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献身海洋 一生追求——记胡敦欣院士

作者:廖洋来源:中国海洋报 日期:2014年8月3日 23:20

胡敦欣1936年生于山东即墨。汉族。中国科学院院士,物理海洋学家,中国科学院海洋研究所研究员、博士生导师,国际海洋科学研究委员会(SCOR)大洋-陆架相互作用工作组(DOES-WG)成员。曾任中科院海洋所副所长、学术委员会主任,第十届全国人大代表,中国海洋湖沼学会理事长,先后有国际地圈生物圈计划(IGBP)科学委员会委员等8项国际学术组织任职,《The Yellow Sea》和《Chinese Journal of Oceanology and Limnology》主编。主要从事海洋环流、海洋气候和海洋通量研究,是我国海洋通量(JGOFS)研究的开拓者。有多项科学发现和学术创新:发现并命名太平洋棉兰老潜流,这是迄今为止世界上唯一一支由中国人发现、命名并在国际上获得广泛承认的洋流;发现中国陆架第一个中尺度涡东海冷涡修正了沿岸上升流传统理论;揭示了陆架上,凡有上升流的地方,海底沉积必为软泥的科学规律;在世界上率先开展陆架海洋通量研究,得到东海是大气二氧化碳汇区的重要结论,等等。发表论文150余篇,专著3部,荣获中科院重大科技成果奖、自然科学奖、竺可桢野外科学工作奖奖章,国家海洋局海洋创新成果奖和国防科工委科技进步奖等。

步入海洋科学殿堂

1956年,国家号召向科学进军。这位山东省即墨第一中学的高才生自然有自己的远大目标。他的物理学,尤其是力学学的非常出色。他志存高远,也有定力——要上大学,就上好大学,他的梦想是北京大学数学力学系。所以他学习非常努力,心无旁骛。

命运时常会在意料之外出现拐点。就在紧张的考前复习中,山东大学海洋系招生老师来到即墨第一中学,言道:山大海洋系属保密专业,与国防军事有密切关系,所以要在该校挑选20名品学兼优的学生报考。三好学生胡敦欣自然入围。国家的需要就是我的志愿是当时毕业生的口号。他的北大之梦停止了。胡敦欣进了山大海洋系,来到与他的生长地仅有百里之隔的海滨之城——青岛,第一次与大海相遇,从此他的一生再也没有离开过海洋。

1956年胡敦欣刚进大学,正赶上我国制定了十二年科学规划,要发展科学,向科学进军。他立志成为一名科学家,为国家做出贡献。因此,大学的5年,他一如既往,学习刻苦努力,即使在整风反右的1957年,每天晚上也在自修室里学到半夜才回宿舍。

时任系主任赫崇本教授的《普通海洋学》第一课,将大海的深沉、雄厚、神秘讲解演绎为对他的极大诱惑,原本就对一切未知充满好奇心的他,决意要好好去认识大海、探索海洋世界。胡敦欣的志向从未名湖畔被牵引进蓝色的梦想之旅。这样,他的学习成绩,在系里一直保持在前几名。

几十年来在海洋科学上的骄人成就多多少少冲淡了与北大失约的遗憾。当人们问他是怎麽爱上海洋的时,胡院士却爽朗地笑着说:我是被山大海洋系来的!。其实人生的未来谁也难以预测,谁能说得准?他的话自然也是玩笑之语,不过多少却让我们可以探测到他的内心追求——上大学要上最好的,学问要做一流的。

