3月14日，国务院学位办、教育部公布了2013年全国优秀博士学位论文评选结果。郑晓静院士指导的博士研究生薄天利副教授的博士学位论文《沙丘场时空演化跨尺度动力学模型及其仿真研究》获得全国优秀博士学位论文提名奖。这是继实验室2009年周又和教授指导的博士研究生研究生张兴义获得全国百篇优秀博士论文、2011年指导的博士研究生雍华东副教授获的全国全国优秀博士学位论文提名奖以来，在高水平人才培养方面获得的又一突出成绩。
沙漠化或者荒漠化问题是我国，特别是西北地区，的最大环境问题之一。定量预测沙漠或荒漠边缘的扩展速度、准确评估相关防治措施的有效性，有着十分重要的现实意义。风成沙丘场的演化过程是一类典型的时空多尺度问题，目前采用不同手段所进行野外观测，包括对其它星球，如火星，都还难以获得其演化的全过程，也尚未见对其成功模拟的例子。因此，对风成沙丘场的演化过程建立可靠、有效的定量模拟的方法，不仅是非常必要的，而且也是从一个侧面对多尺度科学问题的探索，有着十分重要的科学意义。
薄天利博士的学位论文对风成沙丘场提出了一种耦合尺度普适模型，其中不仅包含了沙粒碰撞与跃移、风沙流形成与持续、沙丘场演化这三种时空尺度且跨越8-9个数量级及其相互的耦合，而且可适用于不同来流风场和地表等情况。该模型的主要创新点为1）建立了一种计算沙丘场局地风场的新模式，使得对由沙丘场地表形态变化引起的风速变化的处理更加合理并接近实际；2）在引入一个宏观上远小于沙丘场尺度而微观上又包含了足够多的沙粒运动微观信息的细观尺度上的“沙体元”后，首次提出了“沙体元”的“覆盖因子”和“传输因子”这2个风沙运动研究中的新的统计量，由此搭建起“沙体元”的厚度和在给定时间段内整体移动的距离这些宏观量与风沙流中的沙粒在沙床表面的侵蚀与沉积、反弹或溅起、平均跃移长度和时间、沙粒冲击床面的平均速度等这些微观量联系的“桥梁”。
本学位论文以这一新的模型为基础,采用空间并行方案,即将沙丘场划分为多个子区域，每个处理器计算一个子区域内沙丘场的形成发展过程,使得对面积在数百平方公里的风成沙丘场长达百年演化过程的定量模拟得以实现。定量再现出的在单一和多个主风向作用下风成沙丘场的演化过程和不同的沙丘形态与野外观测结果定性一致，沙丘移动速度随高度的变化规律和沙丘高度随沙源厚度变化的规律与野外观测结果定量吻合。
由此得到了野外观测难以获得的来流风速和主风向数、沙源厚度和粒径对沙丘场演化过程、沙丘形态和移动速度以及相互碰撞影响等的定量规律，并给出了1）沙丘场形态发生变化的临界沙源厚度； 2）沙丘高度和移动速度分别随沙粒粒径和来流风速等因素变化的拟合公式；3）沙丘尺度的概率密度分布函数等。在将该模型推广到不同地表情形的沙丘场演化和扩展过程后，1）给出了火星新月形沙丘在演化过程、形态和移动速度等方面与地球新月形沙丘的定量上差异，以及火星在目前条件下仍可形成沙丘并在火星沙尘暴的作用下发生移动的理论分析依据；2）沙漠和荒漠边缘的扩展速度以及随风速、粒径以及植被盖度和草方格铺设方式及其退化率变化的定量规律；3）草场沙化强度随单位面积过牧量和放牧面积变化的拟合公式。本文的研究为沙漠或荒漠边缘扩展速度的预测、相关防治措施的设计及其有效性的准确评估提供了可靠的定量分析途径和理论依据。
与此学位论文相关的原创性的成果多次在国际学术会议上作大会邀请报告，特别是在2013年10月在阿根廷召开的发展中国家科学院院士大会上作为仅有的两个邀请报告之一，郑晓静院士就此成果作了邀请报告，发展中国家科学院总部的公共服务部针对这一学术报告的研究对郑晓静院士进行了专题采访，并以题为“Scientist models the spread of deserts”（即“科学家模拟出沙漠扩展”）在其网页上进行了专题报道。与此学位论文相关的研究成果于2013年发表在国际学术期刊New Journal of Physics上的论文于2014年被该期刊评选为2013年度的Highlight论文、2014年在Nature旗下子刊上发表的论文等均成为国际学界高认可的标志。