一位物理海洋學(xué)家眼中的“自然哲學(xué)”
——記中國科學(xué)院院士、海洋二所研究員陳大可
臺風(fēng)、洪澇、暴雪……極端氣候事件帶來巨大影響，其背后原因復(fù)雜難懂，無數(shù)科學(xué)家篤學(xué)至技，探其貌，究其理，以期提高預(yù)測準(zhǔn)確度。
“在各種原因里，海洋是決定氣候的主要因素之一。”我國物理海洋學(xué)家陳大可開展了長期的基礎(chǔ)性研究，在“厄爾尼諾的預(yù)測和可預(yù)測性”“海洋混合的機(jī)制和作用”兩方面作出了系統(tǒng)的、創(chuàng)造性的貢獻(xiàn)，顯著促進(jìn)學(xué)科發(fā)展。
2015年12月7日，陳大可當(dāng)選為中國科學(xué)院地學(xué)部院士。上述兩項(xiàng)研究正是他的代表性學(xué)術(shù)成就。
2019年10月1日，陳大可受邀參加慶祝中華人民共和國成立70周年大會(huì)。“海洋從來都是強(qiáng)國的競技場，我慶幸沒有游離于時(shí)代的洪流之外，能為國家的海洋強(qiáng)國之夢貢獻(xiàn)自己的微薄之力。”陳大可說。
從三湘大地，到西子湖畔；從大洋彼岸，回到自然資源部第二海洋研究所，家國是根，海洋是魂，63歲的陳大可一如年少時(shí)，不斷探尋著物理海洋的源頭活水。
海洋的美，科學(xué)的光
出生于湖南長沙書香門第的陳大可，童年和少年時(shí)代受知識分子父母的熏陶，好讀書、樂讀書。中學(xué)畢業(yè)后，在那個(gè)特定的年代，他成為下鄉(xiāng)“知青”。直到1977年恢復(fù)高考，他以優(yōu)異成績成為一名大學(xué)生。
海洋，作為一個(gè)著名的文學(xué)意象，引發(fā)無數(shù)人的遐想。同樣，海洋也滋養(yǎng)了愛好文藝的陳大可。
雖然從小對海洋感興趣，但真正開始了解海洋科學(xué)是在大學(xué)三年級。“那時(shí)我決定報(bào)考海洋方面的研究生。一是覺得做海洋研究很浪漫很有意思，二是意識到人們對海洋的了解還非常膚淺，因而投身海洋學(xué)研究將大有可為。”
當(dāng)時(shí)開展海洋科學(xué)研究的高校和研究所并不多。陳大可看到海洋二所蘇紀(jì)蘭先生招生的消息后，決定報(bào)考其研究生，“蘇先生有留學(xué)背景，了解海洋科學(xué)研究的國際前沿，有先進(jìn)的科學(xué)理念。這一切都吸引著我。”
陳大可順利成為蘇紀(jì)蘭的第一批研究生之一，踏上了海洋科學(xué)研究的道路，也開始了一段師生佳話。
陳大可視蘇紀(jì)蘭為“恩師”。他留學(xué)的故事或許能說明“恩”從何來。碩士畢業(yè)前的一天，蘇紀(jì)蘭拿起一張表格對他說，“把這個(gè)填好，到美國繼續(xù)學(xué)習(xí)吧。”
陳大可驚呆了，“原來蘇先生幫我聯(lián)系了紐約州立石溪大學(xué)的海洋研究生院，而這一切我一點(diǎn)兒都不知道。”那是1985年。
不負(fù)師恩的陳大可順利取得博士學(xué)位。此后十多年里，陳大可先后在美國羅德島大學(xué)、宇航局和哥倫比亞大學(xué)工作，在近海、大洋和氣候研究領(lǐng)域都取得了重要的原創(chuàng)性成果，在國際上建立了自己的學(xué)術(shù)聲譽(yù)。
行于洞見與質(zhì)疑之間
人類在面對天災(zāi)無可奈何時(shí)，往往將之歸于神明。比如厄爾尼諾，其原意就是“上帝之子——圣嬰”。這一發(fā)生在熱帶太平洋的異常增暖現(xiàn)象往往帶來巨大的全球影響。
如1998年發(fā)生在我國的那場洪澇災(zāi)害，其原因正是1997/98厄爾尼諾現(xiàn)象。在過去幾十年里，監(jiān)測和預(yù)測厄爾尼諾，一直是海洋與大氣科學(xué)研究的焦點(diǎn)。