1961年胡敦欣考入中国科学院海洋研究所读研究生,师从毛汉礼院士(原学部委员)。5年研究生学习对他的科学生涯是非常关键的。毛汉礼先生严谨的治学态度和对学生的严格要求是出了名的。当时他规定,学生们除周一至周六白天外,周一至周五的晚上也必须在办公室学习。当时的所党委书记孙自平同志经常陪毛汉礼先生查夜。所以当时毛先生主管的物理室在全所的几次外语统考中都名列前茅。另外,毛汉礼先生还特别强调严格的基本功训练,强调功夫,功到自然成,做事要严谨、认真,一丝不苟;马虎是要挨严厉批评的。在这种情况之下,胡敦欣很快进入了角色,每天3个单元,上午、下午和晚上各4个小时,练就了一坐下来马上就能集中到学业上的功夫,不开小差,不管什么事都不会影响他的学习。研究生的5年是胡敦欣一生中学习效率最高、效果最好的时期,培养了很强的自学能力,坚定了人只要努力,没有学不会的东西的信念,增强了坚韧不跋、不达目的誓不罢休的必胜意志。这种受益是常效的,在其后的40余年时间里发挥了关键作用。师从毛汉礼院士,胡敦欣最关键的收获当是(1)培养了非常强的自学能力,(2)练就了坐下来就能集中精力于业务的能力,后来他称之为科学上的意守丹田

从近海走向大洋

19589月开始,我国开展了全国海洋综合普查,其意义十分深远,它开启和推动了中国海洋科学的发展。50年后的今天,海洋综合调查仍然是海洋科学研究至关重要的一环。胡敦欣院士强调,在海洋科学的研究中,“没有调查,海洋科学研究就没有根基;没有调查,海洋科学就难有持续的进步。胡敦欣院士说:通过海洋调查可以发现海洋中的未知现象,这些现象的发现,是科学进步的基础,现在我们研究的很多中国海的科学现象是1958-1960年那次全国海洋科学普查中发现的,所以,19581960年全国海洋普查是我国海洋科学的基石, 应该说,全国海洋普查是我真正认识海洋的开始,也是我投身海洋学研究的起点。

20世纪80年代以前,中国海洋科学调查研究基本上局限于中国近海。西太平洋毗邻我国;西太平洋暖池是世界上驱动大气环流的最大热源之一,它的变动不仅与厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)事件密切相关,而且对我国的气候也产生巨大影响。1979-1982年,胡敦欣在美国作访问学者期间,亲眼目睹了国际海洋科学的迅猛发展和方向,萌发了走出中国近海、挺进西太平洋的想法。当时,他就同美国科学家J. Fletcher D. Halpern筹划中美在西太平洋的合作调查研究。回国后,他和我国大气、海洋界的科学家一起向国家和中国科学院提出组织热带西太平洋环流与海气相互作用调查研究的建议。到20世纪80年代中期,中美赤道西太平洋海气相互作用联合调查研究和中国科学院6个研究所的合作研究项目热带西太平洋海气相互作用与年际气候变化相继启动。中国的海洋环流研究由此从中国近海进入了大洋,胡敦欣是这两个项目的发起人之一。在这期间,胡敦欣不仅介入了大型国际前沿研究项目,如TOGAWOCETOGACOARE等的策划和设计,而且还直接参与了这些计划的实施。特别是,19921993年中国派向阳红5科学1实验3”3条考察船承担了TOGACOARE强化观测(IFA)的试验任务,为这项多国合作计划的圆满完成起到了关键作用,做出了巨大贡献,被国际上誉为没有中国,就没有TOGA-COARE”,当时胡敦欣在澳大利亚Townsville TOGA-COARE指挥中心做为中方代表协调多国海上观测试验工作。

1986年,TOGA组织西太平洋考察,中科院海洋所也派出以胡敦欣为首席科学家的科学1考察船参加此次活动。此后5年间,科学一号每年910月份都到西太平洋考察。船上有一台引进的价值十几万美元叫温盐深(CTD)的仪器设备,这在当时是极其昂贵的。为了保证这套设备不出丝毫差错,每次设备下海前胡敦欣都要亲自到现场检验。到了晚上,他就嘱咐值班工作人员到测站前叫醒他。大家看他连续几天不眠不休,担心他的身体吃不消,便不敢再在晚上叫他。可胡敦欣很快形成了条件反射,船机一停,他就醒了,测站完成后又回到房间接着睡,一个小时后到下一测站时再醒。胡敦欣就这样坚持了一个多月。同事们问他怎么抗得了,他说他有个法宝——睡觉特别快,而且质量好,且对船的机器震动声非常熟悉敏感。

