在遥远的西北地区，沙漠和雪地不断交织在一起。 在风的吹拂下，地表的这两个微小颗粒会引起很大的变化，从而形成沙尘暴、暴风雪等自然灾害，给人们的生活带来极大的麻烦，威胁着人们的出行安全。
兰州大学土木工程与力学学院教授黄宁从流体力学入手，研究粒子在风力作用下的运动，探索防治和消除沙尘暴、暴风雪的有效方法。 通过现场观察、实验分析等，他发现颗粒的运动与风的速度、方向和地形密切相关，通过改变颗粒的排列和结构可以有效降低风力。
黄宁（左）在沙漠中巡视。 照片由受访者提供。
从西部开始，从沙子开始。
1984年，黄宁选择力学专业，开始了学以致用的探索。 这一选择源于当时的系主任的一句话：“数学可以作为工具应用于其他学科，以更好地造福人类。 ”
然而，真正的挑战才刚刚开始。
1997年，年轻的黄宁站在人生的十字路口，怀揣着对知识的渴求和对未来的憧憬，准备踏入博士研究的大门。 那一年，他接到导师郑晓京（2009年当选为中科院院士）的研究项目——风沙两相流现象。 这是国际学术界最具挑战性的问题之一，也是国家的主要需求。
风、沙、电的现象充满了神秘和未知。 在风沙尘暴中，沙粒相互碰撞摩擦产生静电，形成风沙尘暴的独特现象。 这个看似微不足道的现象，对整个风沙运动产生了深远的影响。 对于这个话题，黄宁感到的不仅是挑战，更是使命感的召唤。
上世纪90年代，我国北方面临严重的沙尘暴灾害，我国对沙尘暴风沙尘暴的研究还一片空白。 黄宁说，作为一个土生土长的西北人，他想为家乡做点什么。
黄宁知道，这个话题很前沿，很紧迫。 沙尘暴灾害是环境灾害中亟待解决的问题，世界正在寻找解决方案。 揭开风沙电现象的神秘面纱，或许是消除沙尘暴灾难的关键。
为了深入了解各地的沙活动情况，黄宁带领团队在甘肃省敦煌、金塔、金昌等地设立观测点，长期进行定点观测。 同时，他们还利用数值模拟技术模拟风沙的运动过程，以便更好地了解其成因和特点。
在科研的道路上，他们经常会遇到危险。 有一次，当他们进行例行观察时，天空突然变暗，风突然变大。 这是黑色风暴即将到来的迹象。 黑色风暴是沙漠中的一种极端天气现象，其威力足以吞噬整个研究团队。 黄宁知道，此时，与外界的联系已经被切断，他们被困在沙漠深处。
面对这样的危险，黄宁并没有惊慌失措。 他迅速组织团队，采取一系列应急措施，保护人身安全，防止沙尘暴对仪器造成损坏。 同时，他们密切关注风暴，寻找最佳逃生路线。
接下来的几个小时里，黄宁一行人与黑风暴展开了一场生死搏斗。 黑色风暴比他们想象的要强大得多，整个天空都被沙尘覆盖，能见度几乎为零。 最终，经过漫长而艰难的等待，风暴终于平息，黄宁和他的队员们用勇气和智慧成功避免了这场灾难。 这次经历，让黄宁更加体会到沙漠的力量，也让他更加敬畏大自然。
日复一日，年复一年，黄宁和他的团队逐渐弄清楚了风沙运动的特点和原因，以及不同地区之间的差异。
经过20多年的努力，他从防风、堵沙、固砂等角度，结合风沙运动的基本理论，结合共性和特点，根据当地情况提出了综合治理方案，在风沙两相流领域取得了重要研究成果， 为理解这一复杂现象提供了重要的科学依据，促进了我国风沙环境力学领域的研究，增强了我国在该领域的国际影响力。2018年，黄宁与导师周友和（2021年当选为中国科学院院士）、郑晓静一起获得国家自然科学奖二等奖。
将所学知识付诸实践，从铁路开始。
兰新铁路西段全长123公里，该段一年吹8余天强风300余天，12风吹来就吹，被称为“百里风区”。
