文献阅读：中国物理海洋学研究70 年-发展历程、学术成就概览

摘要

本文概略评述新中国成立70 年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团，以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强，研究领域不断拓展，涌现了大量具有广泛影响力的研究成果，其中包括：提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”，发展了第三代海浪数值模式；提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法；发现并命名了“棉兰老潜流”，揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等，系统描述了太平洋西边界流系；提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流)；不断完善了中国近海陆架环流系统，在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流，以及陆架波方面均取得了深刻的认识；从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结；发展了浅海水团的研究方法，基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制，在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献；阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制，揭示了中尺度涡的三维结构，定量评估了其全球物质与能量输运能力；基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征，提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制；构建了“南海内波潜标观测网”，实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识；发展了湍流的剪切不稳定理论，提出了海流“边缘不稳定”的概念，开发了海洋湍流模式，提出了湍流混合参数化的新方法等；在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识，并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响；研发了全球浪–潮–流耦合模式，推出一系列海洋与气候模式；发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统；建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池) 和地转(旋转平台) 物理模型实验平台；发展了ENSO 预报的误差分析方法，建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系，揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应；初步建成了中国近海海洋观测网；持续开展南北极调查研究；建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统，为中国气象减灾提供保障；突破了国外的海洋技术封锁，研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器；建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型，为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3 篇) 显示，经过70 年的发展，中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍，这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。

引言

物理海洋学定义：

• 物理海洋学是以物理学的理论、技术和方法，以海水的物理性质和运动为研究对象，阐释海洋中的物理现象及其变化规律，并研究海洋水体与大气圈、岩石圈和生物圈的相互作用的科学。

物理海洋学涵盖的内容：

• 海浪、潮汐、海洋环流、中尺度涡旋、湍流、混合、气候变化等过程

采用的研究手段：

• 卫星和现场观测、数值模拟和理论分析

21世纪以来的科考计划

• Argo 实时观测网
• 我国近海海洋综合调查与评价专项
• 全球变化与海气相互作用专项
• 南北极环境综合考察与评估专项
  发起的大型科学考察
• 中印国际合作
• 西北太平洋海洋环流与气候试验 NPOCE

海浪、潮汐、海平面研究

海浪是中国最早开展研究的物理海洋学分支之一。在海浪统计、海浪理论、海浪及破碎在海气交换-上层海洋混合中的作用、海浪数值模式及其应用等方面取得了重要进展。

新中国成立前，潮汐的现场观测主要通过验潮站获取，且大量资料因战乱而遗失。
20世纪90年代后期，卫星高度计登上舞台，开始应用于潮汐研究和模式同化。

大洋环流、水团、陆架环流

• 1980–1990 年间开展的中日黑潮联合调查，对黑潮认识和研究上取得了众多突破
• 在西太平洋环流方面，建立西太平洋次表层环流体系，开展了西太平洋上层环流的定量研究；
• 进入21世纪之后，随着观测手段的提升，进一步开展了西太平洋环流动力过程的研究
• 对于西太平洋环流的低频变异及其与气候变化之间的关系研究也取得了众多成果
• 对于西太平洋暖池的基本特征及其与ENSO的联系开展了相关研究
• 对于热带印度洋海气相互作用及其与季风的影响、印太海气系统的耦合关系开展了一系列研究
• 对于印度洋环流系统中的季风环流和印尼贯穿流开展了相关研究
• 对于大洋之间的洋际相互作用开展了相关研究，揭示了大气桥和海洋桥在其中的重要作用

• 对于中国近海水团的分布、消亡、划分、强度等基本特征和分布规律进行了研究
• 对于陆架环流的成因、分布、结构等基本特征进行了研究

海洋中尺度过程

• 对于南海中尺度涡旋的生成机制、空间分布特征、三维结构、运动特征、季节变化、年际变化、演变、等方面开展了一系列研究

海洋锋面

• 基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征，提出了地
  形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制

内波、湍流与混合

• 构建了“南海内波潜标观测网”，实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识；发展了湍流的剪切不稳定理论，提出了海流“边缘不稳定”的概念，
• 开发了海洋湍流模式，提出了湍流混合参数化的新方法等；在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识，并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响；

数值模式、同化系统、业务化

• 研发了全球浪–潮–流耦合模式，推出一系列海洋与气候模式；发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统；建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池) 和地转(旋转平台) 物理模型实验平台；
• 初步建成了中国近海海洋观测网；持续开展南北极调查研究；建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统，为中国气象减灾提供保障；突破了国外的海洋技术封锁，研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器；建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型，为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提科学支撑

大尺度海洋–大气相互作用

• 发展了ENSO 预报的误差分析方法，建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系，揭
  示了中深层海洋对全球气候变化的响应

海冰、极地

• 在海冰数值模式中的热力学与动力学过程、冰–海耦合等方面取得了进展，并用于业务化海冰预报
• 在南大洋与北冰洋开展的理论研究和数值模拟，加深了对极地物理海洋学的认识

海洋气象

主要包括台风、巨浪、风暴潮、海啸等方面开展了一系列研究

引用
https://www.researchgate.net/publication/336684323_woguowulihaiyangxueyanjiu70nian
我国物理海洋学研究70年