到第二年又出海的时候,胡敦欣放心让助手和学生们担纲,任考察队长。不料一天中午,坐在指挥室里的胡敦欣突然发现主控计算机屏幕变黑,最怕发生的事发生了——那套进口设备掉进了海里。为了避免引起混乱,减轻年轻人的心理负担,把剩余调查任务保质保量地完成,胡敦欣把责任全都揽到了自己头上。他以此为例,认真总结经验教训,悉心叮嘱年轻人在考察中要认真、负责,严把仪器和人员安全关。年轻人经过这一事件,吸取了教训,增强了科学、严谨行事的理念,在极其困难的情况下,完成了考察任务。这为海洋所日后承担的各项重大海洋考察任务积累了经验、培养了骨干。

经过几年的考察,胡敦欣和他的助手们在太平洋发现了棉兰老潜流,这是中国海洋科学研究从近海走进大洋的标志性成果。

科学贡献

胡敦欣从事海洋学研究四十余年,在海洋环流与气候和海洋通量研究等方面,有多项科学发现和学术创新,是我国海洋通量(JGOFS)研究的开拓者。他是我国大洋环流研究、海洋通量(海洋碳循环)研究的第一项国家自然科学基金(国家基金)重点项目和物理海洋学领域第一项国家基金重大项目的获得者,其研究,具开创、带动性。他的主要科学贡献,如下:

发现并命名太平洋棉兰老潜流。大洋西边界流是全球海洋中的最强洋流,对全球气候有着非常重要的影响。胡敦欣对太平洋西边界流进行了长期、系统和卓有成绩的调查和深入研究,其代表性成果是,通过1986-1990年在西太平洋主持的一系列大型科学考察,在太平洋西边界流棉兰老海流之下发现并命名了棉兰老潜流,这是自50年代初发现赤道潜流以来,热带西太平洋环流的两项重大发现之一,也是迄今为止世界上唯一一个由中国人发现、命名,并在国际上获得广泛承认的洋流。它的发现改变了有关太平洋西边界流动力学结构的传统认识,是西太平洋环流动力学研究的重大进展。

改进大洋环流反演理论模式。大洋环流反演理论模式是美国科学院院士C. Wunsch的创举。胡敦欣在与Wunsch合写的论文中的主要贡献是把地球化学上“PO”=135PO4+O2)在海洋中是独立于氧的一个保守量的概念引入反演模式,大幅度提高了反演模式的确定性和计算精度,文章,改进了大洋环流反演模式,是当今世界上大洋环流研究的重要参考文献,被广泛引用。

率先发现中国海陆架中尺度涡。大洋中尺度涡的发现是上世纪70年代国际海洋学上的重大进展和突破。胡敦欣长期致力于我国陆架环流的观测和理论研究,取得多项令人注目的学术成就, 其代表性成果是,上世纪70年代末,通过考察和资料分析研究,率先发现我国陆架中尺度涡东海冷涡,开创了我国陆架中尺度涡研究。随后,不少学者相继在黄、东、南海也发现了一些中尺度涡。

修正了沿岸上升流理论。传统风生沿岸上升流理论是无限深海、常量风区的稳态或非稳态模式。胡敦欣将其由无限深海发展到有限深海,由常量风区发展到可变风区,从而建立了有限深海和时空可变风区的风生沿岸上升流非稳态理论模式,拓展了风生沿岸上升流理论的适用范围;另外,胡敦欣通过考察还发现浙江沿岸上升流不仅夏季存在,冬季依然存在的科学事实,进而提出浙江沿岸上升流的非风生机制,获得公认,这是对浙江沿岸上升流传统理论的重大修正和发展。

