本刊记者  杜月娇
　　
　　　　
　　地球海洋面积约为3.6亿平方公里，约占地球表面积的71%，她不仅是生命的摇篮，大气的襁褓，资源的宝藏，也是国家商贸的窗口，国防的前哨，具有深远的研究意义。
　　中国是世界上利用海洋最早的国家之一。古人很早就已从海洋收取“渔盐之利”和“舟楫之便”，同时不断地观察和认识海洋，积累了大量的海洋知识。特别是自20世纪50年代以来，中国的海洋科学研究逐步展开并取得了大量成果，为开发利用海洋资源，振兴经济，作出了越来越多的贡献。
　　辽阔的海洋，美丽而又神秘。从事科研以来，中国科学院海洋研究所刘传玉研究员正是将海洋作为自己的研究对象，在中小尺度的海洋运动层面，以海洋数据同化及应用作为主要方法，以海洋混合作为研究主线，进行科研创新，助力我国的海洋事业发展，在蔚蓝的海洋中激起了朵朵科研的浪花。
　　

踏上海洋研究的征程

　　海纳百川，有容乃大。刘传玉从小就对大海充满了向往。大学时，他就读于中国海洋大学海洋系海洋科学专业，在海洋科学的基本理论、基础知识和基本技能方面打下了坚实的基础。“一般提起海洋研究，人们自然而然地便会想到波浪、潮汐等与人们切身相关的东西，而除此之外，还有一些科研方向亟待人们去探索、发掘。比如，海洋热量如何通过1米到100公里尺度的海洋运动而实现再分布的问题就是其中之一。”刘传玉说。而他的研究方向就是由此而展开的。
　　物理海洋学是以物理学的理论、技术和方法，研究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，是海洋科学的一个重要分支，在资源开发、环境保护、军事活动、海岸设施和海底工程等方面有重要的应用。从19世纪末开始，一些杰出的物理学家和数学家就开始对海洋中的重要物理现象进行过研究，为物理海洋学的形成和发展奠定了观测和理论基础。大约从上世纪中叶开始，我国的海洋科学家们在该领域开始了持续的研究工作并获取了一系列重要成果，激励了一批又一批的年轻人投入其中。
　　从中国海洋大学毕业后，刘传玉前往中国科学院海洋研究所物理海洋学专业进行硕博连读，继续在这一领域中开拓、创新，积累了丰富的研究经验。进入新世纪以来，伴随着国家实力的增强和各行各业的蓬勃发展，我国的海洋事业也迎来了崭新的发展期，更坚定了他进行海洋研究的决心。为了学习更多新的科研方法，开阔科研思路，博士毕业后，他毅然前往德国汉堡大学海洋研究所进行进一步的学习研究，在海洋的中小尺度的模拟、海洋模型的建立以及数据修正方面，展开了一系列的科研攻关。
　　

