劉傳玉以海洋之深成科學(xué)之美

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地球海洋面積約為3.6億平方公里，約占地球外觀積的71%，她不僅是生命的搖籃，大氣的襁褓，資源的寶藏，也是國(guó)家商貿(mào)的窗口，國(guó)防的前哨，具有深遠(yuǎn)的研究意義。

中國(guó)是世界上利用海洋最早的國(guó)家之一。古人很早就已從海洋收取“漁鹽之利”和“舟楫之便”，同時(shí)不斷地查看和熟悉海洋，積累了大量的海洋學(xué)識(shí)。更加是自20世紀(jì)50年頭以來(lái)，中國(guó)的海洋科學(xué)研究逐步開(kāi)展并取得了大量成果，為開(kāi)發(fā)利用海洋資源，振興經(jīng)濟(jì)，作出了越來(lái)越多的付出。

開(kāi)闊的海洋，美觀而又神秘。從事科研以來(lái)，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所劉傳玉研究員正是將海洋作為自己的研究對(duì)象，在中小尺度的海洋運(yùn)動(dòng)層面，以海洋數(shù)據(jù)同化及應(yīng)用作為主要方法，以海洋混合作為研究主線，舉行科研創(chuàng)新，助力我國(guó)的海洋事業(yè)進(jìn)展，在蔚藍(lán)的海洋中激起了朵朵科研的浪花。

踏上海洋研究的征程

海納百川，有容乃大。劉傳玉從小就對(duì)大海彌漫了敬仰。大學(xué)時(shí)，他就讀于中國(guó)海洋大學(xué)海洋系海洋科學(xué)專業(yè)，在海洋科學(xué)的根本理論、根基學(xué)識(shí)和根本技能方面打下了堅(jiān)實(shí)的根基?！耙话闾崞鸷Ｑ笱芯?，人們自然而然地便會(huì)想到波浪、潮汐等與人們切身相關(guān)的東西，而除此之外，還有一些科研方向亟待人們?nèi)ヌ剿?、挖掘。譬如，海洋熱量如何通過(guò)1米到100公里尺度的海洋運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)再分布的問(wèn)題就是其中之一?！眲饔裾f(shuō)。而他的研究方向就是由此而開(kāi)展的。

物理海洋學(xué)是以物理學(xué)的理論、技術(shù)和方法，研究海洋中的物理現(xiàn)象及其變化規(guī)律，并研究海洋水體與大氣圈、巖石圈和生物圈的相互作用的科學(xué)，是海洋科學(xué)的一個(gè)重要分支，在資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境養(yǎng)護(hù)、軍事活動(dòng)、海岸設(shè)施和海底工程等方面有重要的應(yīng)用。從19世紀(jì)末開(kāi)頭，一些優(yōu)良的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家就開(kāi)頭對(duì)海洋中的重要物理現(xiàn)象舉行過(guò)研究，為物理海洋學(xué)的形成和進(jìn)展奠定了觀測(cè)和理論根基。大約從上世紀(jì)中葉開(kāi)頭，我國(guó)的海洋科學(xué)家們?cè)谠擃I(lǐng)域開(kāi)頭了持續(xù)的研究工作并獲取了一系列重要成果，鼓舞了一批又一批的年輕人投入其中。

從中國(guó)海洋大學(xué)畢業(yè)后，劉傳玉前往中國(guó)科學(xué)院海洋研究所物理海洋學(xué)專業(yè)舉行碩博連讀，持續(xù)在這一領(lǐng)域中開(kāi)拓、創(chuàng)新，積累了豐富的研究閱歷。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，伴隨著國(guó)家實(shí)力的鞏固和各行各業(yè)的蓬勃進(jìn)展，我國(guó)的海洋事業(yè)也迎來(lái)了嶄新的進(jìn)展期，更堅(jiān)強(qiáng)了他舉行海洋研究的決心。為了學(xué)習(xí)更多新的科研方法，開(kāi)闊科研思路，博士畢業(yè)后，他毅然前往德國(guó)漢堡大學(xué)海洋研究所舉行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)研究，在海洋的中小尺度的模擬、海洋模型的建立以及數(shù)據(jù)修正方面，開(kāi)展了一系列的科研攻關(guān)。

