以渦旋為支點(diǎn) 窺探海洋世界

祝傳海

美國(guó)海洋生物學(xué)家西爾維·埃勒曾說(shuō)：“我們關(guān)于海底知識(shí)的了解還不如火星的多?！?1世紀(jì)，對(duì)海洋世界的挖掘成為世界各國(guó)重要的發(fā)展戰(zhàn)略。天津大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授陳儒主要致力于物理海洋學(xué)研究，運(yùn)用物理學(xué)的觀點(diǎn)和方法，研究海洋中的力場(chǎng)、熱鹽結(jié)構(gòu)及因之而生的各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)的時(shí)空變化。站在海岸上，陳儒和其他海洋科學(xué)工作者正在努力一點(diǎn)點(diǎn)揭開海洋的神秘面紗……

恩師護(hù)航 堅(jiān)定方向

回顧過(guò)去20多年的求學(xué)生涯，陳儒提到最多的詞是“幸運(yùn)”?！拔矣X(jué)得自己挺幸運(yùn)的，從小到大，碰到了許多好老師。他們不僅學(xué)術(shù)水平高，人品也特別好。跟著他們，我不僅學(xué)到了科學(xué)知識(shí)，還學(xué)到了嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、精益求精的精神，這些后來(lái)對(duì)我的影響都特別大?！比缃褚褳槿藥煹年惾澹偛煌^(guò)往恩師對(duì)自己的教誨。

小學(xué)四年級(jí)時(shí)，因?yàn)閿?shù)學(xué)老師的關(guān)心和鼓勵(lì)，陳儒對(duì)數(shù)學(xué)特別感興趣。到了中學(xué)，陳儒對(duì)數(shù)學(xué)的興趣逐漸轉(zhuǎn)化為對(duì)自然科學(xué)的興趣。在她的努力之下，她以優(yōu)異的成績(jī)考入中國(guó)海洋大學(xué)。“母校不僅打牢了我的基礎(chǔ)知識(shí)，還給了我成為優(yōu)秀科學(xué)家的自信，這種執(zhí)著且堅(jiān)定的理想目標(biāo)讓我始終保持初心，面對(duì)誘惑不動(dòng)搖。”陳儒說(shuō)。

為了進(jìn)一步拓寬視野，提高學(xué)術(shù)水平，進(jìn)而報(bào)效祖國(guó)，2007年，陳儒前往美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）-伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）攻讀博士。臨走前，她對(duì)自己的老師說(shuō)：“我希望能融通中外，把前沿的知識(shí)和技能帶回祖國(guó)?！?/p>

闊別熟悉的城市，陳儒來(lái)到位于美國(guó)馬薩諸塞州波士頓都市區(qū)劍橋市的麻省理工學(xué)院。面對(duì)前沿的學(xué)科知識(shí)、嚴(yán)格的課業(yè)要求和不計(jì)其數(shù)的學(xué)術(shù)報(bào)告，求知若渴的陳儒積極努力，在海洋學(xué)深度和廣度方面進(jìn)步迅速。老師的悉心培養(yǎng)，也讓陳儒學(xué)會(huì)了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題和獨(dú)立探索。

在老師的鼓勵(lì)和自身的努力下，陳儒一步一個(gè)腳印深入地對(duì)中尺度渦旋進(jìn)行鉆研探索。除了收獲了科研成果，在博士學(xué)習(xí)期間，陳儒還收獲了遇事淡定、從容的人生態(tài)度?！皩?dǎo)師給了我很多思考的自由和發(fā)揮的空間，對(duì)我提出的學(xué)術(shù)想法一般都是非常鼓勵(lì)和支持，每當(dāng)我碰到難題時(shí)，他總是會(huì)告訴我說(shuō)：‘沒(méi)事，慢慢思考，不著急，肯定會(huì)成功的。”在多年的耳濡目染后，陳儒也變得樂(lè)觀、從容。

