留美三十年

我是1987年来美国的,做了五年研究生,两年博士后, 23年的大学教授。所以用“留美”二字来描述我的30年好像有些不妥,但实在想不出更合适的词汇。姑且用之吧。胡适先生曾经说过中国人不喜欢写传记,所以就他在40岁的时候就带头写了一册。我虽然不能与适之先生相比, 但是觉得也该写一点什么。

今年是我来美国30周年,也是一个好年。七月份我正带领学生们在墨西哥湾海上工作,收到夫人的微信，说有一封AGU President 的email叫我看一下好像我选了AGU的 Fellow （会士）。我回答说这不太可能吧。AGU Fellow （美国地球物理联盟 会士）是我们这个领域科学家所渴望的荣誉, 每年在1000个会员里才选一个,我想在我65岁退休前能得到这一荣誉就算宽慰一生的努力了，不大可能在我第一次被提名就能拿到。结果看了一下电邮还真拿到了。今年AGU在全球6万多会员中选出61名 Fellow （千分之一）。外面成就杰出,又能说会道的科学家同事很多,为什么我拿到了对我来说仍然是一个谜，只能说是我今年运气很好吧（我研究的是一个热门领域, 帮我推荐提名的都是当今大名鼎鼎的，或是刚刚退休不久的前辈高人。另外,在海洋科学分会与AGU两个层面的评委里都有了解并欣赏我工作的人，实在是低概率事件; 按照英文的说法是all stars are aligned for me）。运气好是我自己经常说的话, 当然这里并不否认自己的努力与成就。当然最重要的因素还是自己对科学的热爱才支撑了我这么多年我往前走的路。30年来我的进步在外人看来好像都很顺利、应该的, 其实很长时间我自己都感觉始终是如履薄冰，如临深渊。比如说我来美国七年直到有了正式工作才第一次回中国探亲, 然后又整整五年半直到拿到终身教职后才第二次回国探亲。对现在的年轻人来说，这几乎是天方夜谭。

2015年我成了坐在椅子上的教授（所谓讲座），副校长问我是如何走上科研道路的。我说我读小学的时候看过一个科教片,上面说喜马拉雅山脉是从海底升上来的,今天还在继续上升,上面还有海洋生物的化石。我当时看了非常的兴奋, （手舞足蹈，世上还有这样神奇的事情？）就爱上了科学。直到今天我还是如此, 经常为一组新数据或者一个新观点感到特别的兴奋。几十年来我从来没有后悔过做科学研究。今年选上Fellow 后，AGU让我写一篇短文, 谈谈我对我们这个领域科学发展的前景的观点, 但是我也写了我踏上科学道路的最处动机。用现在中国时髦的话来说就是“不忘初心吧。”  不过说来好笑, 我报考大学的时候就是没有报海洋。1978年厦门大学在浙江省招生理科有几个专业，记得其中连在一起写的有三个，化学,海洋,生物。 我当时想海洋大概就是开船的吧,所以就跳过去填了化学与生物。结果来招生的老师是海洋化学专业的, 他看我化学考得不错, 就把我放到了海洋化学专业。我倒是一直挺喜欢这个专业。不过我相信把我放到任何一个专业, 我都会喜欢, 只是成就高低而已。那年高考我发高烧, 数学考砸了所以没有报任何我中学时喜欢的数学专业，现在看来那也是运气好, 因为我还是最喜欢研究与解释自然界的现象，个人的智力水平也不一定能做好数学方面的研究。我可以告诉你我有多笨, 大学里中午的时候同学们在下棋我从来看不懂他们的策略。工作以后朋友们互动一起打牌，我也喜欢，但我是一个不知道该出什么牌，也不记得外面已经出过什么牌的人。

