树从石头里喝水,Daniella Rempe 证明了这件事
Published:
如果你问大多数人,加州在干旱时树从哪里取水,他们会说”土壤”。事实证明,很大一部分水其实来自土壤下方岩石裂缝里的基岩,而 Daniella Rempe 就是把数字放到这件事上的人。
Daniella 的年鉴:ut01.github.io/daniella-rempe-chronicle。属于从 Sean Xiang 年鉴模板 分叉出来的一批年鉴之一,全部由我和 UT Austin 的同事构建。完整目录:Ashley Matheny、Chen Ning Yang、Daniella Rempe、Eric C. Greene、Geeta Persad、Gengchen Mai、Juan Santiago、Kehan Dong、Marc Hesse、Sean Xiang、Zong-Liang Yang。
Daniella 在 UT Austin 完成了地球系统工程与水文地质学(Cockrell 工程学院与 Jackson 地球科学学院的联合项目)的本科。随后她在加州大学伯克利分校读了地球与行星科学方向的硕士和博士,主要在北加州的 Eel River 临界带观测站工作。论文方向是裂隙风化基岩中的水分储存与运移。2016 年她回到 UT Austin 任助理教授,2023 年晋升终身副教授,同年获得 AGU 水文科学青年学者奖。她现在运营 Rempe 研究组,担任系副系主任,并主持 Water, Climate and Environment 项目。
以上是简历版本。她的工作之所以对我的博士课题重要,是因为你在美国西部这类地方根本无法诚实地模拟地表过程,除非处理她的发现。
标准的陆地表面模型图景是”底下是土壤柱、上面是大气、植物在中间、水在这个层叠里上下移动”。最底部的基岩层被当成一堵墙,水碰到它,停住。Daniella 的工作表明自然界并不是这样运作的。在许多山区,树已经学会把根系统延伸到裂风化基岩里,在干旱期从那些岩石裂缝里抽取水分。储存在那个区域里的水量,也就是人们现在称的”岩石水分库区”(rock moisture reservoir),大到如果忽略它,你对森林如何响应干旱年的回答就会是错的。
后续的工作更奇特。她和团队从森林基岩内部取得了最早的一批二氧化碳测量,发现森林释放的二氧化碳中近三分之一来自生活在岩石裂缝里的微生物。不是来自土壤。是来自岩石。这意味着,如果你把基岩当成惰性物质,那些生态系统里的碳循环图景也是不完整的。
我正在 AMS 2026 和她合著一篇关于把植物水力机制整合进 Noah-MP 的论文。从建模的角度看,问题在于:如何把 Daniella 在野外记录的东西放进一个能在超级计算机上、为整个美国大陆运行的模型里。”我们在北加州一个流域测到了岩石水分”和”你的全球陆地表面模型每个网格单元现在都正确计入了基岩-水分储存”之间,隔着一条非常长的路。有意思的研究就藏在这条路上。
Daniella 另一项更难写进 CV 的贡献,是她对 UT Austin 水文科学学位项目做的事。她重新设计了水文野外营地,把计算工具整合进来,并说出了我现在逢人就复述的那句话:”用大数据解决大问题正在成为一项标准技能。”这听起来理所当然,直到你上一遍仍教两学期 Darcy 定律、之后才允许你碰 Python 的水文课程。她正是那些推动这个领域更新的人之一。
我在她工作里不断注意到的是那份自律。她不会宣布一个漂亮夺目的头条结果然后走人。她测量、给站点安装仪器、让仪器持续运行好几年,然后才写论文。临界带科学有一个深厚的传统:深入一个流域、非常非常透彻地理解它,然后再小心地外推。Daniella 就属于这个传统。
对我而言,与她合作意味着我做的建模必须通过她这位野外实验者的”闻一闻就知道对不对”的检验。如果 Noah-MP 模拟预测了干旱期植物水分摄取的内容,而那个内容与她在站点上实际测到的不符,那就是模拟错了。模型必须服从测量,而不是反过来。这听起来理所当然,但有太多建模生涯是建立在一堆没人拿它去对照精细野外数据的模拟之上的。
作为一个将要在代码上耗去很多年的博士生,我最想从她身上学的是那份耐心。基岩水分的这个故事,在任何人能写出一个干净版本之前,花了好几年的野外工作。这个领域的好结果,并不来自下一个聪明的架构。它们来自一个决定在自己的流域待得足够久、真正理解那些树在做什么的人。