在这里，强风吹着沙子和灰尘，严重的风蚀了路基、桥梁和涵洞等铁路设施。 窗玻璃被打碎，油漆被磨损，货物被吹走，甚至火车也脱轨。 风区的铁路工人每天都在与风沙作斗争，以确保铁路的正常运行。
黄宁受委托为兰新铁路设计防风屏障，经过反复研究和试验，最终在铁路风向处设计了一堵坚固的挡土墙。 这种挡土墙是以低成本为前提，最大程度避免了强侧风导致列车倾覆的危险，起到了很好的保护作用。
然而，10年后，新的问题出现了。 虽然防风屏障阻挡了强风，但它加剧了它所保护的铁轨区域的沙子堆积问题。 面对新的挑战，黄宁再次深入研究，明确了沉积加重的原因和机理，并给出了解决方案。
兰鑫铁路挡风玻璃试验的成功，使他第二次与铁路防护联系在一起。
沿着世界第二大流动沙漠塔克拉玛干沙漠的南部边缘，铁路从西向东延伸，大约有3 4段铁路在沙漠中。 这是世界上第一条环沙漠铁路，风沙严重危害铁路的建设和运营。
在这里，黄宁团队冒着烈日和沙尘暴，经过无数次的试验和修正，成功研制出适合该地区沙漠地表的铁路运沙计算模型和方案，为防沙工程提供了科学依据。
他发现，风向、粒径和砂粒分布等因素都会影响风砂的轨迹。 在此基础上，黄宁提出了防沙治沙的最优设计方案，建议采用特定植被、建设防风墙和排水系统等，以减少沙尘对铁路的影响。 这些解决方案不仅提高了铁路的安全性，也为当地的生态环境保护提供了有益的借鉴。
由于黄宁关于风沙的学术文章，探索频道的编辑联系了黄宁，请他做专访。 对此，黄宁欣然接受。 他希望这能帮助全世界更多的人了解沙尘暴研究的价值和环境保护的重要性。
沙漠是自然界中典型的地貌类型。 我们对这个领域感到好奇，因为它有很多未知数，这就是我们工作的动力。 黄宁说。
探索未知，启程前往火星。
祁连山的积雪是中国西部的一颗明珠，是河西走廊的主要淡水资源，不仅关系到当地居民的生活，也关系到整个亚洲的生态平衡。 随着全球气候变化的加剧，祁连山脉的积雪备受关注。
近年来，黄宁逐渐将研究重点从风沙转向积雪，通过遥感监测和野外调查，深入研究了祁连山积雪的分布和变化。
穿梭于群山之间，徒步跋涉在广袤的雪原上，黄宁团队收集了大量的数据和样本，揭示了这些高寒山脉雪水资源的分布规律和演化机制，不仅为这些地区水资源的科学评估奠定了理论基础，也为生态保护提供了技术支撑。
下一步，黄宁将研究视野扩大到遥远的火星，这源于地球和火星尘埃之间的神秘联系。
火星沙尘暴规模大且持续，对探测任务构成严重威胁。 他知道，了解这些尘埃的原因和运动及其对火星气候和地质的影响对于未来的火星探测任务至关重要。
沙尘暴是火星上的一种常见现象，可以覆盖整个火星表面，影响地球大气层中的太阳辐射吸收和温度分布。 这些沙尘暴与地球上的沙尘暴不同，因为它们更大，持续时间更长，可以持续数月。 “由于火星尘埃颗粒的硬度很高，它们在高速运动过程中会对探测器表面造成严重的磨损。 ”
黄宁团队与澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室合作，通过实验观察和数值模拟，分析了不同粒径和速度的尘埃颗粒对探头表面的磨损情况，并提出了定期清洁镜片、使用防尘涂层等防护建议。 此外，为了提高机械零件的抗堵塞性能和寿命，他们提出了优化相关仪器的机械结构和使用防尘材料的建议。
科研不是一条轻松的路，但我一直很享受，在探索未知的道路上，所有的困难都比不上收获成果的喜悦。 从地球到火星，我将继续在尘埃中的旅程，我对科学真理的追求永远不会停止。 黄宁说。