探脈海洋,解碼波流奧秘—新聞—科學網

探脈海洋，解碼波流奧秘

——中科院海洋所科技報國70年系列報導之四

 

 科研人員在西太平洋進行潛標布放 海洋所供圖

4月的青島春意融融，與中國科學院海洋研究所（以下簡稱海洋所）一路之隔的黃海濤聲隆隆，海潮每一次擁抱海岸都掀起無數浪花。

70年前，中國海洋科學的第一批「弄潮兒」從這裡出發，欲透過波濤洶湧的海表，窺探潛流暗藏的海洋不平靜的內心世界。

歷史的濤浪滾滾，海洋所幾代物理海洋學人勇立潮頭，從近海水文氣象到全球大洋環流與海氣相互作用，解碼波流奧秘，推動著現代中國物理海洋學不斷發展。

在艱難中開創

1950年中國科學院水生生物研究所青島海洋生物研究室（海洋所前身）成立之初，海洋物理研究組便應運而生，1959年擴建為研究室，逐步形成研究特色。

學科建立之初，研究基礎十分薄弱。1954年，我國物理海洋學的奠基人之一毛漢禮先生放棄美國的優厚條件，克服重重阻力回到祖國，和管秉賢、任允武等老一輩科學家，帶領海洋物理組的研究人員，克服設備簡陋、經費不足等困難，一步步開創和發展了我國的物理海洋學研究。

今年84歲的胡敦欣院士依然記得60多年前毛漢禮先生指導他們在海上測量水溫的情形：先把溫度計裝在顛倒採水器裡，每隔5至20米一層放到水下，感溫後，手搖絞車將其取出讀溫，一個測溫站要放十幾層水溫表。「測溫後要兩人讀數，如果前後讀數差大於0.02℃，就必須重讀。當年調查船小，暈船很厲害，有時一支水溫表讀下來就得嘔吐幾次……」胡敦欣回憶。

物理海洋室的老一輩科學家們，正是用這些「小米加步槍」的初級調研裝備，為我國的物理海洋學發展做出了許多奠基性和開創引領性的成果。

上世紀50年代末，毛漢禮先後領導了我國第一次煙威外海鮐魚漁場海洋學調查、第一次大型綜合海洋考察渤海及北黃海西部綜合調查；聯合籌建了我國第一個海浪觀測小麥島海浪站；翻譯出版了《海洋科學》《動力海洋學》等我國第一批現代海洋專業教材。他與日本海洋學家吉田耕造合作於1957年發表的上升流理論模式迄今仍被廣泛採用。

1958至1960年，海洋所全程參加了首次全國海洋綜合調查這一裡程碑事件。毛漢禮擔任這次調查專家組組長，他帶領物理海洋研究室和其他單位開展了中國近海溫度、鹽度和密度等相關調查研究，揭示了黃海冷水團的成因、變化規律和中國海海流系統的結構及其與外海流系相互關係等，奠定了我國物理海洋學的學科基礎。

在繼承中創新

1978年全國科學大會召開，迎來了我國科學發展的春天，海洋所物理海洋學研究逐步走上多元化發展的快車道。

這一時期，物理海洋研究室設立了水文、海流、氣象、波浪、潮汐潮流、海洋物理等5個研究組，取得了一系列重要成果，可謂「全面開花」。

毛漢禮等第一次從多方面闡述了黃東海區域海洋學中的一些重要現象及基本特徵；管秉賢發現了南海北部冬季存在著逆風向東北的南海暖流；胡敦欣在太平洋發現並命名「棉蘭老潛流」等三支潛流，是我國首次發現大洋海流，改變了有關西太平洋環流動力結構的傳統認識；袁業立首次導出了波面主要部分的演化方程，實現了國外期望而未得到的結果；方國洪提出了潮汐準調和分析理論……這些成果和發現有力推動了物理海洋學的發展。

同時，海洋所的物理海洋學研究迅速與國際接軌。如參加了中美長江口聯合調查研究，與美國伍茲霍爾海洋研究所聯合開展南黃海環流與沉積動力學考察研究。此後成立了中國海洋通量研究委員會，在國際上首次開展陸架海洋通量研究，揭開了我國海洋通量研究的序幕，並與全球海洋通量聯合研究計劃接軌。

進入新世紀，在中科院知識創新工程背景下，海洋所物理海洋學再次迎來發展機遇。2000年，原來的物理海洋學研究室和海洋環流與海氣相互作用研究實驗室合併，並於2006年獲批成立中科院海洋環流與波動重點實驗室，聚焦環流、波動和遙感三大研究方向。