海洋科研中的新突破

遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)，漂洋海外，劉傳玉的心中只有一個(gè)目標(biāo)，就是學(xué)習(xí)先進(jìn)的科研學(xué)識(shí)，在科研方面取得更多創(chuàng)新性突破。工夫不負(fù)有心人，在德國(guó)研究、工作的6年間，劉傳玉通過(guò)自己的不懈努力，在海洋同化和海洋混合等方向做出了一批創(chuàng)新性成果。

溫躍層是海水溫度隨深度而遞減，在遞減率（或溫度梯度）最大處的確定厚度的水層，是生物以及海水環(huán)流的一個(gè)重要分界面，對(duì)于厄爾尼諾的發(fā)生和變異機(jī)理研究及模擬預(yù)料具有重要意義。

將此作為研究對(duì)象，劉傳玉和合們利用Argo高垂向辨識(shí)率溫鹽資料和TAO（熱帶大氣海洋）觀測(cè)陣列的高時(shí)空辨識(shí)率溫鹽流資料，察覺(jué)了赤道東太平洋冷舌區(qū)溫躍層內(nèi)存在著普遍的、較強(qiáng)的垂向混合。這些混合可以發(fā)生在從溫躍層上部到下部的全體區(qū)域，也能發(fā)生在赤道潛流流核以下的區(qū)域。該研究為提升垂向混合參數(shù)化方案供給了觀測(cè)依據(jù)，同時(shí)也為備受世人關(guān)注的厄爾尼諾動(dòng)力學(xué)研究供給了新的視角，成果發(fā)表在NatureCommunications期刊上。

除此之外，劉傳玉和合們還提升了全球四維變分（伴隨）同化大洋狀態(tài)估算系統(tǒng)GECCO（GermanversionofEstimatetheCirculationandClimateoftheOcean），對(duì)海洋內(nèi)部參數(shù)舉行了優(yōu)化估算。GECCO系統(tǒng)（其前身是ECCO系統(tǒng)）是國(guó)際上僅有的少數(shù)幾個(gè)大洋估算系統(tǒng)之一，主要功能是通過(guò)同化觀測(cè)數(shù)據(jù)矯正海洋模式的海外觀驅(qū)動(dòng)場(chǎng)、初始場(chǎng)及海洋參數(shù)等。

“在天氣預(yù)報(bào)的播報(bào)過(guò)程中，我們能在云圖中看到云朵飄來(lái)，也能看到風(fēng)的吹動(dòng)，這些都是計(jì)算模擬出來(lái)的。與之一致的是，海洋也有自己的計(jì)算模型，在建立模型之后，也會(huì)對(duì)其舉行一系列的修正，讓計(jì)算結(jié)果變得更加切實(shí)。”劉傳玉說(shuō)。

在這一研究中，劉傳玉和合在切實(shí)模擬海洋大尺度狀態(tài)的根基上，首次優(yōu)化了較高辨識(shí)率海洋模型中海洋內(nèi)部參數(shù)，即表征模式次網(wǎng)格過(guò)程對(duì)大尺度影響效應(yīng)的混合系數(shù)，引領(lǐng)了新的研究方向。他們利用GECCO系統(tǒng)給出的最優(yōu)估算，表明了全球大洋中尺度渦致側(cè)向混合系數(shù)（等密度層厚度分散系數(shù)和粒子沿等密度面分散系數(shù)）的空間布局和形成機(jī)制。察覺(jué)了上述混合系數(shù)與當(dāng)前海洋環(huán)流模式普遍采用的空間均一的系數(shù)具有很大的差異，其空間布局憑借于中尺度渦的統(tǒng)計(jì)特征和局地線性不穩(wěn)定性等物理機(jī)制。通過(guò)這項(xiàng)研究，他們指出了海洋內(nèi)部混合系數(shù)本身也表達(dá)出物理規(guī)律，也需要參數(shù)化，而不能僅僅采用閱歷常數(shù)。證領(lǐng)略優(yōu)化的海洋系數(shù)可以很大程度地提升海洋模擬的精度，是提升現(xiàn)有海洋模式精度的研究方向。這些成果發(fā)表在JournalofPhysicalOceanography和OceanModelling等期刊上，引起了領(lǐng)域內(nèi)的猛烈關(guān)注。該項(xiàng)成果為海洋中尺度過(guò)程對(duì)大尺度過(guò)程的研究供給了新的視角。

