袁業(yè)立：一生求解海洋“方程式”

□ 本刊記者 任光莉

在他眼中，海洋既是層層疊疊的波浪，更是一串串?dāng)?shù)字、一個(gè)個(gè)方程式。他用數(shù)學(xué)方法解讀海洋運(yùn)動(dòng)的奧秘，并以一系列重大成果為我國(guó)海洋環(huán)境保障、海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展等提供了重要技術(shù)支撐。如今已年過八旬，他依舊奮戰(zhàn)在海洋科研一線，因?yàn)樵谒闹校冀K有一個(gè)讓中國(guó)海洋科學(xué)走向世界前沿的夢(mèng)想。他就是中國(guó)工程院院士、我國(guó)著名物理海洋學(xué)家和海洋工程環(huán)境專家袁業(yè)立。

一

1938 年，袁業(yè)立出生于山東榮成。當(dāng)時(shí)，抗日戰(zhàn)爭(zhēng)已全面打響，顛沛流離的生活伴隨了他整個(gè)童年，也激發(fā)了他求學(xué)報(bào)國(guó)的志向。10 歲那年，一次意外讓他的右眼喪失了大部分視力。盡管如此，他依然刻苦學(xué)習(xí)，以優(yōu)異的成績(jī)考入上海復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)系（后改為數(shù)學(xué)力學(xué)系），師從著名的數(shù)學(xué)家蘇步青教授。

1962 年，袁業(yè)立考入中國(guó)科學(xué)院海洋研究所物理海洋專業(yè)，師從毛漢禮教授，攻讀碩士研究生。毛漢禮是我國(guó)著名的物理海洋學(xué)家，是出了名的嚴(yán)師。袁業(yè)立至今清晰地記得，他剛到海洋研究所的第一天，毛先生就開門見山地說：“你既然選擇了海洋科學(xué)，就必須有吃大苦、耐大勞的思想準(zhǔn)備……”

海洋專業(yè)離不開乘船外出調(diào)查。袁業(yè)立做夢(mèng)也沒想到，他這個(gè)海邊出生的人，會(huì)在第一次出海實(shí)習(xí)時(shí)就遇到了下馬威。當(dāng)時(shí)的任務(wù)是記錄海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)，袁業(yè)立乘坐的船只在風(fēng)浪中行駛，被吹得歪歪斜斜，顛簸搖擺讓他感到天旋地轉(zhuǎn)，雖咬牙堅(jiān)持還是沒能完成任務(wù)。為盡快適應(yīng)惡劣海況中暈船的折磨，他一次次主動(dòng)要求出海。為減少嘔吐，他上船前只吃干糧，不喝稀飯；上船后主動(dòng)到船尾最搖晃的地方經(jīng)受考驗(yàn)。很快，他便戰(zhàn)勝了暈船。

在毛漢禮教授的指導(dǎo)下，袁業(yè)立選擇以“黃海冷水團(tuán)環(huán)流”為題進(jìn)行研究。黃海冷水團(tuán)聚集于黃海北部，它的特征是冬季由淺表到底都是冷水，而天氣變暖時(shí)淺表層變暖了，深層卻沒有明顯變化。通過研究，袁業(yè)立提出封閉的淺海熱生環(huán)流理論模式，較完美地從理論上解釋了黃海冷水團(tuán)的熱結(jié)構(gòu)、環(huán)流結(jié)構(gòu)以及季節(jié)變化的規(guī)律和特征。

1978 年4 月，在青島舉行的第一次海洋科學(xué)學(xué)術(shù)交流大會(huì)上，袁業(yè)立的課題研究“黃海冷水團(tuán)環(huán)流”引起美國(guó)斯克里普斯海洋研究所瓦爾特·芒克院士和美國(guó)麻省理工學(xué)院卡爾·萬斯院士的贊譽(yù)。這次會(huì)議，不僅讓袁業(yè)立在國(guó)際海洋科學(xué)界嶄露頭角，也證實(shí)了他的研究在國(guó)際物理海洋科學(xué)中已屬前沿。

二

研究生畢業(yè)后，袁業(yè)立留在中國(guó)科學(xué)院海洋研究所物理海洋室工作。1980 年4 月，他被選派赴美國(guó)進(jìn)行海波統(tǒng)計(jì)學(xué)課題的合作研究。在北卡羅來納州立大學(xué)，他在與美國(guó)物理海洋界的廣泛合作與交流中，提出了破碎海浪的統(tǒng)計(jì)理論，完成了海洋大氣和地球科學(xué)系物理海洋學(xué)博士計(jì)劃，還獲得了哲學(xué)博士學(xué)位。

