在遙遠的西北地區，沙漠和雪地不斷交織在一起。 在風的吹拂下，地表的這兩個微小顆粒會引起很大的變化，從而形成沙塵暴、暴風雪等自然災害，給人們的生活帶來極大的麻煩，威脅著人們的出行安全。
蘭州大學土木工程與力學學院教授黃寧從流體力學入手，研究粒子在風力作用下的運動，探索防治和消除沙塵暴、暴風雪的有效方法。 通過現場觀察、實驗分析等，他發現顆粒的運動與風的速度、方向和地形密切相關，通過改變顆粒的排列和結構可以有效降低風力。
黃寧（左）在沙漠中巡視。 照片由受訪者提供。
從西部開始，從沙子開始。
1984年，黃寧選擇力學專業，開始了學以致用的探索。 這一選擇源於當時的系主任的一句話：“數學可以作為工具應用於其他學科，以更好地造福人類。 ”
然而，真正的挑戰才剛剛開始。
1997年，年輕的黃寧站在人生的十字路口，懷揣著對知識的渴求和對未來的憧憬，準備踏入博士研究的大門。 那一年，他接到導師鄭曉京（2009年當選為中科院院士）的研究專案——風沙兩相流現象。 這是國際學術界最具挑戰性的問題之一，也是國家的主要需求。
風、沙、電的現象充滿了神秘和未知。 在風沙塵暴中，沙粒相互碰撞摩擦產生靜電，形成風沙塵暴的獨特現象。 這個看似微不足道的現象，對整個風沙運動產生了深遠的影響。 對於這個話題，黃寧感到的不僅是挑戰，更是使命感的召喚。
上世紀90年代，我國北方面臨嚴重的沙塵暴災害，我國對沙塵暴風沙塵暴的研究還一片空白。 黃寧說，作為乙個土生土長的西北人，他想為家鄉做點什麼。
黃寧知道，這個話題很前沿，很緊迫。 沙塵暴災害是環境災害中亟待解決的問題，世界正在尋找解決方案。 揭開風沙電現象的神秘面紗，或許是消除沙塵暴災難的關鍵。
為了深入了解各地的沙活動情況，黃寧帶領團隊在甘肅省敦煌、金塔、金昌等地設立觀測點，長期進行定點觀測。 同時，他們還利用數值模擬技術模擬風沙的運動過程，以便更好地了解其成因和特點。
在科研的道路上，他們經常會遇到危險。 有一次，當他們進行例行觀察時，天空突然變暗，風突然變大。 這是黑色風暴即將到來的跡象。 黑色風暴是沙漠中的一種極端天氣現象，其威力足以吞噬整個研究團隊。 黃寧知道，此時，與外界的聯絡已經被切斷，他們被困在沙漠深處。
面對這樣的危險，黃寧並沒有驚慌失措。 他迅速組織團隊，採取一系列應急措施，保護人身安全，防止沙塵暴對儀器造成損壞。 同時，他們密切關注風暴，尋找最佳逃生路線。
接下來的幾個小時裡，黃寧一行人與黑風暴展開了一場生死搏鬥。 黑色風暴比他們想象的要強大得多，整個天空都被沙塵覆蓋，能見度幾乎為零。 最終，經過漫長而艱難的等待，風暴終於平息，黃寧和他的隊員們用勇氣和智慧成功避免了這場災難。 這次經歷，讓黃寧更加體會到沙漠的力量，也讓他更加敬畏大自然。
日復一日，年復一年，黃寧和他的團隊逐漸弄清楚了風沙運動的特點和原因，以及不同地區之間的差異。
經過20多年的努力，他從防風、堵沙、固砂等角度，結合風沙運動的基本理論，結合共性和特點，根據當地情況提出了綜合治理方案，在風沙兩相流領域取得了重要研究成果， 為理解這一複雜現象提供了重要的科學依據，促進了我國風沙環境力學領域的研究，增強了我國在該領域的國際影響力。2018年，黃寧與導師周友和（2021年當選為中國科學院院士）、鄭曉靜一起獲得國家自然科學獎二等獎。
將所學知識付諸實踐，從鐵路開始。
蘭新鐵路西段全長123公里，該段一年吹8余天強風300余天，12風吹來就吹，被稱為“百里風區”。