不过我觉得在我们这些领域从事研究取得成绩的最重要因素并非个人的智力水平,  坚持不懈做一件事情以及有比较好的运气（即走对道路）大概是两个最重要因素。我一辈子只研究一个元素, 即碳元素, 偶尔也碰碰相关的氧与氮元素。在碳元素里我也只研究一个最简单的分子, 也就是二氧化碳（CO2）。我有一个做有机地球化学研究的同事朋友, 后来进入到了热门的微生物地球科学。 我跟他开玩笑说这个对我来说挑战性太大，学好英文对我这样一个每天离不开中文的人来说就已经挺困难的, 还要去记忆微生物的拉丁文名字就太难了。我这样能力的人只能研究一些简单分子，做些简单的事情。当然二氧化碳在地球海洋生物圈的循环也是不简单的。

我为什么要研究二氧化碳呢?对于这个问题我的答复对同事，家人与邻居都是一样的。第一，二氧化碳是衡量生物活动, 即光合作用与呼吸作用的货币，故与生命，生态研究息息相关。第二, 二氧化碳是地球上最重要的温室气体，是我们要了解气候变化必须要研究的分子。工业革命以来人类活动,包括燃煤，用汽油，制造水泥, 砍伐森林等等, 产生了大量的二氧化碳。在大气中的二氧化碳无法阻挡从太阳来的短波能量, 却能吸收地球放出的长波辐射, 这就像给地球盖上了一层毯子, 使得地球变暖 （所谓温室效应也）。  工业革命以来海洋吸收了人类释放二氧化碳的30%左右，也就是说海洋使得 大气中的二氧化碳变的不那么高了, 减缓了地球的气候变暖，成了一大功臣。但是同时海洋也做出了难以担当的自我牺牲。 我们都知道二氧化碳溶于水里就变成了碳酸, 所以海水的酸度就增加了， pH 值与碳酸盐饱和度就下降了。这个过程叫做海洋酸化。这样一个后果对很多以碳酸盐为骨架的海洋生物的生长会有致命的威胁。譬如说珊瑚的增长就受到了极大的威胁。据研究表明几十年内累珊瑚礁就会消失。同时其他靠珊瑚礁生活的海洋生物与生态系的健康就受到了威胁, 整个食物链也就受到了威胁。这样一来海洋酸化的研究不但有科学上的意义, 也就有了重要的社会意义,受到了公众的支持。所以海洋酸化的研究在过去10年成了大热门。我研究的领域是河口与近岸环境海域里碳的生物地球化学，我十几年前最知名的工作就是大陆架海洋二氧化碳海气交换通量的估算，另一件是河口区沼泽地的碳通量研究。这两个方面的工作也是全球碳循环研究的薄弱环节, 也是最近10几、20年才开始的新领域。 把这一方面的工作与海洋酸化相结合,  2011年我在《自然 地球科学》上发表一篇文章从数据与理论两方面指出近岸海区富营氧化所带来的二氧化碳与化石燃料带来的二氧化碳加在一起可以使近岸水环境变得更加酸化 （这是我第一篇酸化研究的文章）。这项工作被称为是开创性的, 将影响我们这个领域几十年。这也是我这次选上 AGU Fellow 的主要成就。

我另外一项重要的工作是北极海洋碳循环与酸化的研究。我在这方面的工作开始的比较迟，却正碰上了好时机。全球变暖北极地区是受影响最深的地方, 响应也是最剧烈的。过去北极海夏季化冰基本上都在低纬度边缘海，2007年开始化冰进入海盆区, 当时没有任何二氧化碳的观测数据。2005年美国的海洋与大气管理局（NOAA）打算与中国国家海洋局合作监测二氧化碳, 他们在东西海岸的两位巨头要找一个懂二氧化碳，又会说中文的人, 当时全美国只有我一个人。等我们拿到了资助在雪龙号上装上二氧化碳分析仪已经是2007年的秋天了, 船先去了南极。第二年的夏天去了北极,正好碰到北极大化冰。根据90年代在冰下测定的结果, 有人提出北极冰下的二氧化碳很低所以一旦冰化了就可以吸收大量的二氧化碳, 可以对大气二氧化碳升高提供一个负反馈的机制。等我到零九年开始看数据的时候我立刻意识到前人提出来的机制是错的, 我就提出了一个新的机制, 我们这样一篇以报道新结果加以理论解释的文章于2010年在《科学》上发表 （这是我第一篇北极研究的文章）。 科学界的大头们提到这是中国海洋界第一次领导海洋研究的前沿, 但是对我们的观点只是表示谨慎的欢迎。2017年初我们又在《自然 气候变化》上发表另一力作指出北极海域的酸化在过去20年不断地向北面及深部推进。这一次海洋界的反响就更大更正面了。文章的第一作者是海洋三所的博士生QiDi同学。这是一位很努力也很有思想的年轻人,（我对努力工作的年轻人总是极力提携的）。记得17年初的时候正值中国新年, 我在杭州的一个网络速度像蜗牛一样的宾馆里彻夜的工作, 网络实在动不了, 只好半夜三更打电话遥控指挥在山区老家的QiDi上传文件。终于让雪龙号破冰船的＂光辉形象＂上到了《自然 气候变化》的封面。

