香港浸会大学地理系全奖博士招生 | Prof. Meng教授课题组

导师简介

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香港浸会大学全奖博士招生 | Prof. Meng教授课题组(519)

教授现任香港浸会大学地理系教授,是国际知名的大气化学与气候建模领域的专家学者。作为一位年轻有为的科学家,教授在大气化学、气候变化及其相互作用等领域取得了突出的学术成就。他曾在哈佛大学环境科学与工程系完成博士后研究工作(导师:Michael B. McElroy),于爱荷华大学获得化学工程博士学位(导师:Gregory R. Carmichael),并在南京信息工程大学获得大气物理学学士学位。

教授已在国际顶尖期刊发表多篇高影响力论文,并获得包括欧洲地球科学联盟(EGU)大气科学部杰出青年科学家奖、福布斯亚洲30位30岁以下精英(医疗保健与科学类别)、福布斯中国30位30岁以下精英(科学与医疗健康类别)在内的多项国际和地区性重要奖项。2023年,他获得中国国家自然科学基金委员会"优秀青年科学基金项目(香港澳门)"资助,这是对其学术成就的重要认可。

研究领域

教授的研究兴趣主要集中在以下几个方面:

大气化学与气候建模:利用先进的数值模型研究大气化学过程,发展和应用气候模型,模拟和预测大气组分变化及其对气候系统的影响。

化学-气候相互作用:研究大气污染物(如臭氧、气溶胶等)与气候系统之间的复杂相互作用机制,包括污染物如何影响气候变化,以及气候变化如何反过来影响污染物的分布、传输和转化。

光吸收颗粒物研究:重点研究大气中能够吸收太阳辐射的颗粒物(如黑碳、棕碳、矿物粉尘等),探究其来源、分布、光学特性及其对区域和全球气候的影响。

极端气候事件与空气质量关系:研究热浪、干旱等极端气候事件与空气污染之间的协同与耦合关系,探索气候变化背景下极端事件与空气质量恶化的预测方法。

亚洲地区空气质量与气候变化:以亚洲特别是中国和粤港澳大湾区为重点研究区域,探讨区域环境质量改善与气候变化减缓的协同路径。

研究分析

1: "Large-scale climate patterns offer pre-seasonal hints on the co-occurrence of heat wave and O3 pollution in China"

期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), 2023

研究内容:该研究揭示了热浪和臭氧污染在中国共同发生的气候先兆信号。研究团队发现春季大尺度气候模态(如北极涛动和北大西洋涛动)可以为预测夏季热浪与臭氧污染的协同发生提供早期线索。这项研究开发了一套基于物理机制的气候指数预测系统,可在夏季来临前1-3个月提前预警温与臭氧污染的共同发生。

重要发现:研究表明,春季北极涛动(AO)和北大西洋涛动(NAO)指数的变化,可以通过影响大气环流和地表过程(如土壤湿度),预示夏季热浪-臭氧协同污染事件的发生概率。该研究建立的预测模型在中国大部分地区表现出良好的预测技巧,为政府和公众提前做好健康防护措施提供了科学依据。

2: "Uniformly elevated future heat stress in China driven by spatially heterogeneous response of water vapor changes"

期刊:Nature Communications, 2024

研究内容:该研究聚焦于气候变化背景下中国未来热应激风险的空间分布特征及其成因。研究团队运用多模式集合预测方法,分析了温度和湿度共同作用导致的热应激(湿球温度)变化,并揭示了水汽变化的空间异质性响应机制。

重要发现:研究发现,尽管中国不同地区的气温和相对湿度变化存在显著的空间差异,但未来热应激(湿球温度)在全国范围内却呈现出较为均匀的上升趋势。这种看似矛盾的现象背后隐藏着水汽变化的空间异质性响应:在北方干燥地区,少量水汽增加会导致显著的湿球温度上升;而在南方湿润地区,即使水汽增加较多,也只会引起相对较小的湿球温度变化。这种"补偿效应"导致全国热应激风险趋于均匀化。

3: "Arctic amplification induced decline in West and South Asia dust warrants stronger anti-desertification towards carbon neutrality"

期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), 2024

研究内容:该研究探究了北极放大效应对西亚和南亚地区沙尘排放的影响机制。研究团队分析了1980-2020年间的卫星观测数据和模型模拟结果,揭示了气候变化如何通过影响陆地-大气相互作用改变区域沙尘排放。

重要发现:研究发现,北极快速升温(北极放大效应)通过减弱极地与中纬度地区的温度梯度,导致西亚和南亚地区的风速减弱和降水增加,进而抑制了沙尘排放。这一"意外的气候红利"使得2020年的沙尘排放较1980年代减少了约30%。然而,研究同时预警,如果不加强反荒漠化措施,随着人为气候变化的持续加剧,这种"红利"可能在未来减弱或消失。

4: "Substantially underestimated global health risks of current ozone pollution"