由于在“非線性波”“破碎波理論”方面的前沿性研究，1982 年11月他受美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)邀請(qǐng)，來到該校的行星和地球科學(xué)系做博士后研究。兩年后，袁業(yè)立圓滿完成了學(xué)習(xí)和考察目標(biāo)回到祖國(guó)?；貒?guó)不久，他便擔(dān)任了中國(guó)科學(xué)院海洋研究所副所長(zhǎng)。此時(shí)的袁業(yè)立，心中的愿望分外明確：振興中國(guó)海洋科學(xué)，走向世界科學(xué)前沿。

從早期開展海浪生成發(fā)展機(jī)理的研究，再到非線性波、破碎統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究，袁業(yè)立不斷拓寬著物理海洋科學(xué)研究的領(lǐng)域。在他看來，大海是受數(shù)學(xué)物理方程控制的一個(gè)流體，海洋運(yùn)動(dòng)可以用方程式來描述。只要解開這個(gè)方程，就可以解出海洋運(yùn)動(dòng)的具體情況，并進(jìn)行預(yù)測(cè)。他率先提出并獨(dú)立設(shè)計(jì)研發(fā)了具有風(fēng)、浪、流相互作用功能的聯(lián)合數(shù)值模式，創(chuàng)造性地解決了耗散源函數(shù)、波流相互作用源函數(shù)和特征嵌入數(shù)值格式等關(guān)鍵技術(shù)，并在實(shí)踐中獲得了廣泛應(yīng)用。此外，他還把海流、波浪、水團(tuán)乃至海洋動(dòng)力學(xué)的諸多學(xué)科綜合交叉、融為一體，創(chuàng)造性地打破專業(yè)隔行如隔山的壁壘，為開創(chuàng)世界前沿科學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1989 年，在西班牙舉行的第七屆國(guó)際海浪數(shù)值模擬學(xué)術(shù)討論會(huì)上，袁業(yè)立的《論波浪耗散源函數(shù)及在LAGFD 海浪數(shù)值模擬式的應(yīng)用》論文，以前所未有的突破引起轟動(dòng)。有關(guān)專家認(rèn)為，它突破了統(tǒng)治世界海浪學(xué)領(lǐng)域多年的半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，它的出現(xiàn)標(biāo)志著海浪學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)從第一代的半經(jīng)驗(yàn)推測(cè)、第二代的經(jīng)驗(yàn)譜分析，跨入真正依靠數(shù)值模擬的第三代，這對(duì)于海浪這一學(xué)科的研究有強(qiáng)大的推動(dòng)作用，具有劃時(shí)代的意義。

事業(yè)的成功使他聲名遠(yuǎn)揚(yáng)，美國(guó)、荷蘭、日本等國(guó)紛紛發(fā)來邀請(qǐng)，希望他赴國(guó)外搞科研，但袁業(yè)立一概謝絕，他說，“是祖國(guó)培養(yǎng)了我，我要為祖國(guó)的科研發(fā)展出力”。

三

1988 年，袁業(yè)立進(jìn)入國(guó)家海洋局第一海洋研究所工作，先后擔(dān)任副所長(zhǎng)、所長(zhǎng)、名譽(yù)所長(zhǎng)。立足科技前沿，他進(jìn)所不久便創(chuàng)立了海洋地球流體力學(xué)研究室，開展海洋動(dòng)力理論的深層次研究。很快，一批具有開拓性、前瞻性的研究成果相繼在國(guó)內(nèi)最高學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。

20 世紀(jì)80 年代中期，我國(guó)南海石油開發(fā)由西方石油大國(guó)包攬核心技術(shù)。1988 年，南海東部石油公司和南海西部石油公司進(jìn)行海洋數(shù)值模擬任務(wù)招標(biāo)，準(zhǔn)備由意大利人承擔(dān)。而此時(shí)，袁業(yè)立帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與國(guó)際同步自主研發(fā)的“第三代海浪數(shù)值模式”技術(shù)已經(jīng)成熟，并且他們研發(fā)的數(shù)值模擬方法比國(guó)外的計(jì)算精度更高、效果更好，在競(jìng)標(biāo)中一舉奪標(biāo)，打破了國(guó)外壟斷的局面。此技術(shù)在工程應(yīng)用中獲得了極大成功，被國(guó)外同行譽(yù)為國(guó)際一流。此后，凡是第一海洋研究所參與的此類工程競(jìng)標(biāo)，均取得百分之百中標(biāo)的驕人戰(zhàn)績(jī)，國(guó)外老牌同行只好“讓賢”。他們研發(fā)的自主海洋數(shù)值模式不斷取得新突破，在我國(guó)海洋環(huán)境保障、海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、海上絲綢之路建設(shè)以及應(yīng)對(duì)氣候變化等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用，也使我國(guó)在該領(lǐng)域的研究躋身世界一流行列。

