客觀日本

【國際人才環流】利用離岸觀測開創海嘯預警新方法——專訪JAMSTEC王宇晨研究員

2025年03月19日 交流

加強國際人才環流是研究開發工作充滿活力的必要條件。日本需要積極推進全球「知識」的交流,增強研究和創新能力。為此,在推進研究環境的國際化的同時,促進國際人才的交流,確保日本緊密融入國際人才環流渠道非常重要。

「國際人才環流」特輯將通過對研究一線的科研人員的採訪,介紹日本研究一線為促進國際人才環流,創造卓越研究成果而實施各種舉措的現狀和課題,同時介紹吸引全球研究人員的重要因素——日本研究環境的魅力。本次我們採訪了日本國立研究開發法人海洋研究開發機構(JAMSTEC)的王宇晨研究員。

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王宇晨 2016年北京大學物理學院畢業。2018年東京大學地球與行星科學專業碩士,2021年同專業博士。2021年成為日本國立研究開發法人海洋研究開發機構(JAMSTEC)海域地震火山部門研究員。2019年獲得日本地震學會學生優秀獎,2023年獲得該學會年輕學者學術獎勵獎。

選擇留學日本的機緣,來自東京大學「UTRIP」暑期實務項目

當初你是如何決定去日本留學的?

選擇留學日本應該說是我自己的一個規劃。北京大學的學生當時主流的留學都還是去美國,尤其是北京大學物理學院,基本上一半的學生都去美國讀PhD了,並且大都能拿到全額獎學金。

但是我和日本有一個機緣,那就是在我大三的時候參加了東京大學的一個暑期實務項目「UTRIP」( University of Tokyo Research Internship Program),這個項目把世界上各個國家大學的大二大三的學生邀請到東京大學來,跟著一個教授做6~7周比較小的研究課題。我通過東京大學的官網應徵參加了這個項目,期間做了一個關於海嘯的建模計算。

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王宇晨參加UTRIP結業典禮(2015年8月)

當時我採用流體力學的方法建模,模擬了2012年加拿大8.1級地震引發的海嘯時間,在佐竹健治教授的指導下,計算地震引發的海底地形形變,再通過流體力學的方法來模擬海嘯的傳播過程。暑期實務項目之後,我就返回了北京大學,繼續完成我的本科學業。佐竹教授的學識和人格魅力、東京大學優良的學術氛圍、日本社會高度有序的環境,都給我留下了很深的印象。

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王宇晨研究員接受客觀日本的採訪

當時我也申請了一些美國的學校,拿到了美國普林斯頓大學、芝加哥大學的全額獎學金,同時還拿到了日本面向海外優秀學生的GSGC(Global Science Graduate Course)碩博連讀全額獎學金,獲得了到東京大學留學深造的機會。三所大學的專業方向分別為古氣候、大氣化學和地球物理。

雖然美國大學給的獎學金(每月3000多美元,當時摺合30多萬日元)要高於日本(每月18萬日元),但經過權衡大學的專業以及指導教授、獎學金額度還有社會治安環境等因素之後,我最終決定去東京大學研究地球物理。至於獎學金,我認為學生期間還是應該以學業為重,獎學金夠用就行了。

當然,這個決定也受到了「UTRIP」暑期實務項目的影響。正如前文所述,在日本研究生活的6~7周給我留下了深刻的印象,指導教授佐竹健治先生是地震與海嘯領域的國際知名學者,這些都對我做出留學日本的決定起到了很大的促進作用。可以說「UTRIP」為吸引世界各國的大學生來日本留學起到了很好的作用。參加過這個項目的外國留學生每年都有來日本正式留學的。

還有一個原因是日本離中國較近,從地理上來說,方便回家探親;從文化上來說,具有一定的相似性。

獲得博士學位後,選擇在日本從事研究工作

2021年獲得博士學位後是繼續留在日本工作,還是到歐美,或是回中國,你的決定是怎麼做出來的?

