日前在大连召开的北太平洋海洋科学组织第十七届年会上，国家海洋局第一海洋研究所副所长、海洋环境科学和数值模拟重点实验室主任乔方利研究员作了 《海浪-环流耦合理论和数值模式发展》的主题报告，引起了400余名国内外与会科学家的巨大反响。该理论和模式是我国近期取得的原始自主创新，处于该领域世界领先水平。为此，记者专访了乔方利研究员。
当前，全球气候变化与海洋环境变化成为各国关注的热点，如何更加准确地模拟和预测海洋气候变化成为各国科学研究的焦点之一。而乔方利博士带领研究组率先打破常规思维，首次将海浪这一物理过程纳入海洋动力学研究中，进而率先在国际上建立了海浪与环流耦合理论和浪潮流耦合预报模式。
突破海洋数值模拟关键技术
这一理论和模型的原创性是什么呢？乔所长耐心地向记者解释： “数值模拟是研究上层海洋动力过程和海洋环境预测预报的重要手段。但目前国际上所有海洋数值模式都面临夏季所模拟的海洋表面温度过高、上混合层深度太浅的共性问题，这一经典难题的实质是上层海洋的垂直混合强度不够。由于受到理论发展和计算能力的限制，过去一直将海洋环流、潮流、波浪分别单独研究，而实际上三种过程是相互作用的，基于单一过程的数值模式无法准确描述实际海洋的复杂过程。这就必然导致数值模拟结果与实际观测结果不符。因此，问题的关键是如何将这个三个因素结合起来。”据了解，为了解决这个难题，乔所长带领团队连续进行了长达10年之久的艰苦攻关。
在国家重点基础研究发展规划（973）项目和国家自然科学基金项目等支持下，从海洋动力系统观点出发，乔方利研究员率领海洋环境科学和数值模拟国家海洋局重点实验室（MASNUM）数值模拟组，经过艰苦攻关，突破了数值模拟的关键技术难题，终于在2004年建立了海浪—潮流—环流耦合数值模式，基本上解决了上层海洋模拟结果与实际观测不相符合的经典难题。
提高海洋和气候模式准确率
乔方利研究员介绍说： “当前世界所有的海洋与气候模式都存在共同的缺陷，即上层海洋模拟准确率不高。我国发展的海浪—环流耦合理论与浪潮流耦合数值模式对于海洋和气候模式具有普适性。运用到世界上诸多海洋和气候模式，均显著改变了上层海洋的模拟能力，从而能够较大幅度提高气候数值模式的预报精度。试验证实该理论能使全球上层海洋模拟结果与气候态观测资料的平均相关系数从0.62提高到0.79。相关系数能够代表预报精度，最理想的相关系数是1.0，数值预报会逐渐提高，但无法达到1.0。”
把耦合理论运用到气候系统中，能够显著改善目前世界上气候模式所面临的公共问题，如海洋中赤道太平洋冷舌西伸问题，赤道大西洋温度偏差问题等。这些海洋问题的改善，能够显著改进厄尔尼诺的模拟效果，有望能够显著提高对厄尔尼诺以及气候变化的预测精度。但乔方利表示“这仍需不停地付出努力”。
当前世界最关注的问题之一就是全球气候变化问题。如何更加准确地预测未来气候的变化和海洋环境的变化是世界科学界面临的共同难题。海浪—潮流—环流耦合理论之所以得到国际上的广泛关注，正是因为它有潜力改变全球气候变化和海洋环境预测预报的精度。据乔所长透露，他们课题组有计划将该成果提交到政府间气候变化专门委员会 (IPCC)的下一次评估中。通过IPCC评估过程，进一步验证、完善我国发展的耦合理论和耦合数值模式。
国内业务化运行良好
从2004年开始到如今，在短短5年时间，该理论和模式已经得到国内外广泛的认同和运用。目前美国华盛顿大学、哥伦比亚大学、美国海军、英国普利茅斯大学、德国气候研究所、挪威极地研究所的海洋和气候专家已经开始将该成果应用到各自的数值模式中进行实验。
在国内，该理论和模式得到了国家海洋局的高度关注。乔方利研制了中国近海浪潮流耦合业务化数值预报系统，去年已经开始准业务化运行。如今在国家海洋环境预报中心、东海海洋预报中心和厦门海洋环境预报台运行。另外，该理论被我国学者应用在研究渤海夏季的温度结构，论文已发表在美国权威杂志 “地球物理学研究”上。