回國(guó)在海洋研究中持續(xù)馳騁

對(duì)劉傳玉來(lái)說(shuō)，出國(guó)，是為了自己的遠(yuǎn)大志向，是對(duì)科研學(xué)識(shí)學(xué)習(xí)的無(wú)限渴望。廣博的海洋中，蘊(yùn)含著巧妙的科學(xué)規(guī)律，等待著人們的探索。植根于寬廣的海洋，作為一名海洋學(xué)研究者，若能透露其些許的科學(xué)規(guī)律，都將是讓人倍感恩動(dòng)的美事。而回國(guó)那么是本著一顆初心，為了將自己學(xué)習(xí)的科研學(xué)識(shí)更好地服務(wù)于祖國(guó)的海洋科研事業(yè)。劉傳玉說(shuō)，現(xiàn)如今國(guó)內(nèi)的科研環(huán)境越來(lái)越好了，也給了大量科研人員新的機(jī)遇，回到祖國(guó)，他會(huì)有更大的空間，可以在科研領(lǐng)域大展身手。

來(lái)到中國(guó)科學(xué)院海洋研究所之后，劉傳玉基于中科院海洋所“一三五”規(guī)劃中“在熱帶西太平洋環(huán)流變異及其對(duì)氣候、環(huán)境的影響上要實(shí)現(xiàn)大突破”的目標(biāo)，在自己已有研究成果根基之上，開(kāi)頭了新的科研探索之路。2022年1月，劉傳玉告成入選了中央組織部“千人籌劃”青年工程，在“面向“兩洋一?！钡娜蚋弑孀R(shí)率海洋數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用”中開(kāi)展了科研攻關(guān)。

“兩洋一?！保ㄎ魈窖?、印度洋和南海的統(tǒng)稱）是我國(guó)直接毗鄰的海洋，其水氣動(dòng)力輸送對(duì)我國(guó)氣候有重要影響，其海洋環(huán)流對(duì)我國(guó)近海的海洋環(huán)境也有著直接影響，另外，“兩洋一海”在全球氣候變化中也起著關(guān)鍵作用。這使它成為我國(guó)海洋學(xué)重點(diǎn)研究的區(qū)域。在這一工程中，劉傳玉將對(duì)自己參與研發(fā)的全球大洋四維變分（伴隨）大洋估算系統(tǒng)（GECCO）模式，舉行進(jìn)一步進(jìn)展，使之面向“兩洋一?！迸e行進(jìn)一步細(xì)化，以此來(lái)研究熱帶西太平洋環(huán)流變異對(duì)局地及遠(yuǎn)程海洋參數(shù)的敏感性及響應(yīng)機(jī)理，以及研究其他各類多尺度過(guò)程及其相互作用等。

此外，得到國(guó)家自然基金委資助的“全球大洋中尺度渦致側(cè)向混合系數(shù)各向異性分布規(guī)律及大尺度效應(yīng)研究”工程以及科技部資助的“我國(guó)大洋觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)估”工程也是劉傳玉團(tuán)隊(duì)的重點(diǎn)方向之一。在這一研究中，劉傳玉團(tuán)隊(duì)將通過(guò)利用低辨識(shí)率GECCO系統(tǒng)同化最近10年（2022-2022）顯著增加的Argo全球觀測(cè)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，以及我國(guó)在“兩洋一?！钡挠^測(cè)數(shù)據(jù)，確定中尺度渦致側(cè)向混合系數(shù)各向異性的重點(diǎn)發(fā)生區(qū)域、全球