折服于老師的學(xué)術(shù)和人品，博士畢業(yè)后，陳儒確立了當(dāng)老師的目標(biāo)。她說(shuō)：“老師的耐心培養(yǎng)和指點(diǎn)對(duì)我影響重大，我想成為像老師一樣的人，做科研的同時(shí)，為學(xué)生成長(zhǎng)和發(fā)展奉獻(xiàn)力量?！贝_定目標(biāo)后，2019年，在完成國(guó)外項(xiàng)目后，陳儒回國(guó)并留在天津大學(xué)任職，開始了她的教研生涯。

務(wù)實(shí)創(chuàng)新 堅(jiān)定立場(chǎng)

陳儒在開展科研時(shí)，總不忘把創(chuàng)新擺在首位。

她介紹道，中小尺度渦旋是海洋研究的核心難點(diǎn)之一，它們遍布全球海洋，每時(shí)每刻都在生成和耗散，包含了海洋里的大部分動(dòng)能。渦旋攪拌、混合海洋中的重要示蹤物，因而對(duì)水團(tuán)分布、經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流、氣候和生態(tài)系統(tǒng)的變化具有重要的影響。由于受到計(jì)算機(jī)能力的限制，百千年尺度上的全球氣候模式分辨率較低，不能很好地分辨海洋中的中小尺度過(guò)程，研究渦旋混合并對(duì)其準(zhǔn)確參數(shù)化是一個(gè)重大前沿課題。

混合理論的進(jìn)步是改進(jìn)渦旋參數(shù)化方案的關(guān)鍵。有了清晰的思路后，陳儒首先瀏覽前人留下的資料，在這過(guò)程中，陳儒發(fā)現(xiàn)前人提出的混合理論雖然表征了渦旋性質(zhì)和急流對(duì)混合率的影響，并得到了廣泛應(yīng)用，但是其預(yù)測(cè)值與實(shí)際混合率差異巨大?？紤]到海洋運(yùn)動(dòng)的多尺度特征，陳儒創(chuàng)新提出了多波混合理論。

這一理論極大地改進(jìn)了在國(guó)際上普遍認(rèn)可的經(jīng)典理論，可以更準(zhǔn)確地估計(jì)混合率，刻畫急流對(duì)混合的抑制作用。陳儒關(guān)于混合的一系列發(fā)現(xiàn)改變了該領(lǐng)域?qū)Ｑ蠡旌系默F(xiàn)有認(rèn)知，對(duì)認(rèn)識(shí)渦旋在氣候系統(tǒng)中的作用、改進(jìn)渦旋參數(shù)化方案和提高氣候模式預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性具有重大意義，得到了廣泛的關(guān)注。

除了渦旋混合之外，陳儒也為探索海洋中能量的源和匯付出了很多努力。“各種能量的轉(zhuǎn)換及其時(shí)空變化不僅有助于增進(jìn)人們對(duì)海洋的基本認(rèn)識(shí)，也有助于發(fā)展與能量規(guī)律相一致的氣候模式，而渦流相互作用是海洋能量循環(huán)中的重要一環(huán)?！?/p>

在研究過(guò)程中，陳儒發(fā)現(xiàn)大氣海洋動(dòng)力學(xué)研究中廣泛應(yīng)用的洛倫茲能譜圖只能描述渦流相互作用的平均態(tài)，不適用于空間變化較大的海區(qū)。因此陳儒在原有的能譜圖基礎(chǔ)上，提出了更能刻畫大氣、海洋實(shí)際狀況（強(qiáng)時(shí)空變化）的新的渦流相互作用理論框架，并將其應(yīng)用到高分辨率全球模式中，得到了一系列的新發(fā)現(xiàn)。例如，在黑潮、灣流和南大洋這些能量富集的海區(qū)，渦流相互作用具有非局地的特征。陳儒還發(fā)現(xiàn)在海洋中存在兩大渦旋生成機(jī)制（正壓與斜壓不穩(wěn)定）的相互抑制現(xiàn)象及能量傳輸過(guò)程中的滯后現(xiàn)象，并提出了相關(guān)解釋機(jī)制。陳儒的這些創(chuàng)新性成果加深了人們對(duì)中尺度渦旋生消的認(rèn)識(shí)，為渦旋參數(shù)化及發(fā)展能量一致的模式打下了重要基礎(chǔ)。這些成果得到了國(guó)內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注，并在各種科學(xué)問(wèn)題中被成功應(yīng)用。她還在研究中發(fā)現(xiàn)傳播中的中尺度渦的低頻部分表現(xiàn)為緯向急流，揭示了大洋環(huán)流對(duì)緯向急流的影響機(jī)制，提出并使用新的診斷方法，發(fā)現(xiàn)緯向急流對(duì)海洋能量平衡和混合的貢獻(xiàn)不可忽略。陳儒認(rèn)為自己是幸運(yùn)的，之所以能夠在科研中取得這些成果，也是因?yàn)樽约嚎梢哉驹谇叭说募绨蛏咸魍h(yuǎn)方。其實(shí)，陳儒的幸運(yùn)并非偶然：這些科研成果的取得離不開她一路的堅(jiān)持、勤奮及其對(duì)海洋科學(xué)的濃厚興趣。

