天津大学海洋科学与技术学院教授陈儒矢志科研

1973年，美国利用“天空实验室”航天器拍摄到了大西洋西部热带海域内的大涡旋，这个航天器还在其他大洋中发现了类似的中尺度涡流。大洋中尺度涡流的发现，改变了人们对海流形成机理的传统看法。来自天津大学的陈儒，一直致力于中尺度涡的研究，希望通过科研的进步，加深人们对海洋中尺度涡旋的认识与理解，掌握中尺度涡影响区域和全球气候的规律。

涡旋中的科研

陈儒与海洋专业的缘分可以追溯到大学时期。陈儒以优异的高考成绩被中国海洋大学录取，开启了海洋研究生涯。“我一直坚信只要努力就会有回报，即使在过程中失败了，这也是对我的磨炼，为了今后更好地成功”。陈儒说这就是自己的科研信念，从不怕失败，一直坚持努力向前。陈儒远赴美国，先后在美国麻省理工学院攻读博士学位、在美国加州大学-圣地亚哥分校从事博士后研究，期间深入地对中尺度涡进行了钻研探索。陈儒笑称自己的科研是在涡旋中的科研，在“科研的漩涡”中探索各种尺度涡旋的奥秘。业精于勤，陈儒的坚持与不放弃也让她在科研中硕果累累。

陈儒介绍道，中小尺度涡旋是海洋研究的核心难点之一，它们遍布全球海洋，每时每刻都在生成和耗散，包含了海洋里的大部分动能。涡旋搅拌、混合海洋中的重要示踪物，因而对水团分布、经向翻转流、气候和生态系统地变化具有重要的影响。由于受到计算机能力的限制，百千年尺度上的全球气候模式的分辨率不能很好地分辨海洋中的中小尺度过程，研究涡旋混合并对其准确参数化是一个重大前沿课题。混合理论的进步是改进涡旋参数化方案的关键。有了清晰的思路后，陈儒首先做的是浏览前人留下的资料，启迪思路，精进方案。在这过程中，陈儒发现前人提出的混合理论虽然表征了涡旋性质和急流对混合率的影响，并得到了广泛应用，但是其预测值与实际混合率差异巨大。考虑到海洋运动的多尺度特征，陈儒提出了多波混合理论。这一理论极大地改进了在国际上普遍认可的经典理论，可以更准确地估计混合率，刻画急流对混合的抑制作用。陈儒关于混合的一系列发现改变了该领域对海洋混合的现有认知，对认识涡旋在气候系统中的作用、改进涡旋参数化方案和提高气候模式预报的准确性具有重大意义，得到了广泛地关注。

除了涡旋混合之外，陈儒也为探索海洋中能量的源和汇付出了很多努力。“各种能量的转换及其时空变化不仅有助于增进人们对海洋的基本认识，也有助于发展与能量规律相一致的气候模式，而涡流相互作用是海洋能量循环中的重要一环。”在研究过程中，陈儒发现大气海洋动力学研究中广泛应用的洛伦兹能谱图只能描述涡流相互作用的平均态，不适用于空间变化较大的海区。因此陈儒在原有的能谱图基础上，提出了更能刻画大气、海洋实际状况（强时空变化）的新的涡流相互作用理论框架，并将其应用到高分辨率全球模式中，得到了一系列的新发现。例如，在黑潮、湾流和南大洋这些能量富集的海区，涡流相互作用具有非局地的特征。陈儒还发现在海洋中存在两大涡旋生成机制（正压与斜压不稳定）的相互抑制现象以及能量传输过程中的滞后现象，并提出了相关解释机制。陈儒的这些创新性成果加深了人们对中尺度涡旋生消的认识，为涡旋参数化以及发展能量一致的模式打下了重要基础。这些成果得到了国内外同行的广泛关注，并在各种科学问题中被成功应用。她还在研究中发现传播中的中尺度涡的低频部分表现为纬向急流，揭示了大洋环流对纬向急流的影响机制，提出并使用新的诊断方法，发现纬向急流对海洋能量平衡和混合的贡献不可忽略。陈儒认为自己是幸运的，之所以能够在科研中获得如此丰硕的成果，也是站在前人的肩膀上眺望远方。其实，陈儒的幸运并非偶然：这些科研成果的取得离不开她一路的坚持、勤奋及其对海洋科学的浓厚兴趣。

做黑洞中的追光者

在陈儒看来，从事海洋科研，全面地认识海洋非常重要。海洋是一个庞大而又复杂的湍流系统，包含不同时空尺度海洋流动的相互作用，所以观测和准确模拟海况极具挑战性，也制约了人类对海洋的深入认识。中小尺度过程是海洋研究的核心难点之一。中小尺度涡旋遍布全球海洋，不断生消，其混合作用对大洋环流、气候和生态系统的变化以及污染物耗散等影响巨大。研究这一课题对了解海洋奥秘、预测气候变化、保护海洋环境以及发展渔业具有重要意义。目前，任职天津大学的陈儒，将依托学校的宽广平台继续积极开展物理海洋动力学和中小尺度过程方面的前沿研究，探究能量平衡和中尺度涡旋的生消机制；根据之前的研究经验，进一步探索海洋混合的理论机制、预报和参数化方案问题；同时进行中小尺度过程在海洋环境演变、卫星资料校对、气候变化等方面的应用研究。研究认识海洋的最终目的是为了“开发海洋、保护海洋、经略海洋”，建设海洋强国，服务人类生活和社会发展。在教学方面，身为教授的陈儒将给予更多热爱海洋事业的年轻人指导，让他们与陈儒一样成为海洋事业的追光者。

文章来源：《海洋科学》 网址: http://www.hykxzz.cn/qikandaodu/2021/0312/566.html