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王宇晨在JAMSTEC橫濱研究所從事海嘯研究

我博士畢業是在2021年9月。由於碰上新冠疫情的特殊時期,那個時期做任何選擇都受到了很大限制——回中國一票難求,落地還需要隔離多日;美國簽證也基本停辦。同時,我所研究的海嘯課題在日本更加受關注。所以在2020年7月我開始找工作的時候,留在日本工作便是我唯一能夠考慮的事情了。

留在東京大學當老師也是一個選項,但是佐竹教授的原則是鼓勵學生走出校門,認為博後期間還是要出去闖蕩一番,之後若想回到大學也不遲。所以我就選擇了日本海洋研究開發機構(JAMSTEC),從2021~2024年先做了三年博後。2024年10月正式成為JAMSTEC的研究員。

主要研究以新方法預警海嘯

目前研究的課題主要有兩個方面,一個是研究海嘯警報的持續與解除時間問題,另一個是採用與以往不同的手段來進行海嘯警報。

一般人認為海嘯的第一波是最大的,所以海嘯的第一波預報了以後,之後什麼時候解除都無所謂,其實這是很大的一個誤解。第二波海嘯有可能與第一波等同甚至更大,所以需要很準確地掌握海嘯的警報及解除時間。海嘯警報不解除,外部的救援人員就沒有辦法施救。警報狀態持續太久,還會對經濟活動造成障礙。所以海嘯警報的持續時間,也就是警報解除時間是一個很需要研究的課題。

日本的海嘯預警,傳統上是基於地震波的觀測,先反演震源,再根據震源來計算海嘯的高度和到時。今年來,離岸的水壓計觀測設備越來越豐富(S-net, DONET, N-net),也為海嘯預警提供了新方法。用設置在海洋裏面的水壓計來檢測水壓變化,根據水壓變化來推測海面的高度,再從高度來推測海嘯狀況的。不過,從離岸觀測數據推算沿岸海嘯的波形需要很多處理,而且精度會受到潮汐洋流甚至地震波的影響。

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2024年1月1日日本發生能登半島地震後,王宇晨前往災區調查海嘯情況。

除了離岸的水壓計,海洋雷達也可以用在海嘯預警上。海洋雷達是測量離岸的海水流速,從而判斷是否發生了海嘯以及海嘯的強。這種方法為觀測海嘯提供了一個與此前完全不同向度的數據。

而且,海洋雷達原本是為了漁業而設置的,通過設置在沿岸的雷達觀測洋流,判斷適合飼養的魚類與時間。JAMSTEC和北海道大學在津輕海峽設置有這樣的海洋雷達。而我將海洋雷達靈活應用到海嘯預報領域,為已有設施添加了新功能。

2022年1月15日發生的湯加海底火山噴發導致了海嘯,我利用設置在津輕海峽的海洋雷達的數據,很好地解釋了海嘯到達日本的情況,從而證明了利用海洋雷達預報海嘯的可行性。這也是首次將海洋雷達用在火山海嘯的實測數據上。

由此,我們建議在發電站附近設置海洋雷達,日本的發電站基本上都在濱海帶附近,剛好可以由發電站來給雷達供電,雷達探測到的海嘯又能保護發電站,二者可以形成互惠的關係。

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2024年6月在亞太地球科學學會(Asia Oceania Geosciences Society (AOGS))上發表利用海洋雷達觀測海嘯的研究成果

對於大家都很擔心的南海海溝地震,也可以通過在重點地區設置海洋雷達來觀測預報海嘯。將來整個日本沿岸都設置了海床水壓計和海洋雷達的話,對日本的防災減災會有重要作用。

目前利用海洋雷達預測海嘯的觀測距離在80~90公里左右(理論上距離更遠也是可行的,但需要更強大的噪音處理能力),供預報的時間在15~20分鐘左右。個人希望今後能夠觀測得更遠一些,以便為民眾提供更多的對應時間。

為了表彰利用離岸觀測開創海嘯預警的新方法,日本地震學會先後授予我了2019年度學生優秀發表獎和2023年度「年輕學者學術獎」。

要想吸引國際人才

首先要讓研究職位成為社會羨慕的對象

日本提出「國際人才環流」口號,希望讓國外的科研精英到日本來,同時讓日本的精英出國,並且以後還要回到日本來,對此,你認為日本需要提供哪些政策上的支援或保障?

首先是薪資待遇問題。

研究人員的薪資待遇,在許多國家比起民間企業大都會有差距。在大學或者研究機關搞研究的話,要比同等水平的人去企業的薪資要低。比如我的同學在美國大學裏當教職的,年薪也就6~7萬美元,但如果是去矽谷的話,通常在50~60萬美元。在中國留在大學做教職的,工資層面也比不上在IT大企業工作的同學。這個問題,新加坡跟歐洲同樣也存在,當然日本也一樣。

