欧洲科学院院士乔方利：提出“乔理论”助力海洋与气候预测
欧洲科学院院士乔方利：提出“乔理论”助力海洋与气候预测
欧洲科学院院士、自然资源部第一海洋研究所副所长乔方利提出的浪致混合理论和海浪调制海气通量理论在国际上被誉为“乔理论”。这一理论不仅大大降低了全球海洋与气候预测模式长期面临的共性偏差，还将台风强度预报误差整体降低了40%，对强台风降低更多。
【人物档案】 乔方利，欧洲科学院院士、国际欧亚科学院院士、自然资源部第一海洋研究所副所长兼总工程师 ， 投身于海洋科学研究30余年，带领团队发现海浪破碎产生的飞沫等微观过程在海气热量交换中扮演关键角色，进而影响台风强度和气候变化，提出了浪致混合理论及波浪影响海气通量的新认知，大大降低了全球海洋与气候预测模式长期面临的共性偏差，将台风强度预报误差整体降低了40%，对强台风降低更多。被国际北太平洋海洋科学组织（PICES）授予最高奖“伍斯特奖”，是该奖设立20余年来我国唯一荣获此奖的学者。
“如果你在大风天去海边，第一眼看到的肯定是一片雾蒙蒙的景象，这片雾就是一个个破碎波浪形成的很多小水滴，我们称之为‘飞沫’。”近日，乔方利在接受记者采访时，从破碎波浪这一概念入手，讲述了他及团队在海洋与气候领域的最新研究成果。
小小的飞沫能对气候产生多大影响？乔方利及其团队发现了非破碎海浪在海洋湍流中的控制性作用，而海浪破碎产生的飞沫等微观过程在海气热量交换中扮演着关键角色，进而影响台风强度和气候变化，并将这些过程引入预报模式中，使传统科学认知发生了颠覆性革新。基于这些研究成果，团队提出了浪致混合理论和海浪调制海气通量，这一理论在国际上被广泛认可，被誉为“乔理论”，并在欧美等诸多国家得到实际应用。
海洋科学研究涉及大量基础学科研究内容，一直以来都是一项“苦差事”， 然而乔方利却在这一领域耕耘了30多年。出生于山东省庆云县，海洋对于年少时期的乔方利来说是神秘而陌生的，他坦言:“以前从未料想过会一辈子从事海洋研究”。 1984年，乔方利考入山东海洋学院（中国海洋大学前身）海洋系物理海洋专业，1991年硕士研究生毕业后，乔方利进入自然资源部第一海洋研究所工作至今，从此与海洋结下了不解之缘。
“做科研要面临很多苦恼，也跌了很多跟头，但只要自己的研究能为社会做一些贡献，我就会更加坚定地走下去。”乔方利说，过去的30余年里，全球对台风路径已经能够比较准确地预测，然而对台风强度的预报能力却没有明显进步。近20年来，他和团队一直致力于此项研究，最终认识到波浪在气候系统和台风演化过程当中起关键作用，被国际誉为“乔理论”，从而大幅提升海洋、台风和气候的预报预测能力，这是科学研究服务社会发展的生动实践。
这一理论今天能得到广泛认可，背后经历了漫长的质疑和论证过程。“我们大概用了15年时间来回应质疑，几乎占到了我从事科研以来时间的一半之久。”乔方利说，论证过程中往往会有各种意想不到的状况发生。在做湍流观测时，为了得到强湍流观测信号，团队只能选择台风天进行观测。在台风到来之前，他们自行设计了观测支架并架设到海洋中的观测平台上，所有人都紧张地等待台风到来。结果，台风掀起的风浪却将设备全部打翻，这次观测眼看就要失败了。然而幸运的是，台风过后潜水员将设备打捞上来，大家意外发现打翻之前的数据被完整记录了下来，这些数据为验证他们的理论猜想提供了有力的科学证据。每一次海上科学实验都是一次挑战，尽管条件艰苦，团队成员们还是锲而不舍地为了共同的目标努力，一次实验不成功就做两次、三次……“回想起来，我们以各种方式思考、验证来回应质疑的过程弥足珍贵。正是因为经受住了各种科学的质疑和检验，才最终推动了理论的完善和进步。”乔方利说。
在国内外突发性海洋重大事件中，运用“乔理论”建立的海洋模式已屡次提供准确的预测和应对方案。 在2006年渤海重大溢油事件中迅速锁定了肇事运油船只，在2018年东海“桑吉轮”大规模溢油时，对油渍漂移路径进行了准确预测；2021年日本政府提出拟向太平洋排放核废水，团队迅速科学定量分析了核废水的影响范围，在国际高影响期刊“海洋污染快报(MPB)”快速发表了相关文章；在2018年泰国和2022年柬埔寨海难事故的海上搜救过程中，团队应两国政府邀请提供了准确的搜救“靶区”预测等等。
“沿海人口占到全球的约60%，提高海洋与气候变化的预测能力是未来海洋治理中面临的关键科学问题。”乔方利介绍，目前，他正致力于推进联合国“海洋十年”海洋与气候无缝预报系统国际大科学计划，就在今年10月，这一项目的里程碑式成果——“海洋之神”早期预警通用系统已经正式向国际发布。“下一步我们将进一步完善‘海洋之神’系统的功能，不断提升台风和气候变化的预测精度，让科学研究成果更好地造福于民。”乔方利说。