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探秘洋流 提升气候预测能力

2018-06-07 11:05 来源:人民日报 本报记者 吴月辉

  在刚刚结束的两院院士大会上,习近平总书记强调:“要坚持以全球视野谋划和推动科技创新,全方位加强国际科技创新合作,积极主动融入全球科技创新网络,提高国家科技计划对外开放水平,积极参与和主导国际大科学计划和工程,鼓励我国科学家发起和组织国际科技合作计划。”

  作为我国发起的第一个海洋领域大型国际合作计划——“西北太平洋海洋环流与气候实验(NPOCE)”国际合作计划(简称NPOCE国际计划),到目前已开展8年。日前,第三届“西北太平洋海洋环流与气候”国际开放科学大会在青岛召开。会上宣布,经过各国科研人员协同攻关,在西北太平洋海洋环流与气候研究上取得一系列突破性科学进展。这也为我国之后再发起和组织一系列国际大科学计划提供了宝贵经验。

  合作计划开展8年,8个国家的19个研究院所参与观测研究

  NPOCE国际计划于2010年启动,共有中国、美国、日本、澳大利亚、韩国、德国等8个国家的19个研究院所参与。它围绕西北太平洋西边界流及其与邻近环流系统的相互作用和在暖池维持和变异中的作用,以及区域海气相互作用及其气候效应等主题开展研究。

  NPOCE国际计划发起人、中国科学院院士胡敦欣介绍,在过去8年里,NPOCE国际计划研究团队完成了西太平洋深海潜标科学观测网的建设,共布放潜标30余套,已具备了潜标数据实时传输能力。

  同时,科研人员在西北太平洋海洋环流与气候研究上取得一系列突破性科学进展。

  胡敦欣说:“我们发现并命名了北赤道逆流下的北赤道次表层逆流,揭示了菲律宾以东太平洋海域3支潜流的季节内变化和机制等,多项研究成果在《自然》《物理海洋学杂志》《地球物理学研究杂志》等期刊发表,获中国科学院杰出科技成就奖、山东省科学技术最高奖等。”

  中国科学院海洋研究所所长王凡说:“共有40余位科学家直接参与了计划的相关调查研究,其中20位为中国科学家,他们在其中发挥着主导作用。截至目前,在对西北太平洋的观测研究中,中国的贡献占到一半左右。尤其是在西太平洋海洋环流的结构和变异课题研究上,我们取得的成果比其他国家明显占先。”

  未来10年,科研人员拟提出新的国际合作计划,将以印度洋—太平洋交汇区多圈层相互作用为核心,针对深海多尺度动力过程、海气相互作用、板块构造与西太平洋暖池形成、交汇区生物多样性等主题,开展多国协作、多学科交叉的综合性强化观测和研究。

  西北太平洋海洋环流与气候研究对于理解全球气候变化十分重要

  NPOCE国际计划为何选择西太平洋作为研究对象?

  胡敦欣表示,西太平洋气候系统是全球气候系统的重要组成部分。其中,西太平洋暖池是全球最大的海水温度最高的洋区,对全球特别是东亚地区气候系统和社会生产生活具有重要影响。因此,西北太平洋海洋环流与气候研究对于理解全球气候变化、提升我国气候预测能力至关重要。

  胡敦欣进一步解释:“作为几支重要海流的起源海域,西北太平洋与周围海洋和各边缘海存在强烈的相互作用,并参与西太平洋暖池的‘充放电’过程。因此,西北太平洋海域的变化可以影响印度洋—太平洋暖池区的热量和淡水收支,进而影响其大气中的深对流过程,从而在调节厄尔尼诺和南方涛动循环、东亚季风以及热带气旋的发展和演变过程中具有重要作用。”

  西太平洋向来是国际合作调查研究的热点海域之一。早在上世纪80年代中期至90年代中期,美国就曾牵头发起和组织热带海洋与全球大气(TOGA)计划和世界大洋环流实验(WOCE)计划,针对热带西太平洋环流进行了一系列大型调查研究。

  “尽管过去几十年对西北太平洋海域的了解取得了明显进步,但是对此区域平均环流的了解仍不完全,对低纬度西边界流的变异则知道得更少。”胡敦欣说,“比如,海上现场观测数据的缺乏严重阻碍了对副热带—热带水热交换以及它们在热带海洋—大气环流的10年以及更长时间变化中作用的了解。过去由于对此区域观测较少,并不能提供足够的可靠信息,以验证数值模拟环流对暖池的维持及其低频变异具有重要作用的能力。”

  专家们表示,NPOCE国际计划的实施将解决TOGA和WOCE计划所遗留的有关西太平洋海洋环流的一些科学问题,引领新一轮的西太平洋调查研究热潮。

  这项计划为我国今后牵头国际大科学计划提供经验借鉴

  “在TOGA和WOCE计划执行期间,中国是计划参与者之一,并在其实施过程中发挥了重要作用。”胡敦欣回忆说,“国际TOGA—COARE(热带海洋与全球大气——耦合海洋—大气响应实验)的5条主力调查船中有3条由中国派出。在此期间,我国科学家研究并发现了棉兰老潜流、吕宋潜流、北赤道潜流等,初步奠定了中国在热带西太平洋环流与海气相互作用研究领域的国际地位。”

  然而,随着1993年TOGA—COARE实验的结束,国际大规模西太平洋调查研究热潮归于平静,中国也随之停止了相关调查研究,直至2010年NPOCE国际计划启动,中间长达17年。其间,鉴于西太平洋在海洋环流与海气相互作用研究中的重要地位,中国、美国、日本等国科学家对于再次开展大规模西太平洋海洋环流调查研究均跃跃欲试。

  胡敦欣说:“当时我就一直在想,中国可不可以自己先组织牵头干呢?这是一个巨大的机遇和挑战,我们要抓住它,干个10年、8年,我们在这个领域的研究水平和能力一定能够大幅度提升。”

  2004年10月,胡敦欣在访问夏威夷期间,与美国科学家就未来西太平洋环流研究的方向进行了进一步讨论,大家一致认为应该发起继TOGA之后的新一轮西太平洋海洋环流大型国际调查研究计划。

  于是,胡敦欣的信念更加坚定,并开始着手筹备,组织召开了一系列国内外研讨会。2010年,以胡敦欣为首的中国科学家倡导发起的NPOCE国际合作计划最终成形,并得到国际同行、科学组织和研究机构的认可、支持和参与。

  胡敦欣说:“NPOCE国际计划的成功实施将显著提升中国在国际海洋与气候研究领域的影响力和话语权。与此同时,也给我国今后在牵头组织国际大科学计划方面提供了经验和借鉴,比如要做好充分的调查研究,精心设计计划框架和方案,这样才能得到其他国家的认可和支持。在计划实施过程中,也要坚持合作共赢原则,加强协调、不断提升合作水平。”

(责任编辑:王蔚)

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