间天气预报发展的前沿问题,以及解决前沿问题的要点。报告最后提出了空间天气预报发展方向和建议,充分融入人工智能、神经网络、深度学习等现代信息技术,建立融合数值预报、统计预报与经验预报的智能化综合预报体系。
2023年5月18日-5月19日,国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”重点专项“第25太阳周重大爆发活动与空间天气研究”项目实施论证暨进展研讨会在北京召开,张效信以项目评审专家组成员身份参加会议。
人物评价
张效信作为中国气象局空间天气业务建设的重要开拓者和奠基人之一,为中国国家级空间天气业务发展做出了不可磨灭的贡献。张效信胸怀祖国、献身事业的爱国情怀;追求真理、严谨治学的的求实精神;不懈创新、甘于奉献的高尚情操;立德树人、因材施教的师者风范,给我们留下了宝贵的精神财富。(国家卫星气象中心评)
人物语录
“一颗10克的空间碎片撞击航天器时,它的撞击效果就和被一辆时速为100公里的轿车撞击的效果一样,后果将是灾难性的。”(张效信)
最新修订时间:2024-12-22 00:53
目录
概述
人物经历
担任职务
参考资料