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      陳大可:一位物理海洋學家眼中的“自然哲學”

      2020-09-11 15:03:18 來源: i自然全媒體 作者:
      摘要:從三湘大地,到西子湖畔;從大洋彼岸,回到自然資源部第二海洋研究所,家國是根,海洋是魂,63歲的陳大可一如年少時,不斷探尋著物理海洋的源頭活水。

        一位物理海洋學家眼中的“自然哲學”

        ——記中國科學院院士、海洋二所研究員陳大可

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        臺風、洪澇、暴雪……極端氣候事件帶來巨大影響,其背后原因復雜難懂,無數科學家篤學至技,探其貌,究其理,以期提高預測準確度。

        “在各種原因里,海洋是決定氣候的主要因素之一?!蔽覈锢砗Q髮W家陳大可開展了長期的基礎性研究,在“厄爾尼諾的預測和可預測性”“海洋混合的機制和作用”兩方面作出了系統的、創造性的貢獻,顯著促進學科發展。

        2015年12月7日,陳大可當選為中國科學院地學部院士。上述兩項研究正是他的代表性學術成就。

        2019年10月1日,陳大可受邀參加慶祝中華人民共和國成立70周年大會?!昂Q髲膩矶际菑妵母偧紙?,我慶幸沒有游離于時代的洪流之外,能為國家的海洋強國之夢貢獻自己的微薄之力?!标惔罂烧f。

        從三湘大地,到西子湖畔;從大洋彼岸,回到自然資源部第二海洋研究所,家國是根,海洋是魂,63歲的陳大可一如年少時,不斷探尋著物理海洋的源頭活水。

        海洋的美,科學的光

        出生于湖南長沙書香門第的陳大可,童年和少年時代受知識分子父母的熏陶,好讀書、樂讀書。中學畢業后,在那個特定的年代,他成為下鄉“知青”。直到1977年恢復高考,他以優異成績成為一名大學生。

        海洋,作為一個著名的文學意象,引發無數人的遐想。同樣,海洋也滋養了愛好文藝的陳大可。

        雖然從小對海洋感興趣,但真正開始了解海洋科學是在大學三年級?!澳菚r我決定報考海洋方面的研究生。一是覺得做海洋研究很浪漫很有意思,二是意識到人們對海洋的了解還非常膚淺,因而投身海洋學研究將大有可為?!?/p>

        當時開展海洋科學研究的高校和研究所并不多。陳大可看到海洋二所蘇紀蘭先生招生的消息后,決定報考其研究生,“蘇先生有留學背景,了解海洋科學研究的國際前沿,有先進的科學理念。這一切都吸引著我?!?/p>

        陳大可順利成為蘇紀蘭的第一批研究生之一,踏上了海洋科學研究的道路,也開始了一段師生佳話。

        陳大可視蘇紀蘭為“恩師”。他留學的故事或許能說明“恩”從何來。碩士畢業前的一天,蘇紀蘭拿起一張表格對他說,“把這個填好,到美國繼續學習吧?!?/p>

        陳大可驚呆了,“原來蘇先生幫我聯系了紐約州立石溪大學的海洋研究生院,而這一切我一點兒都不知道?!蹦鞘?985年。

        不負師恩的陳大可順利取得博士學位。此后十多年里,陳大可先后在美國羅德島大學、宇航局和哥倫比亞大學工作,在近海、大洋和氣候研究領域都取得了重要的原創性成果,在國際上建立了自己的學術聲譽。

        行于洞見與質疑之間

        人類在面對天災無可奈何時,往往將之歸于神明。比如厄爾尼諾,其原意就是“上帝之子——圣嬰”。這一發生在熱帶太平洋的異常增暖現象往往帶來巨大的全球影響。

        如1998年發生在我國的那場洪澇災害,其原因正是1997/98厄爾尼諾現象。在過去幾十年里,監測和預測厄爾尼諾,一直是海洋與大氣科學研究的焦點。

        二十世紀九十年代中期,一項名為“熱帶海洋與全球大氣”的國際計劃已接近尾聲,但在“提高厄爾尼諾預測水平”這個主要目標上,遇到了瓶頸。陳大可當時剛開始介入厄爾尼諾研究,他考慮到問題可能出在用于模式初始化的觀測資料與模式不匹配,從而造成預測誤差。

        此后的研究證明了他的判斷?!皢栴}一旦說穿,其實也很簡單?!标惔罂山忉?,“在一個研究領域里浸淫久了,容易形成固定思維。而科學上的突破,很多時候是來自對經典的質疑,對傳統的挑戰?!?/p>

        由此,陳大可發表在《科學》期刊的一篇論文中,首次提出了海氣耦合的數據同化和初始化概念,并主持開發了4代厄爾尼諾預測系統。美國地球物理學會主席McPhaden認為,這些工作“將厄爾尼諾預測提前量增加了6個月以上”。