期刊:Nature Communications, 2024

研究内容:该研究重新评估了全球臭氧污染对人类健康的风险。研究团队利用最新的臭氧暴露-反应函数、分辨率全球臭氧分布数据以及人口统计信息,系统性地评估了臭氧相关健康风险的全球分布及其不确定性。

重要发现:研究发现,传统方法可能大幅低估了臭氧污染的全球健康影响。研究显示,全球每年臭氧相关过早死亡人数远于先前估计,且这种健康风险在全球分布极不均衡,主要集中在东亚、南亚和中东等人口密集、臭氧污染严重的地区。研究还发现,臭氧对心血管疾病的影响被系统性低估。

5: "The underappreciated role of agricultural soil nitrogen oxides emissions in ozone pollution regulation in North China"

期刊:Nature Communications, 2021

研究内容:该研究聚焦于中国华北地区的臭氧污染成因,特别关注了农业土壤氮氧化物(NOx)排放在臭氧形成中的作用。研究团队综合利用卫星遥感、地面观测及化学传输模型,系统评估了农业活动对区域臭氧污染的贡献。

重要发现:研究发现,农业土壤氮氧化物排放在华北地区臭氧生成中的作用长期被低估。在臭氧发的夏季,农业土壤排放的NOx可贡献华北地区总NOx排放的约15%,影响臭氧浓度的约15-30%。特别是在农田密集的农村地区,这一贡献率更。研究还发现,农业土壤NOx排放表现出强烈的季节性和空间异质性,与农业管理实践(如化肥施用)密切相关。

6: "Air quality improvements can strengthen China's food security"

期刊:Nature Food, 2024

研究内容:该研究探究了空气质量改善与农作物产量之间的关系,特别关注了中国空气污染控制措施对粮食安全的潜在协同效益。研究团队利用长期观测数据、卫星遥感和模型模拟,定量评估了不同污染物(如臭氧、气溶胶)对主要农作物产量的影响。

重要发现:研究发现,持续改善空气质量能够显著增加中国主要粮食作物的产量。特别是控制地面臭氧污染对提作物产量的效益最为明显,这是因为臭氧直接损害植物光合作用和生长发育。研究估计,如果中国能够将臭氧浓度降低到世界卫生组织建议的标准水平,主要粮食作物的产量可能增加5-10%,相当于显著提了国家粮食自给能力。

项目分析

1: "气溶胶形成及其与天气和气候的相互作用建模研究"

资助来源:中国国家自然科学基金委员会"优秀青年科学基金项目(香港澳门)"(项目编号:42322902)

研究领域:大气化学、气候模型、气溶胶-气候相互作用

研究内容:该项目聚焦于大气气溶胶形成机制及其与天气和气候系统的复杂相互作用。项目团队将开发和改进先进的气溶胶-气候耦合模型,研究不同组分气溶胶(特别是二次有机气溶胶和光吸收性气溶胶)的形成过程及其对气象条件和气候系统的影响机制。

2: "气候与环境意识的粤港澳大湾区城市发展:解决方案与协同效益"

资助来源:香港研究资助局协作研究基金青年学者协作研究计划(项目编号:C2002-22Y)

研究领域:城市气候,空气质量,区域可持续发展

研究内容:该项目针对粤港澳大湾区快速城市化过程中面临的环境与气候挑战,研究气候和环境友好型城市发展路径。项目团队将结合大气化学-气候模型、土地利用变化模型和城市能源系统模型,构建大湾区城市发展的多重情景,评估不同城市规划和发展策略对区域环境质量、气候适应性和温室气体排放的综合影响。

3: "东亚地区空气质量模型比较研究(MICS-Asia)"

项目角色:气候与空气质量变化工作组组长

研究领域:区域空气质量建模,模型评估与改进

研究内容:作为MICS-Asia(Model Inter-Comparison Study for Asia)第三阶段和第四阶段项目的气候与空气质量变化工作组组长,教授领导团队系统评估和比较了不同空气质量模型在模拟东亚地区大气污染物分布、传输和转化方面的性能。研究特别关注了气象条件变化和排放控制措施对区域空气质量的综合影响。

研究想法

(1) 城市热岛效应与空气污染协同机制及其健康影响研究

研究立意:随着全球城市化进程加速,城市热岛效应与空气污染的协同作用已成为影响城市宜居性的重要因素。然而,目前对二者协同机制及其健康影响的研究仍相对缺乏。

创新点:

构建分辨率城市尺度的热环境-空气质量耦合模型,同时考虑城市三维建筑结构、能源使用和人口活动等因素

开发基于卫星和地面多源数据融合的城市热环境与空气质量协同监测方法

建立整合环境暴露、人群活动和健康效应的多层次评估框架

可行路径:结合教授在气候-空气质量相互作用模拟和健康风险评估方面的专长,选择粤港澳大湾区典型城市作为案例,构建热-污染-健康多重评估系统,探索城市规划和政策干预对减轻热岛-污染协同效应的有效路径。

