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地球長青計劃

戴沛權打破學科限囿解決環境問題

身為環境工程師和大氣科學家,戴沛權教授矢志為地球排難解憂。他抽絲剝繭後發現,氣候變化、空氣污染、糧食生產和樹林保育皆是環環緊扣,影響當前最​​緊迫的環境議題。

大致而言,戴教授的工作是為關乎人類福祉的問題尋求答案。空氣污染每年導致全球近一千萬人死亡,而空氣污染釋放的化學物質更破壞植物和樹木生長,農作物的收成亦因此下降多達兩成。

戴教授解釋:「減少空氣污染不僅可解決人類健康和糧食不足的問題,還可保護森林,可謂一舉多得。」

另一方面,永續農業可增加農作物的產量,有助生產更高營養含量的食物。良好的耕作方法也可減少使用人造化學物質,降低環境污染。優質的森林管理既可對抗氣候變化,也可減少空氣污染。

戴教授的計算學研究把這些宏觀議題捆綁起來。受過工程科學訓練的他利用超級電腦,構建出可預測未來氣候和地球環境狀況的模型,透過回測及不同驅動器的數據來估算地球的變化,製定最佳的應對策略。

戴教授解釋:「你可隨意挑選一個關心的議題,我們都有辦法設計出相應的模型來解答這些問題。」這種「萬物齊一」的世界觀打破學術界和政府的傳統壁壘,不再以「各人自掃門前雪」的思維處事。

戴教授認為環境議題既錯綜複雜,亦環環緊扣

城市綠化正正體現環境議題的錯綜複雜。植樹的確有助降低城市氣溫,但關鍵是栽種正確的樹木品種。戴教授指出,種植錯誤的樹木企圖改善城市的微氣候很可能有反效果。一些闊葉樹品種會散發出大量揮發性有機化合物。它們可與汽車排放物產生化學反應,形成一種非常有害的空氣污染物──臭氧。故此,把闊葉樹安置在路邊可能弊大於利。

他強調,此類問題需謹慎處理。環境問題十分棘手,戴教授絕非否定增加植物覆蓋率的重要,只是為了避免不良後果,相關的管理必須考慮周全。

「人們種植樹木的原因有很多種。要阻止他們隨意種植絕非易事。」戴教授指出:「這無疑會惹怒大眾,也不是那麼容易向他們解釋明白。」

從保育學的角度來看,種植本土品種植物是可取的,但也要同時考慮植物排放物對本地生態的影響。

戴教授續道:「整體而言,針葉樹較有益空氣質量,因為不會釋放太多有機化合物。」但是它們有可能是入侵物種,容易引起氣候暖化。「我們與植木團隊緊密合作,並向他們闡明須因應城市氣候而種植不同品種的道理。」

植物葉面遭受高濃度臭氧損害,出現較多的紅色斑點

戴教授是理學院地球系統科學課程的副教授,一直以來都是自然愛好者。他從小就喜歡昆蟲,時常在電視觀看自然紀錄片。

他透露:「我小時的夢想是成為動物學家,但後來發現自己非常喜歡數學及電腦,所以決定從事計算相關工作。我希望宏觀地解決環境問題,而不是狹隘地着眼於一兩只小動物。」

他本科以後的研究專注於物理科學、大氣和氣候科學。近年嘗試從地球系統學的角度,把物理科學及生命科學聯繫起來。這做法並不尋常──物理科學家很少考慮如何利用生物資源來解決氣候變化和空氣污染等問題。同樣地,生命科學家通常不會進一步思考生命如何影響其物理環境。

「環境本來就沒有物理和生物之分。」戴教授稱:「但長久以來,物理科學家和生命科學家是河水不犯井水。」

打破學科之間的壁壘困難重重。戴教授說:「你必須學習不同領域的溝通語言,亦要學會放下自身領域裏根深蒂固的假設。」對跨學科研究的資助少之又少,因為款項通常撥給非常精專的題材。

戴教授期望搭起物理科學與生命科學之間的橋樑,為環境學帶來突破

永續農業是戴教授目前的研究重心,特別專注在「套種」這進階農業種植法,例如把玉米和大豆混合種植,以嶄新的方法提高產量及減少肥料使用量。由於套種中的大豆會為其他農作物提供一部分的氮,排放到大氣中的活性氮便因而有所下降。

戴教授從農業科學家中得到實地數據,輸入到研究模型當中。戴教授總結道:「這是最前沿的環境研究。透過整合微觀數據,有望得出裨益全球的宏觀影響。」

中譯/ronaldluk@cuhkcontents
圖/Eric Sin

 

本文出自中大網頁(2020年9月)

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