海洋研究除了對(duì)氣候預(yù)報(bào)有重要意義，對(duì)國(guó)家海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展也十分重要。下一步，陳儒想把自己的研究經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于海洋多尺度過(guò)程的前沿探索中，完成出國(guó)前的抱負(fù)，將前沿科學(xué)技術(shù)書寫在祖國(guó)大地上，助力我國(guó)的海洋事業(yè)發(fā)展。

快樂(lè)教學(xué) 堅(jiān)定信念

曾有中國(guó)工程院院士發(fā)出過(guò)這樣的吶喊：“中國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，海洋科學(xué)一定要振興，中國(guó)一定要走向世界海洋科學(xué)的前沿！”陳儒深知這條振興路還需要更多后繼者加入，因此，懷揣著對(duì)恩師教育方式的傳承，陳儒在教育這條路上從不敢懈怠。她說(shuō)：“教學(xué)是一件非?？鞓?lè)的事情，我會(huì)盡全力履行好教師的職責(zé)?！?/p>

在天津大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陳儒主講本科生“物理海洋學(xué)”和研究生“動(dòng)力海洋學(xué)”兩門課，課堂上，她不斷通過(guò)擴(kuò)展課程內(nèi)涵和外延，讓學(xué)生對(duì)海洋科學(xué)產(chǎn)生深厚的興趣，并打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

陳儒認(rèn)為，要想激發(fā)學(xué)生的求知熱情，首先要培養(yǎng)學(xué)生自信，讓年輕人相信自己，他們才敢提出自己的創(chuàng)新想法?；谶@一理念，陳儒正在指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)學(xué)生開展海洋渦旋形態(tài)、海洋混合預(yù)測(cè)及北太平洋熱鹽平衡等方面的研究和探索?！爱?dāng)學(xué)生養(yǎng)成批判性思維，他們就會(huì)慢慢地形成自己的主見?！标惾蹇偨Y(jié)說(shuō)。

課外，陳儒還經(jīng)常和學(xué)生們進(jìn)行交流，關(guān)注他們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上的難點(diǎn)。陳儒常說(shuō)：“學(xué)生無(wú)論能力如何，性格有什么不同，只要他們正直有理想，愿意為目標(biāo)付出百分百努力，在我眼里都是好學(xué)生。”

對(duì)于未來(lái)，陳儒希望在教學(xué)方面繼續(xù)精進(jìn)，她希望學(xué)生們?cè)诮Y(jié)課時(shí)，會(huì)自信地說(shuō)：“海洋學(xué)，我懂得，我喜歡；我是海洋人，我自豪！”在科研方面，她希望繼續(xù)開展海洋多尺度過(guò)程研究，“爭(zhēng)取能夠獲得一些重要科研進(jìn)展，不辜負(fù)國(guó)家和學(xué)校的期望”。物理海洋學(xué)領(lǐng)域未開辟的疆土還有很多，但陳儒將繼續(xù)一往無(wú)前，無(wú)所畏懼。