二十世紀(jì)九十年代中期，一項(xiàng)名為“熱帶海洋與全球大氣”的國際計(jì)劃已接近尾聲，但在“提高厄爾尼諾預(yù)測水平”這個(gè)主要目標(biāo)上，遇到了瓶頸。陳大可當(dāng)時(shí)剛開始介入厄爾尼諾研究，他考慮到問題可能出在用于模式初始化的觀測資料與模式不匹配，從而造成預(yù)測誤差。
此后的研究證明了他的判斷。“問題一旦說穿，其實(shí)也很簡單。”陳大可解釋，“在一個(gè)研究領(lǐng)域里浸淫久了，容易形成固定思維。而科學(xué)上的突破，很多時(shí)候是來自對經(jīng)典的質(zhì)疑，對傳統(tǒng)的挑戰(zhàn)。”
由此，陳大可發(fā)表在《科學(xué)》期刊的一篇論文中，首次提出了海氣耦合的數(shù)據(jù)同化和初始化概念，并主持開發(fā)了4代厄爾尼諾預(yù)測系統(tǒng)。美國地球物理學(xué)會(huì)主席McPhaden認(rèn)為，這些工作“將厄爾尼諾預(yù)測提前量增加了6個(gè)月以上”。
2006年，衛(wèi)星海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立，陳大可聽從國家的召喚，參與實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，并最終放棄了美國哥倫比亞大學(xué)的教授職務(wù)，擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室主任。
一組數(shù)據(jù)顯示，2010~2014年，實(shí)驗(yàn)室共承擔(dān)科研任務(wù)245項(xiàng)，國家重大任務(wù)40余項(xiàng)，發(fā)表研究論文480篇。
如果說，質(zhì)疑是科學(xué)家重要的基本素質(zhì)，那么，質(zhì)疑的能力需要以“洞若觀火”為基礎(chǔ)。
“海洋科學(xué)至今仍是一門以觀測為主要手段的學(xué)科，海洋領(lǐng)域幾乎所有重大科學(xué)進(jìn)展都與觀測手段的創(chuàng)新密切相關(guān)。”2019年初，陳大可作為中國第35次南極考察的船基首席科學(xué)家，在南大洋海域，現(xiàn)場指揮布放了我國首個(gè)西風(fēng)帶環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)。
西風(fēng)帶，又稱“魔鬼西風(fēng)帶”，因環(huán)境惡劣，其觀測數(shù)據(jù)資料長期空白。
據(jù)此，陳大可提出南大洋“大圓環(huán)”計(jì)劃，環(huán)繞西風(fēng)帶投放浮標(biāo)，為建立新的大洋環(huán)流模型、評估極地水團(tuán)對全球氣候影響提供基礎(chǔ)資料。
極地是地球氣候系統(tǒng)的巨大冷源，也是大洋深層和底層環(huán)流的發(fā)源地，在全球熱平衡和水循環(huán)中起著關(guān)鍵作用。
“幾十年來，我國極地考察在能力建設(shè)方面打下了相當(dāng)好的基礎(chǔ)。”陳大可特別指出，“目前我國極地考察的基本能力建設(shè)，包括破冰船和科考站，主要集中在自然資源部管理。我們應(yīng)該發(fā)揮這一傳統(tǒng)優(yōu)勢，聯(lián)合各方力量，發(fā)展先進(jìn)的極地觀測和模擬技術(shù)，推動(dòng)中國科學(xué)家主導(dǎo)的國際極地大科學(xué)計(jì)劃，增強(qiáng)我國在極地事務(wù)和全球治理中的話語權(quán)。”
