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黄宁教授——扎根西部 瞄准前沿 服务国家

  黄宁,博士生导师,现任兰州大学土木工程与力学学院教授、院长、西部灾害与环境力学教育部重点实验室主任,工程力学研究所所长,国际风沙(雪、尘)学会执委会委员。

从东北到西北,跨越千里,是一个人的迁徙;

从数学到力学,学以致用,是一个人的选择;

从沙漠到冰雪,攻坚克难,是一个人的执着;

从国家到地方,建言献策,是一个人的初心。

  每个人的一生,总有一些关键的时间点,可以勾勒出生命的轮廓,于黄宁而言,是1965年、1984年、1997年、2013年和2018年。

  1965年,刚满1岁的黄宁离开了出生地辽宁省沈阳市,来到其祖籍所在地甘肃省甘谷县,开启了他和西北大地的不解之缘。

  1984年,本科毕业的黄宁因为系主任的一句话:“将数学作为工具应用到其他学科,可以更好地造福人类。”,从数学专业考取力学专业,开始了学以致用的求索之路。

  1997年,在其博士生导师郑晓静教授指导下,黄宁将数学、流体力学与周又和、郑晓静率先在国内开展的电磁固体力学研究结合起来,开始了风沙电现象及其对风沙运动影响的研究。

  2013年,面对国家战略与地方需求,黄宁将风沙两相流研究拓展到冰雪研究,开启了高寒地区积雪水资源科学评估研究的全新旅程。

  2018年,经过二十年的深耕细作,黄宁在风沙环境力学领域所取得的成就获得了国际和国内的认可。在这一年,黄宁教授和其导师周又和、郑晓静两位院士以兰州大学为独立完成单位完成的成果“风沙运动多场耦合特征及规律的力学研究”获得了国家自然科学二等奖。黄宁还于前一年以高票当选国际风沙(雪、尘)学会执委会委员(该执委会在全球仅有9位成员)。

 

扎根西部 求真务实

  每个优秀的人都有一段沉默的时光,那段时光是付出了很多努力,却得不到结果的日子,我们把它叫做扎根。                                                          ——习近平

  2018年国家科学技术奖励大会在人民大会堂举行,黄宁及其导师周又和院士、郑晓静院士应邀前来领奖,当硕大的奖状捧在胸前时,过去20年追风逐沙的日子仿佛就在眼前,那些直面黄沙的默默耕耘终于等到了掌声雷动的丰收时刻。

  时间回到1997年,刚刚准备读博的黄宁拿到了导师的最新研究方向——以风沙运动和沙尘暴中存在的一种风沙电现象为切入点,开展风沙两相流及其风沙电对风沙运动影响的研究。这个选题非常前沿,也十分迫切。沙尘暴灾害一直是环境灾害中亟待解决的难题,为此,各国都想尽办法。1948年,前苏联根据斯大林的提议通过了一个决议。决议规定,在前苏联欧洲部分的南部和东南部营造大型的国家风沙防护林带系统。然而,50年过去了,纸上的蓝图没有使自然环境和气候条件发生改变,粮食没有实现稳产高产,生态环境没有好转,相反,土地荒漠化有加剧的趋势。究其原因主要是缺乏对风沙运动和沙漠化规律的了解。为此,我国科技部启动了973项目,将风沙运动力学机理研究确定为重大国家需求。郑晓静院士主持了5个课题中的一个,开始了对北方沙漠化防治开展基础研究。

  从博士阶段的研究,到留校任教后的科研工作,黄宁致力于将力学知识拓展到风沙运动与沙漠化扩展研究领域,该研究涉及湍流与多相流及其相互作用等国际学术前沿问题、也是流体力学中最具挑战性的难题。20多年里黄宁在风沙两相流运动模型的建立、数值计算、实验观测等方面开展了广泛的研究,取得了一系列具有实质性进展的成果,推动了我国在风沙环境力学领域的研究,提升了我国在该领域的国际影响力。

  在此之后,黄宁的科研之路并未止步,在西北大地上,还有更多困扰人类的难题需要解决。西北干旱区最大的问题就是缺水,而融雪径流是干旱区河流的重要补给水源。同时国家急需深入开展极地冰雪科学研究,提升在极地事务中的发言权,维护我国在极地的政治、安全、科学和经济利益。事实上,积雪的时空分布和演变深刻影响着全球的水文循环,生态系统,气候演化以及其他自然过程。从科学研究层面来讲,高寒地区积雪水资源分布的时空演化及其与气候变化的相互作用的研究还涉及多场耦合、非线性、跨尺度等科学共性问题以及积雪与水汽、与气候变化互馈的国际前沿科学问题。

  于是,黄宁将其研究拓展到了积雪,开展了高寒地区积雪水资源分布的时空演化及其与气候变化的相互作用研究,并通过考虑多物理过程、多尺度定量分析方法研究积雪分布的时空变化和雪颗粒升华对水汽的贡献,填补了高寒地区水资源中积雪动态演化过程的缺失环节,为准确评估高寒地区水资源储量提供了理论基础和科学依据,同时为冰雪灾害防治提供技术支持。