海洋科研中的新突破

　　远离家乡，漂洋海外，刘传玉的心中只有一个目标，就是学习先进的科研知识，在科研方面取得更多创新性突破。工夫不负有心人，在德国研究、工作的6年间，刘传玉通过自己的不懈努力，在海洋同化和海洋混合等方向做出了一批创新性成果。
　　温跃层是海水温度随深度而递减，在递减率（或温度梯度）最大处的一定厚度的水层，是生物以及海水环流的一个重要分界面，对于厄尔尼诺的发生和变异机理研究及模拟预测具有重要意义。
　　将此作为研究对象，刘传玉和合作者们利用Argo高垂向分辨率温盐资料和TAO（热带大气海洋）观测阵列的高时空分辨率温盐流资料，发现了赤道东太平洋冷舌区温跃层内存在着普遍的、较强的垂向混合。这些混合可以发生在从温跃层上部到下部的所有区域，也能发生在赤道潜流流核以下的区域。该研究为改进垂向混合参数化方案提供了观测依据，同时也为备受世人关注的厄尔尼诺动力学研究提供了新的视角，成果发表在Nature Communications期刊上。
　　除此之外，刘传玉和合作者们还改进了全球四维变分（伴随）同化大洋状态估算系统GECCO(German version of Estimate the Circulation and Climate of the Ocean)，对海洋内部参数进行了优化估算。GECCO系统（其前身是ECCO系统）是国际上仅有的少数几个大洋估算系统之一，主要功能是通过同化观测数据矫正海洋模式的海表面驱动场、初始场及海洋参数等。
　　“在天气预报的播报过程中，我们能在云图中看到云朵飘来，也能看到风的吹动，这些都是计算模拟出来的。与之相同的是，海洋也有自己的计算模型，在建立模型之后，也会对其进行一系列的修正，让计算结果变得更加准确。”刘传玉说。
　　在这一研究中，刘传玉和合作者在准确模拟海洋大尺度状态的基础上，首次优化了较高分辨率海洋模型中海洋内部参数，即表征模式次网格过程对大尺度影响效应的混合系数，引领了新的研究方向。他们利用GECCO系统给出的最优估算，阐明了全球大洋中尺度涡致侧向混合系数（等密度层厚度扩散系数和粒子沿等密度面扩散系数）的空间结构和形成机制。发现了上述混合系数与当前海洋环流模式普遍采用的空间均一的系数具有很大的差异，其空间结构依赖于中尺度涡的统计特征和局地线性不稳定性等物理机制。通过这项研究，他们指出了海洋内部混合系数本身也体现出物理规律，也需要参数化，而不能仅仅采用经验常数。证明了优化的海洋系数可以很大程度地改进海洋模拟的精度，是改进现有海洋模式精度的研究方向。这些成果发表在Journal of Physical Oceanography和Ocean Modelling等期刊上，引起了领域内的强烈关注。该项成果为海洋中尺度过程对大尺度过程的研究提供了新的视角。
　　

回国在海洋研究中继续驰骋

　　对刘传玉来说，出国，是为了自己的远大志向，是对科研知识学习的无限渴望。广博的海洋中，蕴含着美妙的科学规律，等待着人们的探索。植根于宽广的海洋，作为一名海洋学研究者，若能揭示其些许的科学规律，都将是让人倍感激动的美事。而回国则是本着一颗初心，为了将自己学习的科研知识更好地服务于祖国的海洋科研事业。刘传玉说，现如今国内的科研环境越来越好了，也给了许多科研人员新的机会，回到祖国，他会有更大的空间，可以在科研领域大展身手。
　　来到中国科学院海洋研究所之后，刘传玉基于中科院海洋所“一三五”规划中“在热带西太平洋环流变异及其对气候、环境的影响上要实现大突破”的目标，在自己已有研究成果基础之上，开始了新的科研探索之路。2017年1月，刘传玉成功入选了中央组织部“千人计划”青年项目，在“面向“两洋一海”的全球高分辨率海洋数据同化系统构建及应用”中展开了科研攻关。
　　“两洋一海”（西太平洋、印度洋和南海的统称）是我国直接毗邻的海洋，其水气动力输送对我国气候有重要影响，其海洋环流对我国近海的海洋环境也有着直接影响，另外，“两洋一海”在全球气候变化中也起着关键作用。这使它成为我国海洋学重点研究的区域。在这一项目中，刘传玉将对自己参与研发的全球大洋四维变分（伴随）大洋估算系统（GECCO）模式，进行进一步发展，使之面向“两洋一海”进行进一步细化，以此来研究热带西太平洋环流变异对局地及远程海洋参数的敏感性及响应机理，以及研究其他各类多尺度过程及其相互作用等。
　　此外，得到国家自然基金委资助的“全球大洋中尺度涡致侧向混合系数各向异性分布规律及大尺度效应研究”项目以及科技部资助的“我国大洋观测系统评估”项目也是刘传玉团队的重点方向之一。在这一研究中，刘传玉团队将通过利用低分辨率GECCO系统同化最近10年（2007-2016）显著增加的Argo全球观测数据和卫星观测数据，以及我国在“两洋一海”的观测数据，确定中尺度涡致侧向混合系数各向异性的重点发生区域、全球大洋的三维空间分布特征及物理机理，还会考察我国大洋观测系统对数值模拟的改进效用及最优观测布局，并进一步考察其对水团分布、热量输运的影响。
　　中国既是陆地大国，也是海洋大国。刘传玉深知，为了那份“海洋强国”梦，他们所要做的工作还有很多。如今，他早已迫不及待地想要投入到这重重挑战当中，为祖国的海洋科研事业贡献自己的一份力量！