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16岁的她,发表了飓风研究论文|科学人

果壳科学人2019-11-05 16:57:46

美国的儿童们,从学前班开始就开展了各种“科学实验活动”。

科学实验活动,英文叫Science Fair,直译就是科展。它的形式是由学生进行实验,然后把自己的实验结果写在一块硬纸板上进行展览。这项活动不在教学大纲之中,完全看老师。有些学校的老师对此很热心,那里的学生就会得到更多发挥才智的机会。但也有一些老师比较懒,他们的学生就只好不幸了。

一般到高中时,科展可能会做得很大,甚至进入白宫展览。这里我们讲一个NASA喷气推进实验室(JPL)的一个故事:在JPL科学家的帮助下,一个16岁的高中生翟瑞琳(音,Alice Zhai) 把自己的科展项目变成了NASA的飓风研究,还发了篇论文在《环境研究通讯》上


16岁的高中生Alice Zhai凭借新颖的创意以及踏实的研究过程,完成了一项NASA的飓风研究。图片来源:davidsonfellowsscholarship.org

翟瑞琳是一位16岁的高中学生。她所在的高中就在NASA的喷气推进实验室的边上,但她并不是一开始就参与到那里的研究的。2013年,她和家庭在洛杉矶安家,并参加了一个科学展览。翟选择的题目是《飓风对经济的影响》。

2012年的飓风桑迪(Hurricane Sandy)给美国、加拿大、巴哈马和加勒比地区造成了总计655亿美元的经济损失,导致了108人的死亡。翟瑞琳注意到,那次飓风的风速并不是很大,但覆盖范围很广。她认为这个现象很值得进一步研究。于是她收集了一些典型飓风的数据,增加了“覆盖范围”这个参数,并建立了一个简单的数学模型。最后,她的展板获得了美国气象学会洛杉矶分会的“杰出成就奖”。

喷气推进实验室的研究人员蒋红涛博士是北京师大天文系1981级的学生。毕业后他赴加拿大约克大学(York University)深造,并于1991年和1996年获得硕士和博士学位。1999年起他到喷气推进实验室工作,他已经发表多篇论文并获得多项NASA奖励。

巧的是,蒋红涛正是翟那次展览的评委之一,也正好他看到了她的展板,她的参与和探究精神给他留下了深刻印象。


Alice Zhai和她的指导老师蒋红涛(Jonathan Jiang)

蒋红涛认为,翟瑞琳的工作虽然内容上不特别严谨,但思路新颖:一反通常把损失只与飓风风速联系的做法,而是把飓风覆盖范围的半径也考虑进来。文中提到了地方灾害与飓风能量的关系,并进一步探讨了保险索赔。

于是,蒋红涛热情地鼓励翟继续改进模型。他帮助她进入加州理工学院做实习,并说服翁玉林教授允许翟在2014年的暑假里到喷气推进实验室去继续进行这项研究。

他们二人在暑假的三个月时间里把收集到的数据增加了一倍,把1988年以来的73场飓风的风速、覆盖范围的半径及损失规模放在一起,建立了更严格的统计模型。他们发现,半径增加一倍而风速不变时,经济损失增加三倍(既达到参照例的四倍);而当半径增加两倍时,损失几乎是参照例的20倍。

然后,两人把研究结果写成了论文《美国飓风速度和尺寸对灾害损失的附属关系》(Dependency of U.S. Hurricane Loss on Maximum Wind Speed and Storm Size),并投给了《环境研究通讯》。

第一次投稿没有被接受。翟瑞琳仍然保持乐观。她说:退稿不可怕,因为审稿人的意见很有正能量。“它鼓励我继续下去”。他们根据意见做了修改,很快在第二次投稿时得以通过。

(这篇文章在英国物理学会(IOP)网站上可以下载:http://iopscience.iop.org/1748-9326/9/6/064019/)



2014年8月,翟瑞琳获得了联邦以及加州理工学院学者的肯定,被颁予“戴维斯青年学者奖”(Davidson Fellow)。

翟瑞琳表示,她对飓风肆虐美国特定区域的新闻颇为关注,自己也很想投入以往没人接触的话题,所以拿飓风当材料。在喷射推进实验室内的日子,她很高兴能跟诸多科学家共事,透过和他们的互动而启发个人视野。能获得戴维斯青年学者奖她很高兴,未来也期盼进入大学校园专攻数学和科学,继续做更多研究。

(编辑:Jerrusalem;排版:Sol_阳阳)

本文作者:蒋迅,本科和硕士毕业于北京师范大学,在美国马里兰大学获得博士学位,目前在美国从事科学计算工作。



本文转载自蒋迅博客

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