在国际上率先开展陆架海洋通量研究,确定东海是大气二氧化碳的弱汇区。胡敦欣是我国海洋通量研究的开拓者,在国家基金重点项目支持下,他带领一批中国海洋学家在国际上率先开展了陆架海洋通量研究。通过大量调查和综合数据的分析研究,估算了东海吸收大气二氧化碳的能力(每年吸收约430万吨碳),得到东海是大气二氧化碳的弱汇区的结论,为回答陆架海是大气二氧化碳的源还是汇这一国际热点问题提供了重要依据。另外,胡敦欣还针对东海近岸沉积物向外海大洋输运的过程和量值等长期悬而未决的问题,提出了东海近岸沉积物向外海大洋输运的冬季风生输运机理,并得出,东海陆架悬浮物每年向冲绳海槽的输运量约为长江入海泥沙量的1.5%左右(约700万吨),并得到日本在冲绳海槽沉积物捕集器资料的证实。

发现并从动力学上解释了上升流与陆架软泥沉积有密切关系的科学规律。过去,人们只注意海水水平流动对沉积物的搬运作用,没有人注意过微弱的上升流会对物质输运产生什么影响。胡敦欣从发现东海冷涡开始,通过大量环流和沉积资料的综合研究,发现并从动力学上解释了上升流与陆架软泥沉积有密切关系的科学现象,开辟了新的交叉学科研究领域。

胡敦欣在几十年如一日忘我工作的同时,还时刻关注国际海洋科学发展动态和国家海洋科学的发展战略,不断扩展研究领域。他在IGBPWCRP几个核心计划等有关国际学术组织中任职期间,积极参与国际海洋学前沿研究的科学指导活动,并把一些与全球变化有关的海洋学前沿研究引入中国,开辟了新的研究领域,推动了我国海洋学的发展。

海洋通量JGOFS)和陆海相互作用LOICZ)分别是上世纪80年代末和90年代初国际上兴起的前沿研究领域。胡敦欣是JGOFS第一届科学指导委员会委员,他在国内协调和组织各相关学科学者,成立了中国海洋通量研究委员会,并多方奔走,呼吁国家自然科学基金委和中国科学院立项,1992年起连续获得两项国家重点基金项目支持,在国际上率先开展陆架海洋通量研究,开创了我国海洋通量研究。胡敦欣也是LOICZ科学指导委员会委员,他在国内竭尽全力推动这项研究,在中科院重大项目的支持下,开展了我国第一项陆海相互作用研究。他在推动我国海洋多学科交叉研究方面,做出了突出贡献。

多年以来,胡敦欣一直在呼吁中国在全球变化研究方面应该提出有国际影响、具有国际引领作用的科学计划。他认为,改革开放前十几年,中国跟踪国际前沿是必要的。但是,时至今日,10多年过去了,我们对国际研究状况已经有了较好的了解,也有了一定的研究水平,随着国力的提升和科研水平的进步,我们不能再一味地跟踪了。早在2000年,针对全球和中国气候变化研究的状况,胡敦欣提出了大三角的概念。所谓大三角,即由西太平洋、印度洋和青藏高原组成的三角形海陆区域。他认为,这个区域是三大热源控制的海陆气耦合系统,它控制着东亚季风,特别是南海夏季风爆发的早晚和强弱,直接影响我国夏季的降水、旱涝。中国有必要、有能力牵头和带动其他国家,开展大三角区域海--陆相互作用研究,提高我国气候预报、防灾减灾的能力,提升我国在国际海洋与气候研究领域的科学地位。他的提议得到了许多科学家和部门的响应和支持。在众多科学家的共同努力下,近几年我国在大三角区相关研究领域的重大项目一个个建立起来。自2004年起,胡敦欣适时提出了发起西北太平洋海洋环流与气候试验调查研究国际合作项目(NPOCE)的构想,积极在国内外奔走,组织了一系列学术交流和研讨。到2008年为止,NPOCE计划相关研究,在国内已得到3“973”项目和国家自然科学基金委重大项目的支持,国际上,获得气候变异预测计划(CLIVAR)太平洋分会的认可、支持;NPOCE实施计划研讨会将于20101月在中国举行,近10个国家的科学家与会,遂将被国际CLIVAR正式批准列为国际合作计划。由中国科学家发起、引领,以中国重大科技项目为主导的西太平洋海洋环流与海气相互作用调查研究新热潮已初见雏形。

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