海洋所所長王凡表示，這是學科發展的需要，不管研究近海還是大洋，海洋動力學作為一個系統不能割裂，整合是為了更好地促進物理海洋學各方向交叉融合，更容易一個拳頭髮力。

這一時期，海洋所的物理海洋學家把目光進一步聚焦向西太平洋環流與氣候系統。這裡聚集了許多全球「之最」，如最大的暖池、最強的熱帶對流、最多的水汽含量等等，是我國從近海挺進大洋的「必經之路」。在胡敦欣的帶領下，經過長達6年的系列國內外研討會，海洋領域第一個由中國科學家發起並領導的大型國際合作計劃「西北太平洋海洋環流與氣候實驗（NPOCE）」於2010年誕生，中、美、日、澳、韓、菲、印尼、德等8國的19個研究機構參與其中。

2013年，海洋所牽頭實施的中科院海洋領域首個戰略先導專項「熱帶西太平洋系統物質能量交換及影響」使我國在西太平洋環流與氣候領域的觀測研究邁上了新臺階。

在新時代奮進

博觀而約取，厚積而薄發。黨的十九大以來，海洋環流與波動重點實驗室科研人員始終不忘初心，砥礪前行，面向世界科技前沿和國家重大需求，瞄準解決關鍵核心技術和重大科學問題，取得了一系列豐碩成果。

「比如建立了西太平洋主流系潛標觀測陣列，證實了『棉蘭老潛流』等潛流的存在，發現了新的次表層海流北太平洋次表層潛流，系統揭示了環流季節內到年代際的多尺度變異及機制，揭示了西太暖池分裂現象及對厄爾尼諾（ENSO）的影響，提出了印度洋—太平洋相互作用的『海洋通道』機制，提出首個中科院海洋所冠名的ENSO預測模式並在國際發布……」實驗室主任尹寶樹舉例說。

特別是，2017年，實驗室成功在西太平洋構建了全球最大的實時傳輸科學觀測網，並於2019年進一步實現了基於北鬥衛星的深海6000米潛標數據的實時傳輸，突破雙向通信技術，實現觀測頻率可調，顯著提高了深海數據實時傳輸的安全性、自主性和可靠性，在許多重要領域得到應用。

此外，科研人員首次從多學科觀測結果找到了黑潮入侵中國東海陸架近岸的證據，提出了大洋入侵陸架的地形β螺旋動力學理論，闡明了連接西太平洋和東海陸架區的黑潮分支對我國近海生態環境的影響。

這些成果確立了中國在西太平洋海洋環流與氣候觀測研究領域的國際學科優勢和引領地位。今年1月，由海洋所牽頭申報的中科院B類先導專項「印太交匯區海洋物質能量中心形成演化過程與機制」立項，它將帶領中國物理海洋學邁向新的國際前沿。

在篤行中傳承

學科發展，人才是關鍵。早在上世紀50年代，毛漢禮等就主持開辦海洋調查培訓班，培養了一大批海洋調查骨幹力量。1961年他開始招收國內首批物理海洋學研究生，提倡「以老帶新、互教互學、能者為師」，培養了以胡敦欣、袁立業為代表的一批物理海洋學家，為我國物理海洋學的後續發展播下了人才的「種子」。

胡敦欣依然記得1961年在萊陽路25號二樓研究生辦公樓學習的情景。「毛先生對研究生要求極為嚴格。他強調做科學就像小和尚打坐念經一樣，首先要坐得住。」近60年後，胡敦欣仍記得恩師的教誨。正因為有這樣的「嚴師」，胡敦欣和師兄弟的俄文、英文成績在所裡都是最拔尖的。

在後來的學習、科研生涯中，胡敦欣將沉心坐下來學習、做科研比喻為科學上的「意守丹田」，又把它傳給了王凡等弟子們。「只有始終堅持培養年輕人發揚刻苦鑽研、持之以恆的精神，科研方得持續後勁。」胡敦欣說。

繼往開來，王凡表示，物理海洋學的發展首先要傳承老一輩的科學精神，包括淡泊名利、追求科學真理的精神，不斷開拓、勇於跟蹤和引領國際前沿的探索精神，以及以開放的心態團結協作、推動學科發展的合作精神。

未來，人才仍是海洋所海洋物理學發展的重中之重。目前，海洋環流與波動重點實驗室已湧現出一批在國內物理海洋領域嶄露頭角的優秀青年科學家。「他們擁有國際化的思維方式和研究能力，將在國際舞臺上綻放新的光彩。」尹寶樹對未來充滿信心。

 

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