但是,國與國之間橫向比較的話,由於日元貶值,日本科研人員的薪資就顯得更沒有吸引力了。美國大學裏年輕教職的7萬美元年薪,按照1:150的匯率,折合成日元就要超過1000萬日元了。日本的大學或者研究機構很難給博士研究員或年輕的研究人員開出這麼高的薪資。現在,日本大部分年輕研究人員的年薪在400~500萬日元。這個年薪的跟國外相比是沒有競爭力的。除非某項研究是日本獨有,只能在日本進行,否則單純就薪資而言,無法吸引國際人才、尤其是西方的研究人才來日本。

如果能夠讓比較年輕有為的研究日元人員拿到年薪800萬,同時還能保證他有職務上升和經濟上升的渠道的話,那麼他會可能比較安心地在日本搞研究。

當然,從個人角度而言,當你要追求你的理想,做你認為有意義的事情的時候,你的經濟考量勢必就要放到第二位。但是從社會的角度來說,應該要讓研究工作成為社會向往與讚賞的職業,而不是說那些博士生學習的時候那麼辛苦,寫論文的時候那麼辛苦,畢業之後養家餬口的時候工資還讓你捉襟見肘,這樣的話研究職位就沒有社會地位,很難讓人去對研究職業產生憧憬,沒有憧憬沒有向往的話,從事的人肯定是越來越少的。

當然,薪資問題解決起來並不容易,所以在薪資之外,日本可以在以下三個方面有所作為。

第一個方面就是創造一個政策友好的環境。

現在世界上很多地方,出於從國家安全的角度考慮,對於科研人員的研究自由產生了更多的限制。如果日本能夠營造一個更加包容、更加友好的研究環境,不要在政策上設置更多門檻,則會有利於國際上的優秀科研人員來日本搞研究。當然,就國家而言,也會有一些國家安全層面的考量,這個就只能看怎麼平衡了。

第二點就是積極向青年學生推廣科研實習項目。

比如東京大學的UTRIP就是一個很好的項目,讓大學生通過參加短期的科研實習項目,瞭解日本的科研環境,感受日本良好的治安氛圍,吸引他們畢業後來日本從事科研工作。

第三點就是充裕的研究經費。研究經費的充足性和持續性,對於讓研究人員安心研究非常重要。研究經費充足的話,研究人員可以對未來做設想,做規劃,可以去做需要經費的研究,提升對研究的信心。目前日本的科研費的採用率逐步提高,越來越多的研究員有機會獲得資助,這一點是很積極的做法。

讓日本成為研究人才的集散地

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王宇晨在JAMSTEC橫濱研究所主樓入口門前

國際人才環流,有一個重要的形態就是作為人才的集散地。也就是說並不是一定要讓某個外國的優秀人才長期定居在日本,可以是一年兩年的這種短期交流形態,用這種形式來吸引國際人才,我覺得是可行的。

更加積極地邀請國際知名學者來日本的研究機構進行短期客座研究,在經費上給予保證。頂級科學家的作用不是一個人和一個人之間的點對點的交流,而是使得日本的研究機構與國外的機構建立相互交流的關係,可以互派交換生、訪問學者等等,進而推動國家之間的科研交流。讓國際頂尖級別的科學家長期定居日本,可能有一定困難,但是短期是完全可能的,而且能起到擴大研究人脈關係,促進人才環流的作用。

我認為在現在的這一個情況下,日本還是一個適合留學的地方的,因為首先它現在整個學術界的氛圍還是相對踏實的。另外還有一個點其實也是我推薦日本的一個原因,就是日本的獎學金不是從指導教授的經費裏面劃撥的,基本上都是政府、大學或者企業提供的。學生跟老師之間沒有利益關係,不會成為老師的「工具」,而在美國那邊很多博士生都叫自己的指導教授為「老闆」,類似一種 「準僱傭關係「——拿了老師的錢就需要為老師來做事情,而日本的師生之間更像韓愈《師說》中所說的那樣:「師者,所以傳道授業解惑也」的關係。有對於志於從事研究的人而言,日本的學習環境更加單純一些。

如果對探求未知是真的熱愛,我覺得從事學術研究是一個不錯的選擇。以我自己自身經歷來看,我覺得選擇在日本從事研究這條路沒有錯。

2025年2月10日採訪於JST亞洲/太平洋綜合研究中心
採訪/編輯:JST客觀日本主編 曹暉
照片:王宇晨、客觀日本編輯部

【日文報導】
沖合観測を活用した津波予報の新手法を開発:JAMSTEC王宇晨研究員へのインタビュー

【英文報導】
Using offshore observation to pioneer a new tsunami warning method - Interview with JAMSTEC Researcher Wang Yuchen