瞄准前沿  服务国家

   科学家永远走在探求真理的路上,然而,通过探索国际前沿科学问题和自然规律为国家战略和地方社会发展服务,才是科学家最快慰的事。黄宁对此深信不疑,并用行动来证明。

  服务国家战略与地方发展。风沙研究的初衷就是解决北方荒漠化问题,黄宁自始至终都没有忘记初心,他将风沙的力学基础研究逐步推广到防沙、治沙等工程领域,取得了显著的成效。如他针对防沙、治沙所提出的优化方案为甘肃敦煌、金塔、金昌等地风沙与沙漠化防治工程提供了技术支撑;他设计的兰新铁路挡风墙被国家铁路部门所采纳,建成后效果良好;他为全球最长的途经沙漠的高速公路设计出防沙、治沙工程的优化应用方案;他针对最常见的防沙治沙工程措施-草方格所做风沙运动数值模拟研究成果发表在《The European Physical Journal E》上之后被列为亮点论文,并在该期刊网站上做了标题为“利用草方格数值模拟更好的控制沙漠扩展”的专题报道;鉴于其在防沙、治沙工程方面取得的成就,美国探索频道专门拍摄了黄宁的专题片,并在国内的多家电视台播出,提高了我国在该领域的影响力和国际地位。

  向政府积极建言献策。地处甘肃西北部的河西走廊,是祁连山冰雪融水的主要受益者,黄宁开拓性地在国际上开展了基于动力学过程的高寒山区与干旱区积雪水资源时空演化的多物理场、多尺度定量分析研究,并结合研究成果积极向政府部门建言献策,所提出的祁连山生态保护建议,得到了原省委书记林铎、原省委秘书长王嘉毅等领导的批示,并督促相关部门予以采纳。另外,他所提出的有关黄河上游水资源合理开发与利用的建议,得到原副省长程晓波的批示,以及建议省发改委进行采纳。

  为国防建设提供技术支撑。就像攀登者渴望征服险峰,科学家的成就感源自对困难的征服,黄宁也不例外。他主动涉足国防项目中的难点问题,研究获得的风沙运动关键参数,为某国防单位防止污染颗粒迁移提供了重要支撑;他针对多种地形和风场条件下大气颗粒物的输运和沉降规律开展的研究获得了丰富的数据和有益的结果,为国防单位提供了重要的技术和理论支持;他对爆炸烟云中粉尘扩散规律等的研究成果得到包括西北核技术研究所在内的相关单位高度认可。

  为国家培养高素质专业人才。作为一名科学家,黄宁教授始终面向国家重大需求中的国际前沿科学问题和卡脖子技术,不畏艰险,勇于攀登,在他坚毅的身影背后还有一个更加骄傲的身份,那就是“老师”。1990年任教至今,他一直活跃在三尺讲台,讲授了包括流体力学、数值分析、常微分方程、张量分析、风沙物理学在内的多门课程。曾先后荣获全国优秀力学教师奖、教育部高校青年骨干教师、甘肃省“教学成果奖”一等奖、兰州大学教学成果奖一等奖等;他为本科生讲授的《流体力学》获甘肃省高等学校精品课程、指导的研究生曾多次入选甘肃省优秀硕士学位论文,为我国西部和艰苦边远地区以及国防单位培养了一大批有家国情怀的高素质专业人才。

勠力同心 勇挑重担

  2017年,黄宁接过了兰州大学土木工程与力学学院首任院长周又和的接力棒,成为土木工程与力学学院第二任院长,继2016年成为西部灾害与环境力学教育部重点实验室主任后,他又多了一个新身份。这个身份对他而言是更大的挑战,也是沉甸甸的责任。如何在做好科研、当好老师的基础上,成为教育教学与科学研究的管理者,带领学院在关键领域取得突破,是他一直思考的问题。事实证明,他做到了!

  近年来,学院依托学科优势研究方向,以西部区域特色为学科方向发展的区位优势,主动融入国家战略和区域发展,提出在特色中创一流,做优风沙(雪)环境力学、做强超导电磁固体力学、做专仪器研发、做亮文物保护、做特地质灾害、做新绿色建筑材料的发展思路,积极贯彻学校“双一流”学科建设规划,取得了系列原创性和标志性成果。近5年学院先后连续获批国家自然科学二等奖、国家科技进步二等奖、教育部技术发明一等奖、中国专利优秀奖和中国钢结构协会科学技术特等奖等。获批多个省部级科研平台,成立“超导力学研究院”和“湍流-颗粒研究中心”两个非实体性科研机构。同时,学院立足现实,坚持选留培养与引进人才并举,近5年来1人获批中国科学院院士、5人次获批国家级人才计划。学院改革人才培养模式,修订了本研人才培养方案,开展大类培养改革完善了学院-系-课程群(组)三级教学运行机制,坚持全体教授、副教授为本科生授课制度。构建了具有工科特征的本科生全程成长体系、全员育人体系和荣誉激励体系,形成了“一核一体两翼”的(以理想信念教育为核心、激发学生主体能动性、以抓学业和生活为两翼)工作新格局。学院3个专业中2个专业入选国家一流专业,1个入选甘肃省级一流专业。

  2023年3月18日,省委书记胡昌升到兰州大学调研时,专程走访了多功能环境风洞实验室。胡昌升对黄宁介绍的相关工作给予了高度认可,并希望兰州大学牢记习近平总书记殷殷嘱托,立足甘肃、面向全国、放眼世界,将科学研究、服务国家战略同助力甘肃发展结合起来,在更高起点上谋划推动发展,在新时代陇原振兴的历史进程中扛大梁、挑重担、建新功。这样的期待,是黄宁的初心,也是他一直以来践行的使命。