他是中國海洋潮汐學主要開拓者之一,20歲時提出優於國外權威學者的方法,轟動整個物理海洋學界;潛心物理海洋研究的幾十年中,他在國內最早應用數值方法於海洋研究,在國際上最早提出潮波變分數值模式,做出多項受國內外矚目的成果。他就是中國工程院院士,南開大學傑出校友——方國洪。
方國洪(1939.12.25-)浙江省瑞安市人,物理海洋學家,中國工程院院士。1961年畢業於南開大學物理系。現任國家海洋局第一海洋研究所研究員。曾任國務院學位委員會學科評議組成員,國家人事部博士後管理委員會專家組成員。從事海洋潮汐、海洋環流和海洋數值建模研究,我國海洋潮汐學主要開拓者之一。曾獲國家自然科學獎、國家科技進步獎、中科院自然科學和科技進步獎等多項獎勵。
1939年12月25日,方國洪出生於瑞安莘塍一個知識分子家庭,他的父親是著名數學家方德植。孩提時的方國洪就有點與眾不同,雖然也和同齡孩子一樣喜歡玩耍,但特別喜愛算術。
方德植和方國洪(左)1962年合照
方國洪高中畢業時,國家正號召廣大青年學生&34;。當時,方國洪有個心願,什麼時候咱國家也能造出原子彈就好了。有了這個願望,他在學習上就有了側重點,一門心思學好物理,盼望能有&34;的一天。1956年,方國洪考入南開大學物理系。&34;,方國洪表示。
1959年,方國洪被抽調到剛剛組建的中國科學院河北分院工作,參與全國海洋普查,由此開啟了他的海洋物理研究生涯。方國洪回憶道,&34;
新中國成立之初,潮汐潮流分析預報的創新能力不強,當時方國洪等人分析潮流數據用的都是英國人杜德森發明的方法。杜德森是英國皇家學會會員,上世紀30年代至60年代,他是全世界潮汐學界公認的一代宗師。
在運用&34;的過程中,方國洪發現此法缺陷很多。最大的問題是該方法只能對兩次周日觀測的資料進行分析,得出一組參數。而實踐證明兩次周日觀測太少,所得參數誤差太大。當觀測次數增加時,會計算出多組不同的參數,人們不知道到底該用哪一組參數。
&34;方國洪動起了腦筋。啟蒙老師鄭文振先生得知他的想法後,非常支持,鼓勵他大膽地闖一闖,叫板國際權威。
方國洪利用工作餘暇時間,尋找各種計算方法。最後他想到,最好能找出一組參數,依據它推算的數值與所有各次觀測值偏差總體上最小。於是他運用方程最優解的辦法,在1960年初得到一個在當時計算條件下可實現的新方法。方國洪後來稱之為&34;。
這一新算法,轟動了整個物理海洋學界。因為在當時,我國物理海洋學使用的所有方法幾乎都是學習外國的。在這種背景下,中國人提出優於國外學者的方法,特別是優於權威學者的方法,在物理海洋學界是破天荒的,更何況這個新方法的設計者還是個剛滿20歲的小夥子。方國洪一次出差到海軍調訪時,那裡的航海保障人員見到他大吃一驚:&34;
在老一輩潮汐學家鄭文振、劉好治、尤芳湖等人支持下,這套方法取代了&34;,並被確定為全國海洋普查的規範方法,隨後又被編入《海洋調查規範》、《港口工程技術規範》。1991年,&34;被納入國家標準,並在我國科研、教學、環境研究和工程設計中廣泛應用。
初出茅廬的方國洪,就擁有質疑權威的勇氣和底氣。在完成了準調和分析方法之後,他又相繼提出潮流永久預報新方法,其效率高於前蘇聯著名物理海洋學家杜瓦寧方法,使全海區、多層次的潮流區域預報成為可能,並完成了20餘卷、5000餘頁的《中國近海潮流永久預報圖表集》。
與此同時,為了得出沒有觀測資料海域的潮流參數,方國洪在上世紀60年代末開展了潮汐潮流的數值模擬。這是我國最早開展的潮汐數模工作,也是我國物理海洋學領域最早的、成功的數模工作,有的在國際上也是最早的,但由於當時各種原因其成果未能及時公開發表。
在潮汐潮流數值建模工作中,方國洪把觀測數據和動力學方程結合起來求解,研發了國際上第一個潮波同化模式。方國洪設計了潮汐潮流動力學方程的數值計算方案,與中國科學院計算研究所、國家海洋信息中心等合作,於上世紀70年代初陸續獲得了黃海東部、東海東部等未調查海域的潮汐潮流分布。經與歷史上取得觀測值比較,數值模式結果與實測具有很好的一致性。利用新的預報方法以及通過觀測和數值計算獲得的調和常數,方國洪等完成了中國近海潮汐潮流的大面積預報圖表,至今仍被廣泛使用。
&34;上世紀80年代以來,方國洪的研究領域更加傾向於中國近海海洋環流。
方國洪是國際上第一個提出南海環流基本結構的科學家。依據&34;,他認為,南海是太平洋至印度洋貫穿流的重要通道之一,並提出了太平洋—印度洋貫穿流南海分支的設想。&34;方國洪用數值方法研究了南海域際交換與海氣交換的關係,得出這樣的結論:南海是一個熱匯,年平均從大氣吸收的熱量值比全國電力裝機容量要大80多倍。
方國洪在海洋環流方面的研究碩果纍纍。1988年,他發現從南海到日本海存在水位落差,提出此落差可誘導一支近海流系,解釋了老一輩海流專家管秉賢發現的中國東南近海逆風海流的成因。1991年,他進一步提出了臺灣—對馬—津輕流系。1998年,他首次提出南海環流的流圈結構;2002年,他提出在南海存在太平洋—印度洋貫穿流的分支,成為國際上南海環流研究的新熱點。2014年,方國洪參與的項目《南海與鄰近熱帶區域的海洋聯繫及動力機制》榮獲國家自然科學二等獎。
如今,方國洪院士已著述等身,但他表示&34;方國洪說,科學研究是件引人入勝的事,有了想法就想弄個清楚究竟,就忘了艱辛。一個問題,一定要多問幾個為什麼,看能不能有更多、更好的答案,這成了他人生的一種思維習慣。
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本文素材來自:南開大學官網、青島日報、中國海洋檔案館官微、自然資源部第一海洋研究所官網、中國工程院官網、中國院士館