作為一名長(zhǎng)期從事海洋科學(xué)研究、具有全球視野的專家，袁業(yè)立有著敏銳的眼光和前瞻的思維。1994年，當(dāng)國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界對(duì)衛(wèi)星合成孔徑雷達(dá)（SAR）還爭(zhēng)論不一時(shí)，袁業(yè)立就開始了大膽嘗試，開國(guó)內(nèi)先河領(lǐng)先研究海洋微波遙感機(jī)理。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的“海波微尺度波譜”，成為海洋微波遙感探測(cè)的科學(xué)基礎(chǔ)，走在世界研究的前列，被國(guó)外同行稱之為“袁氏譜”。他還是國(guó)際上最早提出并開展破碎統(tǒng)計(jì)學(xué)研究和騎行波動(dòng)學(xué)研究的學(xué)者之一，在國(guó)際上最早得出主波前騎行波的條狀不穩(wěn)定性概念，對(duì)闡釋海洋衛(wèi)星專業(yè)圖像具有重要意義。他還發(fā)展了具有中尺度分辨力的海洋環(huán)流數(shù)值模式以及對(duì)其海洋遙感資料的四維同化技術(shù)，開拓性地提出多元海洋遙感資料同化的概念……鑒于袁業(yè)立在地球流體力學(xué)、海洋波動(dòng)、海洋環(huán)流、海洋遙感等諸多領(lǐng)域取得的卓越成就，1995 年他當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。

四

擔(dān)任第一海洋研究所所長(zhǎng)后，袁業(yè)立注重依托現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)，在流體力學(xué)和數(shù)值模擬層次上實(shí)現(xiàn)海洋多學(xué)科的交叉，推動(dòng)第一海洋研究所物理海洋學(xué)科研究進(jìn)入國(guó)際前沿。在他的努力下，第一海洋研究所建設(shè)了兩個(gè)原國(guó)家海洋局首批重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，建成了具有國(guó)際先進(jìn)水平和視野的海洋環(huán)境科學(xué)與數(shù)值模擬研究中心。

同時(shí)，他強(qiáng)調(diào)科研必須務(wù)實(shí)，要在加強(qiáng)基礎(chǔ)性研究和高技術(shù)研究的同時(shí)，強(qiáng)化應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)和推廣，促進(jìn)科技成果向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。在他的推動(dòng)下，第一海洋研究所成立了以應(yīng)用開發(fā)為主的海洋工程勘察設(shè)計(jì)院，直接面向國(guó)家建設(shè)，為生產(chǎn)服務(wù)。

此外，袁業(yè)立還格外注重對(duì)年輕科研人員的培養(yǎng)。他對(duì)在身邊學(xué)習(xí)和工作的青年人要求很嚴(yán)，無論論文還是報(bào)告，都會(huì)堅(jiān)持最后把關(guān)，如果發(fā)現(xiàn)文章缺乏深度，會(huì)不厭其煩地指導(dǎo)他們推倒重做。他注重與科技發(fā)達(dá)的國(guó)家進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，經(jīng)常有針對(duì)性地委派青年科技骨干去發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行合作研究，學(xué)習(xí)他人之長(zhǎng)補(bǔ)自身不足。與此同時(shí)，他還破格選拔了一些勤于思考、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)的年輕人擔(dān)當(dāng)學(xué)科帶頭人，為他們創(chuàng)造充分施展才華的機(jī)會(huì)。數(shù)十年如一日的堅(jiān)持，一所的科研實(shí)力、水平都有了大幅度的提高，如今一所的物理海洋學(xué)、海洋遙感學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)等學(xué)科團(tuán)隊(duì)都是以年輕人為骨干。

2005年從所長(zhǎng)位置退下來之后，袁業(yè)立比以前更忙了，他坦言自己有了更多的時(shí)間可以專心搞科研。如今已年過八旬，他依然奮戰(zhàn)在海洋科研一線，每天早上9 點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)出現(xiàn)在辦公室。袁業(yè)立說，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)一定能走向世界科學(xué)的前沿！