带领团队首次揭示

波浪与湍流相互作用强化湍流的机制

建立世界首个

“海浪-潮流-环流”海洋耦合模式

研制全球首个

包含海浪的气候模式

对全球海洋模式首次

实现超千万核大规模高效并行……

自然资源部第一海洋研究所副所长、研究员乔方利。海洋一所 供图

控制气候变化的源头在哪里？很多人会说是大气，科学事实却是：海洋在气候变化中起核心作用。人类活动引起全球热量的增加，其中90%进入了海洋。可以说，如果没有海洋这个巨大的“空调”，人类将难以适应气候变化。然而，海洋又很“善变”，人类对于海洋灾害的认识依然有限。自然资源部第一海洋研究所副所长、研究员乔方利，就是一位潜心研究海洋“脾气”、预测海洋和气候未来变化的科技工作者。

从事海洋科学研究30多年来，乔方利在海洋与气候模式发展、海洋多运动形态相互作用、海洋湍流与海气通量等领域建树颇丰，创造了一系列“国际首次”。在乔方利及其科研团队的不断努力下，我国海洋和气候数值模式研究实现了跨越式发展。

长期勤学苦读，立志揭开海洋神秘的面纱

1966年，乔方利出生于山东省庆云县的一个农民家庭。他很早便承担起了家庭责任。在邻村读初中时，每天他要在家与学校之间往返数次，放学后先做完家务再学习，经常在煤油灯下学习到深夜。做饭、割草、锄地、赶车，农村的活计他样样精通。儿时的艰苦生活也让他明白，唯有读书，才能去看看外面的大千世界。后来，他家5个兄弟姐妹全部考入大学，在当地传为美谈。

从小学到高中，乔方利学习成绩优异。1984年，乔方利以全县第一的成绩考入山东海洋学院（今中国海洋大学）海洋系物理海洋专业。上大学后，乔方利对物理海洋兴趣十足，如饥似渴地汲取知识。大学期间，乔方利的成绩一直名列前茅，毕业时成为全校8名保送攻读硕士研究生的学生之一。

原创海洋耦合模式，引领海洋模式发展

大学毕业后，乔方利进入原国家海洋局第一海洋研究所（现自然资源部第一海洋研究所）工作，海洋与气候的预测规律成为他的研究重点。乔方利说，研究海洋一般有两种方式，一是海洋观测，二是海洋模式。他的研究主要围绕后者。

乔方利认为，海洋模式的发展体现了一个国家的综合科技实力，但长期以来，海洋模式都由海洋科技发达国家主导。而且，从海洋模式诞生至今，所有的模式一直存在巨大的共性偏差，严重制约了海洋环境的精细化模拟和预报。

为此，乔方利与他的博士导师中国工程院院士袁业立一起长期攻关。经过大量研究，他们认识到以往海洋模式的研究忽视了海浪的作用，并由此揭示了海浪产生湍流的机制，发展了浪致混合理论，在国际上率先实质性地将海浪、潮流、环流在模式中耦合起来，建立了全球首个“海浪-潮流-环流耦合”的海洋模式，大幅提升了上层海洋混合层的模拟与预测能力，实现了我国海洋模式的跨越式发展。时至今日，美国和欧洲国家均通过应用浪致混合理论，显著改进了其数值模式。

由于运算量巨大，发展海洋模式必须通过超级计算机实现。乔方利率团队与清华大学合作，通过使用“神威·太湖之光”超级计算机，突破了并行计算的若干关键技术，使用了全机1000多万个CPU核，在全球范围内首次实现了海洋模式超千万核的高效并行，并行效率高达36%，处于国际前沿水平。

利用原创的浪致混合理论，乔方利团队建立了先进的海洋环境业务化预报系统，并向国际社会发布，结束了东南亚地区没有海洋环境预报能力的历史。自2016年起，该预报系统已在泰国和马来西亚等国家实现业务化应用。2018年，乔方利被选为联合国“海洋科学与可持续发展十年规划（2021-2030年）”专家委员会成员，参与未来国际海洋政策的制定。

建立新型台风预报模式，大幅度提高台风强度预报水平

长期以来，台风对沿海国家人民的生命财产安全构成巨大威胁。过去近30年，世界各国科学家通过联合技术攻关，大大提升了台风路径的预报精度，但台风强度的预报却几乎没有进展。

乔方利认为，台风强度预报技术一直没有突破的原因是缺乏对海洋与大气界面精细物理过程的科学认知。他带领团队，经过十余年科技攻关，在海气界面湍流过程这一国际难点问题上取得了突破：发现波浪破碎产生的飞沫可以大幅度增加海洋与大气之间的热量传递，从而使得预报的台风变强；而波浪产生的湍流混合以及降雨过程则可通过降低海表温度减少海气之间的热交换，使得预报的台风变弱。

文章来源：《实验力学》 网址: http://www.sylxzz.cn/zonghexinwen/2020/1113/379.html