(2) 气候变化背景下的关键气象因子阈值变化及其对区域空气质量的影响

研究立意:气候变化正在改变影响空气质量的关键气象因子(如温度、湿度、边界层度、风速等)的分布特征和阈值水平,但这种变化如何影响未来空气质量仍不明确。

创新点:

识别不同污染物(如PM2.5、O3)对气象因子阈值的非线性响应特征

量化气候变暖导致的气象因子阈值变化速率及其区域差异

开发考虑气象阈值变化的动态空气质量管理系统

可行路径:基于教授在极端气候事件与空气质量关系研究方面的优势,利用长期观测数据和气候-化学耦合模型,分析不同排放情景下气象阈值变化对区域空气质量的影响,为适应气候变化的空气质量管理提供科学基础。

(3) 光吸收气溶胶与季风系统相互作用的多尺度机制研究

研究立意:光吸收气溶胶(如黑碳、棕碳、矿物尘等)通过改变大气热力结构影响季风系统,而季风环流变化又反过来影响气溶胶的区域分布,这种复杂相互作用的机制尚未得到充分认识。

创新点:

发展考虑气溶胶-云-辐射相互作用的分辨率区域气候模型

探究不同组分光吸收气溶胶对季风系统影响的时空差异

评估气溶胶-季风相互作用对区域降水模式和水资源的长期影响

可行路径:结合教授在光吸收颗粒物研究和气候模型方面的专长,设计多组敏感性模拟实验,量化不同来源和性质的光吸收气溶胶对亚洲季风系统的影响,探索减少短寿命气候污染物对区域气候和水循环的协同效益。

(4) 低碳转型过程中的空气质量协同效益与权衡研究

研究立意:随着全球加速低碳转型,能源结构和消费模式正在深刻变化,这将显著影响大气污染物排放和空气质量,但这种影响的复杂性和区域差异性仍需深入研究。

创新点:

构建整合能源-经济-环境的多部门协同减排评估框架

识别不同低碳路径下的空气质量协同效益与潜在风险

开发支持区域差异化低碳-清洁空气协同治理的决策工具

可行路径:基于教授在气候变化与空气质量研究方面的经验,整合部门能源消费模型、大气化学传输模型和健康经济评估工具,系统分析不同低碳情景下的区域空气质量变化及其社会经济影响,为制定兼顾气候目标与环境健康的转型策略提供科学支持。

申请建议

(1) 学术背景准备

专业知识储备:

扎实掌握大气科学、环境科学或地理学的核心理论和方法,特别是大气物理学、大气化学、气候动力学等领域的基础知识

具备跨学科视野,了解地球系统科学的基本概念和研究方法,包括大气-海洋相互作用、生物地球化学循环等

熟悉数值模拟方法,包括气候模型、化学传输模型的基本原理和应用

技能培养:

提编程能力,尤其是Python、MATLAB、R等科学计算语言,以及处理大型气候模型输出数据的技能

掌握遥感和GIS分析方法,能够处理和分析卫星数据、气象观测数据

培养科学论文写作能力,包括文献综述、数据分析和科学写作的规范

研究经验:

积极参与与大气化学、气候变化或环境健康相关的研究项目

尝试撰写并发表质量的科研论文,优先考虑与教授研究方向相关的主题

参加相关学术会议和工作坊,了解领域前沿动态,建立学术网络

(2) 申请策略与准备

研究兴趣对接:

仔细研读教授的最新研究论文(特别是PNAS和Nature系列期刊上的文章),了解其研究方法、思路和未来发展方向

明确自己的研究兴趣如何与教授的研究方向契合,特别是大气化学与气候建模、化学-气候相互作用、光吸收颗粒物、极端气候事件与空气质量关系等方向

研究计划准备:

提前准备一份详细的研究计划,清晰阐述研究问题、理论框架、研究方法和预期成果

研究计划应体现对教授研究领域的深入理解,并展示自己的创新思考

特别强调自己的研究如何能够与教授的现有项目形成互补和协同,如何能够推动相关领域的发展

(3) 核心能力提升

模型应用能力:

熟悉并尝试使用常见的气候模型(如WRF、CESM)和化学传输模型(如GEOS-Chem、CAMx、CMAQ),这是教授研究中的核心工具

学习气溶胶-气候耦合模式的基本原理和应用方法

掌握模型评估、参数优化和不确定性分析的方法

数据分析能力:

提处理大规模气候和空气质量数据的能力,包括时空分析、统计降尺度、机器学习等方法

熟练运用各类可视化工具,能够直观呈现复杂的气候和空气质量数据

掌握气象和空气质量观测系统的原理

博士背景

Syntax,985中国语言文学系博士生,专注于计算语言学和历史语言学研究。擅长运用大数据分析和人工智能技术,探索汉语语音、语法的历史演变规律和现代汉语方言的地理分布特征。在研究上古汉语语音系统重建方面取得重要突破。曾获国家奖学金和中国语言学会青年学者奖。研究成果发表于《语言学报》和《Journal of Chinese Linguistics》等重要期刊。

【竞赛报名/项目咨询+微信:mollywei007】

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