【中國科學報】「繪出」地球內部新世界

姚華建

本報通訊員 桂運安

作為一名固體地球物理領域的青年科學家，中國科學技術大學地球和空間科學學院教授姚華建一直有一個夢，那就是揭開地球內部的神秘面紗。「上天容易入地難，我們要利用最先進的地球物理學成像技術，『繪出』地球內部新世界，讓人類更好地了解、守護、利用地球。」

不久前，第十六屆中國青年科技獎獲獎名單公布，姚華建榜上有名。

「走出去」看看大千世界

著名教授劉文典在西南聯大任教期間，曾在校園的月光下講解《月賦》，讓聽者沉醉其中，無法自拔。

在教學中，姚華建倡導將三尺講臺搬到野外。在他所授的本科生課中，他最喜歡的就是地球科學概論野外實習課和趙九章科技英才班的野外實踐課。「與大自然親密接觸，可以更好地了解其神奇的演化過程。」無論是學校附近的大蜀山、紫蓬山，還是安徽省內的銅陵、池州等地，都留下了他帶領學生野外考察和實習的身影。

「做地球科學研究，不能光看書，還要用腳丈量大地，做一個旅行者，做到知行合一。走出去看看宏觀世界，也能提升自己對宏觀地球現象的認識。」姚華建坦言，除了科研之外，他最喜歡的就是旅行。旅行的時候，除了了解與地球相關的自然現象，他還特別喜歡看古建築等歷史文化景觀。「走多了、看多了，眼光和境界就不一樣了，做研究就會有更大的視野。」

固體地球物理學時常跟地質、信息、化學、計算機、人工智慧、應用數學等學科碰撞，已催生了一系列重要創新成果。在實踐中，姚華建經常鼓勵學生走出自己所在的小組，到其他小組或學科領域去看一看、聽一聽，請教學習相關領域知識，取長補短、交叉融合創新。「每一門學科都有自己的特色和優勢，只有了解了，其他學科的新技術才能為我所用。」姚華建認為，「走出去」可以推進固體地球物理學研究更好、更快地發展。

神奇的「背景噪聲成像」

無論是大自然的驚濤駭浪，還是城市裡的車水馬龍，都會發出各種各樣的振動和聲音。「通過背景噪聲成像技術，這些自然界的振動和人類活動的噪聲，都可以轉換為信號。藉助這些信號，可以『繪出』地球內部的三維結構，從而揭開地球內部的神秘面紗，為人類了解地球內部結構和利用地下資源寶藏提供基礎數據。」姚華建說。

姚華建是國際知名的背景噪聲成像專家。2004年，早在美國麻省理工學院讀博期間，他就開始關注背景噪聲成像這一學術前沿，並很快跳出固有的窠臼，在國際上率先提出背景噪聲相速度成像方法，以及背景噪聲與地震面波聯合成像方法等一系列新方法。

2012年回國後，姚華建在背景噪聲成像領域持續「發力」，提出基於面波走時和波形數據的直接成像方法以及多種地震波數據聯合成像的方法，大大提升了區域結構成像的精度和可靠性，方法被國內外同行廣泛使用。「相對傳統成像方法，新方法計算成本低、效率高、誤差小、算法穩定、實用性好，目前已經在10多個國家和地區的多所大學和研究機構應用。」

他還在國內率先開展了基於背景噪聲成像方法的城市三維淺層結構成像研究，高效、低成本地獲得城市地下淺層精細三維速度模型。目前，該方法已被推廣到合肥、洛陽、濟南等國內多個城市和盆地區域，為城市規劃及地震災害評估提供了重要途徑。

而在被譽為「世界屋脊」的青藏高原，姚華建提出了新的大地震破裂過程成像方法，發現了大洋和大陸俯衝帶逆衝大地震不同頻率能量輻射的特徵及其物理機制。他所構建的川滇地區地殼三維速度模型，是中國地震科學實驗場首個公開發布的川滇地區公共速度模型，目前已被應用於區域震源和結構研究中。

寫好合作分享「大文章」

在中國科大地空學院地球物理專業碩士生雷霆眼裡，姚華建沒有一點架子，相當有親和力。他的辦公室裡，常常有串門聊天的學生。「學業、生活上遇到了困難，我們總喜歡來找姚老師聊聊，很多不是他帶的學生也來找他。」

姚華建一般會給學生較大的空間，引導他們做自己感興趣的研究。他特別注重因材施教，培養學生的創新意識，鼓勵他們緊盯世界前沿、在一個方向持續鑽研。

採訪中，姚華建多次表示，要想在科研中有更大的建樹，一定要寫好合作分享「大文章」，努力做一個好的合作者和分享者。當前，學科交叉是科學研究的顯著趨勢，很多領域單打獨鬥很難實現大突破。科學家之間相互合作、協同創新，往往會催生意想不到的原創性成果。

「每個科學家和團隊都不是萬能的，只有加強合作、優勢互補，才可能激發更多的靈感，推動更多『卡脖子』問題的解決。」姚華建坦言，不要做「孤單」的科技工作者，要善於合作和交流；科學研究不是說都要從零起步，而要站在前人和今人的肩膀上；好的東西不能藏著掖著，學會分享才能吸引更多的關注、得到更多的認同。

姚華建不僅是這麼說的，更是這麼做的。他首次系統地揭示了隨深度變化的地震破裂能量釋放與斷層移動量及早期餘震空間分布的關係，就是與美國加州大學聖地牙哥分校科研人員合作完成。他連續6年在國內組織開展「地震學算法與程序培訓班」，倡導地震學程序和算法的共享，超過2000人現場或通過網絡視頻參加培訓，目前已成為促進我國地震學發展的重要平臺之一。

「無論做什麼事情，我們都要有正確的價值觀和積極向上的心態，並努力通過自己的實際行動來影響身邊的人和事。」姚華建說。

《中國科學報》 (2020-11-10 第8版 學人)

http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2020/11/358698.shtm