        2006年,衛星海洋環境動力學國家重點實驗室成立,陳大可聽從國家的召喚,參與實驗室的建設,并最終放棄了美國哥倫比亞大學的教授職務,擔任實驗室主任。

        一組數據顯示,2010~2014年,實驗室共承擔科研任務245項,國家重大任務40余項,發表研究論文480篇。

        如果說,質疑是科學家重要的基本素質,那么,質疑的能力需要以“洞若觀火”為基礎。

        “海洋科學至今仍是一門以觀測為主要手段的學科,海洋領域幾乎所有重大科學進展都與觀測手段的創新密切相關?!?019年初,陳大可作為中國第35次南極考察的船基首席科學家,在南大洋海域,現場指揮布放了我國首個西風帶環境監測浮標。

        西風帶,又稱“魔鬼西風帶”,因環境惡劣,其觀測數據資料長期空白。

        據此,陳大可提出南大洋“大圓環”計劃,環繞西風帶投放浮標,為建立新的大洋環流模型、評估極地水團對全球氣候影響提供基礎資料。

        極地是地球氣候系統的巨大冷源,也是大洋深層和底層環流的發源地,在全球熱平衡和水循環中起著關鍵作用。

        “幾十年來,我國極地考察在能力建設方面打下了相當好的基礎?!标惔罂商貏e指出,“目前我國極地考察的基本能力建設,包括破冰船和科考站,主要集中在自然資源部管理。我們應該發揮這一傳統優勢,聯合各方力量,發展先進的極地觀測和模擬技術,推動中國科學家主導的國際極地大科學計劃,增強我國在極地事務和全球治理中的話語權?!?/p>

        陳大可預判,幾年之后會有一個極地研究的熱潮,“我非常期待這一熱潮的到來?!?/p>

        沾溉后人,其澤也遠

        同樣是基于這樣的洞見與質疑,陳大可和他的學生張翰從觀測到模擬,研究闡明了臺風的“熱泵”和“冷抽吸”作用及其影響,對過分強調臺風“熱泵”效應的國際主流觀點提出了挑戰,為深刻理解臺風在地球氣候系統中的作用提供了嶄新的視角。

        不久前,陳大可和張翰獲評浙江省省部屬企事業工會“名師高徒”榮譽稱號。如同蘇紀蘭與陳大可,師生之誼也在陳大可和他的學生之間傳承。

        連濤是陳大可的碩博研究生,“讀完碩士那年我應聘了一家金融企業,待遇還不錯。所以沒有特別想讀博?!边B濤說,“當時老師找我談心,問我做研究的時候愉快嗎?我說當然——這是真心話?!?/p>

        陳大可對連濤說:“你想多掙錢沒有錯,你也有這個聰明才智。但是放棄自己的興趣,是悲哀的?!?/p>

        那次談話后,連濤選擇了繼續深造,“老師說,決定了做科學研究,就不要再想大富大貴的事。能按照自己的興趣愛好工作和生活,也是個人能力的體現,而且會更加自由,更有尊嚴?!被蛟S,這才是陳大可心中的“富”與“貴”吧。

        “物理海洋學仍有大量未解之謎,每一個謎團的破解往往都能引發人類對海洋、對地球的重新認知……”繁忙的陳大可,并不拒絕與年輕大學生們的交流。近年來,他在中山大學、上海交通大學的《物理海洋學漫談》等講座,旁征博引,新穎的角度和開闊的視野,廣受歡迎。

        “希望通過科普,吸引真正對海洋科學感興趣的青少年?!标惔罂蓮娬{,“能夠帶著興趣做研究,年輕人的科研之路才能走得更遠,遇到挫折時也會更加輕松自如地去應對?!?/p>

        “希望我的學生不要為發論文而做論文,一定要志存高遠,多出原創成果?!标惔罂梢恢标P注著科研評價體系建設。他欣喜地看到,近幾年國家層面上出臺了一系列措施,強調在科研評價中要破“四唯”、重實效。自然資源部印發的《關于深化科技體制改革提升科技創新效能的實施意見》《關于激勵科技創新人才的若干措施》等文件,形成了涵蓋各學科的三個梯隊高層次科技創新人才體系,充分發揮人才在自然資源事業中的關鍵作用。

        陳大可相信,“基于國家戰略和經濟社會發展的需求,我國海洋科技的發展只會越來越好,有望在深海資源開發利用、海洋可再生能源、海洋災害監測預報、海洋探測和水下通信、海洋生態環境保護、海洋智能無人裝備等方面取得重大科技突破”。

        “當前,‘查清中國海、進軍三大洋、登上南極洲’的目標已基本實現,我們新的口號應該是‘監控中國海、深入五大洋、共治南北極’?!标惔罂扇缡钦f。

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