对话青岛科学家:摸清海洋“脾气”,精研气候“算法”
2025-08-18 07:05 青岛日报社/观海新闻
乔方利:海洋模式的发展体现了一个国家的综合科技实力,但长期以来,海洋模式主要由海洋科技发达国家主导。而且,从海洋环流模式诞生至今,所有的模式一直存在巨大的共性偏差,严重制约了海洋环境的精细化模拟和预报。
为了提高海洋模式的模拟和预报水平,我跟随导师袁业立院士一起攻关。经过多年的科研探索,我们发现海浪、潮流、环流相互影响,这就表明了将海浪、潮流、环流“分而治之”的传统研究方式存在根本性缺陷。通过进一步深入研究发现,将海浪、潮流、环流这三类海洋动力过程实质性融合在一起的是海洋湍流。最终,我们揭示了海浪产生湍流的机制,发展了浪致混合理论,在国际上率先将海浪、潮流、环流在数值模式中耦合起来,建立了全球首个“海浪—潮流—环流耦合”的海洋模式,实现了我国海洋模式的跨越式发展。
记者:什么是湍流?湍流是如何产生的?
乔方利:在日常生活中,湍流无处不在。比如你乘坐飞机时,如果遇到湍流,那么飞机便开始剧烈颠簸。从科学角度来讲,湍流是极为复杂的现象,是流体在运动中表现出的强非线性的不稳定流动状态。湍流研究一直是整个物理学领域的国际尖端难题。被爱因斯坦称为“20世纪最睿智的理论物理学家”的理查德·费曼指出,“湍流是经典物理学中最后一个尚未解决的重要问题。”
在海洋里,湍流不断发生变化。我们在海上观测湍流时,需要一秒钟记录128次数据,湍流非常复杂。相对于海浪、潮流、环流这些大尺度、规律性强的海洋动力过程来说,研究尺度微小、变化几乎没有规律的湍流要复杂得多。