在這裡，強風吹著沙子和灰塵，嚴重的風蝕了路基、橋梁和涵洞等鐵路設施。 窗玻璃被打碎，油漆被磨損，貨物被吹走，甚至火車也脫軌。 風區的鐵路工人每天都在與風沙作鬥爭，以確保鐵路的正常執行。
黃寧受委託為蘭新鐵路設計防風屏障，經過反覆研究和試驗，最終在鐵路風向處設計了一堵堅固的擋土牆。 這種擋土牆是以低成本為前提，最大程度避免了強側風導致列車傾覆的危險，起到了很好的保護作用。
然而，10年後，新的問題出現了。 雖然防風屏障阻擋了強風，但它加劇了它所保護的鐵軌區域的沙子堆積問題。 面對新的挑戰，黃寧再次深入研究，明確了沉積加重的原因和機理，並給出了解決方案。
蘭鑫鐵路擋風玻璃試驗的成功，使他第二次與鐵路防護聯絡在一起。
沿著世界第二大流動沙漠塔克拉瑪干沙漠的南部邊緣，鐵路從西向東延伸，大約有3 4段鐵路在沙漠中。 這是世界上第一條環沙漠鐵路，風沙嚴重危害鐵路的建設和運營。
在這裡，黃寧團隊冒著烈日和沙塵暴，經過無數次的試驗和修正，成功研製出適合該地區沙漠地表的鐵路運沙計算模型和方案，為防沙工程提供了科學依據。
他發現，風向、粒徑和砂粒分布等因素都會影響風砂的軌跡。 在此基礎上，黃寧提出了防沙治沙的最優設計方案，建議採用特定植被、建設防風牆和排水系統等，以減少沙塵對鐵路的影響。 這些解決方案不僅提高了鐵路的安全性，也為當地的生態環境保護提供了有益的借鑑。
由於黃寧關於風沙的學術文章，探索頻道的編輯聯絡了黃寧，請他做專訪。 對此，黃寧欣然接受。 他希望這能幫助全世界更多的人了解沙塵暴研究的價值和環境保護的重要性。
沙漠是自然界中典型的地貌型別。 我們對這個領域感到好奇，因為它有很多未知數，這就是我們工作的動力。 黃寧說。
探索未知，啟程前往火星。
祁連山的積雪是中國西部的一顆明珠，是河西走廊的主要淡水資源，不僅關係到當地居民的生活，也關係到整個亞洲的生態平衡。 隨著全球氣候變化的加劇，祁連山脈的積雪備受關注。
近年來，黃寧逐漸將研究重點從風沙轉向積雪，通過遙感監測和野外調查，深入研究了祁連山積雪的分布和變化。
穿梭於群山之間，徒步跋涉在廣袤的雪原上，黃寧團隊收集了大量的資料和樣本，揭示了這些高寒山脈雪水資源的分布規律和演化機制，不僅為這些地區水資源的科學評估奠定了理論基礎，也為生態保護提供了技術支撐。
下一步，黃寧將研究視野擴大到遙遠的火星，這源於地球和火星塵埃之間的神秘聯絡。
火星沙塵暴規模大且持續，對探測任務構成嚴重威脅。 他知道，了解這些塵埃的原因和運動及其對火星氣候和地質的影響對於未來的火星探測任務至關重要。
沙塵暴是火星上的一種常見現象，可以覆蓋整個火星表面，影響地球大氣層中的太陽輻射吸收和溫度分布。 這些沙塵暴與地球上的沙塵暴不同，因為它們更大，持續時間更長，可以持續數月。 “由於火星塵埃顆粒的硬度很高，它們在高速運動過程中會對探測器表面造成嚴重的磨損。 ”
黃寧團隊與澳門科技大學月球與行星科學國家重點實驗室合作，通過實驗觀察和數值模擬，分析了不同粒徑和速度的塵埃顆粒對探頭表面的磨損情況，並提出了定期清潔鏡片、使用防塵塗層等防護建議。 此外，為了提高機械零件的抗堵塞效能和壽命，他們提出了優化相關儀器的機械結構和使用防塵材料的建議。
科研不是一條輕鬆的路，但我一直很享受，在探索未知的道路上，所有的困難都比不上收穫成果的喜悅。 從地球到火星，我將繼續在塵埃中的旅程，我對科學真理的追求永遠不會停止。 黃寧說。