“还有很多工作需要做”。乔所长深有感触地说。对于科学家来说，完美是永远的追求境界。
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当前，全球气候变化与海洋环境变化成为各国关注的热点，如何更加准确地模拟和预测海洋气候变化成为各国科学研究的焦点之一。而乔方利博士带领研究组率先打破常规思维，首次将海浪这一物理过程纳入海洋动力学研究中，进而率先在国际上建立了海浪与环流耦合理论和浪潮流耦合预报模式。
突破海洋数值模拟关键技术
这一理论和模型的原创性是什么呢？乔所长耐心地向记者解释： “数值模拟是研究上层海洋动力过程和海洋环境预测预报的重要手段。但目前国际上所有海洋数值模式都面临夏季所模拟的海洋表面温度过高、上混合层深度太浅的共性问题，这一经典难题的实质是上层海洋的垂直混合强度不够。由于受到理论发展和计算能力的限制，过去一直将海洋环流、潮流、波浪分别单独研究，而实际上三种过程是相互作用的，基于单一过程的数值模式无法准确描述实际海洋的复杂过程。这就必然导致数值模拟结果与实际观测结果不符。因此，问题的关键是如何将这个三个因素结合起来。”据了解，为了解决这个难题，乔所长带领团队连续进行了长达10年之久的艰苦攻关。
在国家重点基础研究发展规划（973）项目和国家自然科学基金项目等支持下，从海洋动力系统观点出发，乔方利研究员率领海洋环境科学和数值模拟国家海洋局重点实验室（MASNUM）数值模拟组，经过艰苦攻关，突破了数值模拟的关键技术难题，终于在2004年建立了海浪—潮流—环流耦合数值模式，基本上解决了上层海洋模拟结果与实际观测不相符合的经典难题。
提高海洋和气候模式准确率
乔方利研究员介绍说： “当前世界所有的海洋与气候模式都存在共同的缺陷，即上层海洋模拟准确率不高。我国发展的海浪—环流耦合理论与浪潮流耦合数值模式对于海洋和气候模式具有普适性。运用到世界上诸多海洋和气候模式，均显著改变了上层海洋的模拟能力，从而能够较大幅度提高气候数值模式的预报精度。试验证实该理论能使全球上层海洋模拟结果与气候态观测资料的平均相关系数从0.62提高到0.79。相关系数能够代表预报精度，最理想的相关系数是1.0，数值预报会逐渐提高，但无法达到1.0。”
把耦合理论运用到气候系统中，能够显著改善目前世界上气候模式所面临的公共问题，如海洋中赤道太平洋冷舌西伸问题，赤道大西洋温度偏差问题等。这些海洋问题的改善，能够显著改进厄尔尼诺的模拟效果，有望能够显著提高对厄尔尼诺以及气候变化的预测精度。但乔方利表示“这仍需不停地付出努力”。
当前世界最关注的问题之一就是全球气候变化问题。如何更加准确地预测未来气候的变化和海洋环境的变化是世界科学界面临的共同难题。海浪—潮流—环流耦合理论之所以得到国际上的广泛关注，正是因为它有潜力改变全球气候变化和海洋环境预测预报的精度。据乔所长透露，他们课题组有计划将该成果提交到政府间气候变化专门委员会 (IPCC)的下一次评估中。通过IPCC评估过程，进一步验证、完善我国发展的耦合理论和耦合数值模式。
国内业务化运行良好
从2004年开始到如今，在短短5年时间，该理论和模式已经得到国内外广泛的认同和运用。目前美国华盛顿大学、哥伦比亚大学、美国海军、英国普利茅斯大学、德国气候研究所、挪威极地研究所的海洋和气候专家已经开始将该成果应用到各自的数值模式中进行实验。
在国内，该理论和模式得到了国家海洋局的高度关注。乔方利研制了中国近海浪潮流耦合业务化数值预报系统，去年已经开始准业务化运行。如今在国家海洋环境预报中心、东海海洋预报中心和厦门海洋环境预报台运行。另外，该理论被我国学者应用在研究渤海夏季的温度结构，论文已发表在美国权威杂志 “地球物理学研究”上。
“还有很多工作需要做”。乔所长深有感触地说。对于科学家来说，完美是永远的追求境界。