陳大可預(yù)判，幾年之后會(huì)有一個(gè)極地研究的熱潮，“我非常期待這一熱潮的到來。”
沾溉后人，其澤也遠(yuǎn)
同樣是基于這樣的洞見與質(zhì)疑，陳大可和他的學(xué)生張翰從觀測到模擬，研究闡明了臺風(fēng)的“熱泵”和“冷抽吸”作用及其影響，對過分強(qiáng)調(diào)臺風(fēng)“熱泵”效應(yīng)的國際主流觀點(diǎn)提出了挑戰(zhàn)，為深刻理解臺風(fēng)在地球氣候系統(tǒng)中的作用提供了嶄新的視角。
不久前，陳大可和張翰獲評浙江省省部屬企事業(yè)工會(huì)“名師高徒”榮譽(yù)稱號。如同蘇紀(jì)蘭與陳大可，師生之誼也在陳大可和他的學(xué)生之間傳承。
連濤是陳大可的碩博研究生，“讀完碩士那年我應(yīng)聘了一家金融企業(yè)，待遇還不錯(cuò)。所以沒有特別想讀博。”連濤說，“當(dāng)時(shí)老師找我談心，問我做研究的時(shí)候愉快嗎？我說當(dāng)然——這是真心話。”
陳大可對連濤說：“你想多掙錢沒有錯(cuò)，你也有這個(gè)聰明才智。但是放棄自己的興趣，是悲哀的。”
那次談話后，連濤選擇了繼續(xù)深造，“老師說，決定了做科學(xué)研究，就不要再想大富大貴的事。能按照自己的興趣愛好工作和生活，也是個(gè)人能力的體現(xiàn)，而且會(huì)更加自由，更有尊嚴(yán)。”或許，這才是陳大可心中的“富”與“貴”吧。
“物理海洋學(xué)仍有大量未解之謎，每一個(gè)謎團(tuán)的破解往往都能引發(fā)人類對海洋、對地球的重新認(rèn)知……”繁忙的陳大可，并不拒絕與年輕大學(xué)生們的交流。近年來，他在中山大學(xué)、上海交通大學(xué)的《物理海洋學(xué)漫談》等講座，旁征博引，新穎的角度和開闊的視野，廣受歡迎。
“希望通過科普，吸引真正對海洋科學(xué)感興趣的青少年。”陳大可強(qiáng)調(diào)，“能夠帶著興趣做研究，年輕人的科研之路才能走得更遠(yuǎn)，遇到挫折時(shí)也會(huì)更加輕松自如地去應(yīng)對。”
“希望我的學(xué)生不要為發(fā)論文而做論文，一定要志存高遠(yuǎn)，多出原創(chuàng)成果。”陳大可一直關(guān)注著科研評價(jià)體系建設(shè)。他欣喜地看到，近幾年國家層面上出臺了一系列措施，強(qiáng)調(diào)在科研評價(jià)中要破“四唯”、重實(shí)效。自然資源部印發(fā)的《關(guān)于深化科技體制改革提升科技創(chuàng)新效能的實(shí)施意見》《關(guān)于激勵(lì)科技創(chuàng)新人才的若干措施》等文件，形成了涵蓋各學(xué)科的三個(gè)梯隊(duì)高層次科技創(chuàng)新人才體系，充分發(fā)揮人才在自然資源事業(yè)中的關(guān)鍵作用。
陳大可相信，“基于國家戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求，我國海洋科技的發(fā)展只會(huì)越來越好，有望在深海資源開發(fā)利用、海洋可再生能源、海洋災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報(bào)、海洋探測和水下通信、海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)、海洋智能無人裝備等方面取得重大科技突破”。
“當(dāng)前，‘查清中國海、進(jìn)軍三大洋、登上南極洲’的目標(biāo)已基本實(shí)現(xiàn)，我們新的口號應(yīng)該是‘監(jiān)控中國海、深入五大洋、共治南北極’。”陳大可如是說。
