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袁业立:用数学解读大海
来源:中国自然资源报 发布时间:2020-07-27 [打印本页] [关闭窗口]

袁业立眼中的海洋,不仅是一层层波浪,还是电脑上一串串复杂的数学方程组。

“大海是受数学物理方程控制的一个流体,海洋运动可以用一个方程来描述。我们在计算机上解开这个方程,就可以解出海洋运动的具体情况,并进行预测。”袁业立说。

用数学的方法解读大海,是袁业立的主要研究方向——“自主海洋数值模式”。

袁业立是我国著名的物理海洋学家和海洋工程环境专家,从事海洋科学基础理论研究和海洋环境工程技术研究工作30多年,于1995年当选为中国工程院院士。他在海洋环境科学和海洋数值模拟、海洋遥感应用技术和海洋科学基础理论研究,尤其是海洋波动和海洋环流理论等方面成就卓著,在国内外物理海洋学界颇有影响,曾任原国家海洋局第一海洋研究所所长和名誉所长。

科研永无止境。虽已年过八旬,但袁业立一如既往地奋战在海洋科研一线。袁业立说,中国是一个海洋大国,海洋科学一定要振兴,中国一定能走向世界科学的前沿!

中国工程院院士、著名物理海洋学家和海洋工程环境专家袁业立

生逢战乱 立志报国

1938年,袁业立出生于山东荣成,此时抗日战争已经全面打响,颠沛流离的生活伴随了他的童年,也激发了他求学报国的志向。

高中毕业后,袁业立顺利考入上海复旦大学数学系(后改为数学力学系),师从著名数学家苏步青教授。1962年,袁业立考入中国科学院海洋研究所物理海洋专业,师从中国科学院院士毛汉礼,攻读硕士研究生,之后在中国科学院海洋研究所物理海洋室工作。

1980年4月,袁业立被选派赴美进行海波统计学课题的合作研究。在北卡罗来纳州立大学,他在与美国物理海洋界的广泛合作与交流中,提出了破碎海浪的统计理论,完成了海洋大气和地球科学系物理海洋学博士计划,拿到了两个博士学位。

1982年11月,受美国约翰霍普金斯大学邀请,袁业立成为该校的行星和地球科学系的博士后。两年后,袁业立圆满完成了学习和考察目标回到祖国。此时的他,心中的愿望分外清晰:振兴中国海洋科学,走向世界科学前沿!

科研成果服务经济建设

科研成果如何更好为经济建设服务?几十年来,袁业立一直在追寻这个答案。海浪是对海洋工程威胁最大、最直接的因素,他全身心地投入海浪领域研究,自主设计研发的风、浪、流联合数值模式,在实践中获得了广泛应用。

其中,最让他自豪的是海洋工程环境数值模拟技术。这是一项海洋工程前期研究的高新技术,与当前海上石油和天然气开发、港口码头建设等经济建设项目密切相关,可直接服务于国家经济发展。

上世纪80年代中期,我国南海石油开发由西方石油大国包揽核心技术。1988年,南海东部石油公司和南海西部石油公司进行海洋数值模拟任务招标,准备由意大利人承担。强烈的民族自尊心和自信心促使袁业立发奋一定要解开这个难题。

一年后,袁业立发表的数值模拟方法比国外第三代数值模拟计算精度更高、效果更好。他研发的“风浪流海洋工程环境数值模式”一举中标,并在工程中获得了极大成功,被国外同行誉为国际一流,从而验证了袁业立的海浪理论模式达到世界先进水平。

袁业立领导的海洋流体力学研究室,凭借着这一技术,几十年来中标承揽了我国大多数海洋石油对外合作区和国内海上石油工程设计的参数计算。

30年来,袁业立及其团队研发的我国自主海洋数值模式不断取得新突破,在海洋环境保障、海洋防灾减灾、海洋经济发展、海上丝绸之路建设以及应对气候变化等领域发挥了巨大作用,使我国在该领域的研究跻身世界一流行列。

赶超世界先进水平

海洋近海环流研究是国防安全、经济可持续发展和海洋环境保护的需要。

袁业立认为,从地理科学角度看,中国近海有非常独特的地域性:宽陆架海环流系统特征、深海盆环流特征、季风特征、江河入海淡水的浮力强迫作用等,形成了具有特色的中国近海环流研究主体。因此,认识环流形成和变异的规律,发展实时预报模式,是攻坚目标,也是赶超世界先进水平的着力点。

袁业立从事海洋科学研究50多年,他在地球流体力学、海洋波动、海洋环流、海洋遥感等诸多领域都取得了卓越的成就,其中他推动研发的“自主海洋数值模式”,在国际海洋学界享有盛誉。

1999年,他领衔的“中国近海环流形成变异机理、数值预测方法及对环境影响的研究”是国家海洋“973”计划批准的第一个大型科研项目,该项目对中国近海主要环流均作了非常系统的研究:比长江最大流量高出300倍的东海“黑潮”,其分岔机理存在不稳定因素;对黄海冷水团环流结构有了全新的认识,确立了西北太平洋通过南海对全球水体大传送带有重要贡献等。课题执行过程中,使用漂流浮标、深水浮标和科学考察船所开展的观测,达到前所未有的分辨率和精度。

袁业立的研究成果丰硕:提出了黄海冷水团浅海非线性热生环流模式,对我国海洋环流理论的发展产生了深刻影响;首先把非线性水波的研究和风成波机制的研究融为一体,为海波动力研究指明了方向;在黑潮多核结构及其形成机制、黑潮两翼运动不稳定性等方面做了多项开创性的工作;建立的破碎波统计模型和计算方法,已被世界许多海洋学家作为统计研究的基础;涉足海流、海浪、水团等海洋动力学的诸多领域,并善于将其综合交叉融为一体,从而在我国较早地突破了专业界限,把海洋动力学研究向前推进了一大步……

解放思想 贡献力量

事业的成功使袁业立声名远扬,他收到美国、荷兰、日本等国的邀请,希望他长期在国外做科研。但是他除了短期讲学和参加国际会议之外,一概谢绝。袁业立说,是祖国培养了他,他要为祖国的科研发展出力。

袁业立担任海洋一所所长后,注重依托现代化计算机、实验和测量技术,研究海洋运动规律、海洋遥感和数值模拟,并在流体力学和数值模拟层次上实现海洋多学科的交叉,推动海洋一所物理海洋学科研究进入国际前沿。这种发展思路卓有成效,取得了一批有学科带动意义的科研成果。

在他的努力下,海洋一所建设了两个原国家海洋局首批重点实验室,建成了具有国际先进水平和视野的海洋环境科学与数值模拟研究中心。

袁业立认为,科研必须要务实。他呼吁:“在加强基础性研究和高技术研究的同时,务必要强化应用技术的开发和推广,促进科技成果向现实生产力转化,促进科技体制同市场和社会需求相适应。广大科技工作者要解放思想、转变观念,更加自觉地使科技进步面向经济发展主战场。”

袁业立注重培养年轻的科研人员。他说:“科学要有接班人,要注重引进和培养年轻的科学家。同时,学风也至关重要,要创造宽松、活跃和严肃的科研环境。要以更加开放的姿态发展海洋科学,按照“一带一路”倡议,与21世纪海上丝绸之路沿线国家在海洋科学研究上进一步加强交流合作,为构建海洋命运共同体、建设海洋强国贡献海洋科学家的力量!” (王晶)