我的科学生涯在2010到2011年达到了一个高峰。在《科学》,《自然 地球科学》，《年终评述 海洋科学》各发表一篇影响力较大的文章。2012年底从美国南方搬到美东, 折腾了几年, 虽然每年文章总数不少，还有一篇《自然》正刊邀请的综述REVIEW 文章、但没有什么力作， 直到2016年才在《自然 通讯》上发表一篇用 pH微电极研究珊瑚钙化机制的文章。2017年本来应该有四篇高影响因子的文章。结果到现在也就出了两篇, 另一篇刚刚接受，还有一篇还挂在那里。通过今年这几篇文章的修改我觉得我们在做高质量的科研，写高水平的文章上面问题不是太大，但在领会审稿人字里行间的意思方面，与编辑的沟通方面有所欠缺。比如，我今年在 《自然 通讯》上发表的美国Chesapeake海湾酸化的文章去年在《自然 地球科学》修改了两次被拒（是其中一位审稿人的错误），一半是因为我自己没有与编辑作有效沟通的缘故。后来转到 《自然 通讯》我写了一个有理，有力，也有礼的信说明审稿人的错误，编辑换了一个审稿人就过了。 今后几年我们研究室应该还会出几篇高影响因子的文章, 但是我大概不会再写第一作者的文章了。如果写的话那一定是因为学生与博士后们不愿意写、我又要给基金部门交帐，或者是我在写书的过程中觉得有必要把某一个章节先发。

今年AGU 会议前有几家出版社与我联系要在会议上见个面讨论写书的事。换成以前我就会说No，因为写书太费时间了。现在我觉得应该写，也到时候了。在会议中我向一位写过几本书的老美朋友请教（我们一起编辑过一本书），他告诉我不要选大出版社， 他们的编辑像走马灯一样的换，他建议我选一家严肃的大学出版社，正合我意。在从New Orleans 回费城的飞机上我拟一个写作大纲，准备写一本200页左右， 十章的小书。像我这样还没有进入退休状态，能力又有限的人，第一本书不宜太大部头， 也不宜写集大成的教科书。我想写一本大学生，研究生， 海洋化学专业的人想读，非海洋化学专业的人也想读又能读懂的，关于河口近海CO2的酸碱性质与碳循环的书。

最后，我要感谢一路走来支持我，陪我一起走的导师，学生，合作者，朋友与家人。在我给AGU写的短篇结尾处，我写到今后我最大的享受会是看到我（以前）的学生们与我帮助过的年轻人在他们各自的研究不断变化的碳循环与气候变化的征途中取得成绩。这话听起来像是退休感言，有点伤感。其实不是的，我只是想说我今后十年的工作要以支持年轻人为主。这也是我对支持过我的人，对科学界与社会的回馈。

今年是我来美国30周年, 也是一个好年。9月底做医生的儿子与他相爱多年的女友在纽约成婚。女儿从哈佛毕业后跑到了遥远的芝加哥大学读研，今年终于回到了老爹身边很近的普林斯顿大学读博。今年的感恩节，圣诞节一家团团圆圆，其乐融融。是以记之。

蔡卫君 2017.12.27-28 修改于 纽瓦克飞上海的美联航UA86 航班。