以渦旋為支點 窺探海洋世界

祝傳海

美國海洋生物學家西爾維·埃勒曾說：“我們關于海底知識的了解還不如火星的多。”21世紀，對海洋世界的挖掘成為世界各國重要的發展戰略。天津大學海洋科學與技術學院教授陳儒主要致力于物理海洋學研究，運用物理學的觀點和方法，研究海洋中的力場、熱鹽結構及因之而生的各種機械運動的時空變化。站在海岸上，陳儒和其他海洋科學工作者正在努力一點點揭開海洋的神秘面紗……

恩師護航 堅定方向

回顧過去20多年的求學生涯，陳儒提到最多的詞是“幸運”。“我覺得自己挺幸運的，從小到大，碰到了許多好老師。他們不僅學術水平高，人品也特別好。跟著他們，我不僅學到了科學知識，還學到了嚴謹治學的態度、精益求精的精神，這些后來對我的影響都特別大。”如今已為人師的陳儒，總不忘過往恩師對自己的教誨。

小學四年級時，因為數學老師的關心和鼓勵，陳儒對數學特別感興趣。到了中學，陳儒對數學的興趣逐漸轉化為對自然科學的興趣。在她的努力之下，她以優異的成績考入中國海洋大學。“母校不僅打牢了我的基礎知識，還給了我成為優秀科學家的自信，這種執著且堅定的理想目標讓我始終保持初心，面對誘惑不動搖。”陳儒說。

為了進一步拓寬視野，提高學術水平，進而報效祖國，2007年，陳儒前往美國麻省理工學院（MIT）-伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）攻讀博士。臨走前，她對自己的老師說：“我希望能融通中外，把前沿的知識和技能帶回祖國。”

闊別熟悉的城市，陳儒來到位于美國馬薩諸塞州波士頓都市區劍橋市的麻省理工學院。面對前沿的學科知識、嚴格的課業要求和不計其數的學術報告，求知若渴的陳儒積極努力，在海洋學深度和廣度方面進步迅速。老師的悉心培養，也讓陳儒學會了發現問題、解決問題和獨立探索。

在老師的鼓勵和自身的努力下，陳儒一步一個腳印深入地對中尺度渦旋進行鉆研探索。除了收獲了科研成果，在博士學習期間，陳儒還收獲了遇事淡定、從容的人生態度。“導師給了我很多思考的自由和發揮的空間，對我提出的學術想法一般都是非常鼓勵和支持，每當我碰到難題時，他總是會告訴我說：‘沒事，慢慢思考，不著急，肯定會成功的。”在多年的耳濡目染后，陳儒也變得樂觀、從容。

折服于老師的學術和人品，博士畢業后，陳儒確立了當老師的目標。她說：“老師的耐心培養和指點對我影響重大，我想成為像老師一樣的人，做科研的同時，為學生成長和發展奉獻力量。”確定目標后，2019年，在完成國外項目后，陳儒回國并留在天津大學任職，開始了她的教研生涯。

務實創新 堅定立場

陳儒在開展科研時，總不忘把創新擺在首位。

她介紹道，中小尺度渦旋是海洋研究的核心難點之一，它們遍布全球海洋，每時每刻都在生成和耗散，包含了海洋里的大部分動能。渦旋攪拌、混合海洋中的重要示蹤物，因而對水團分布、經向翻轉流、氣候和生態系統的變化具有重要的影響。由于受到計算機能力的限制，百千年尺度上的全球氣候模式分辨率較低，不能很好地分辨海洋中的中小尺度過程，研究渦旋混合并對其準確參數化是一個重大前沿課題。

混合理論的進步是改進渦旋參數化方案的關鍵。有了清晰的思路后，陳儒首先瀏覽前人留下的資料，在這過程中，陳儒發現前人提出的混合理論雖然表征了渦旋性質和急流對混合率的影響，并得到了廣泛應用，但是其預測值與實際混合率差異巨大。考慮到海洋運動的多尺度特征，陳儒創新提出了多波混合理論。

這一理論極大地改進了在國際上普遍認可的經典理論，可以更準確地估計混合率，刻畫急流對混合的抑制作用。陳儒關于混合的一系列發現改變了該領域對海洋混合的現有認知，對認識渦旋在氣候系統中的作用、改進渦旋參數化方案和提高氣候模式預報的準確性具有重大意義，得到了廣泛的關注。

除了渦旋混合之外，陳儒也為探索海洋中能量的源和匯付出了很多努力。“各種能量的轉換及其時空變化不僅有助于增進人們對海洋的基本認識，也有助于發展與能量規律相一致的氣候模式，而渦流相互作用是海洋能量循環中的重要一環。”

在研究過程中，陳儒發現大氣海洋動力學研究中廣泛應用的洛倫茲能譜圖只能描述渦流相互作用的平均態，不適用于空間變化較大的海區。因此陳儒在原有的能譜圖基礎上，提出了更能刻畫大氣、海洋實際狀況（強時空變化）的新的渦流相互作用理論框架，并將其應用到高分辨率全球模式中，得到了一系列的新發現。例如，在黑潮、灣流和南大洋這些能量富集的海區，渦流相互作用具有非局地的特征。陳儒還發現在海洋中存在兩大渦旋生成機制（正壓與斜壓不穩定）的相互抑制現象及能量傳輸過程中的滯后現象，并提出了相關解釋機制。陳儒的這些創新性成果加深了人們對中尺度渦旋生消的認識，為渦旋參數化及發展能量一致的模式打下了重要基礎。這些成果得到了國內外同行的廣泛關注，并在各種科學問題中被成功應用。她還在研究中發現傳播中的中尺度渦的低頻部分表現為緯向急流，揭示了大洋環流對緯向急流的影響機制，提出并使用新的診斷方法，發現緯向急流對海洋能量平衡和混合的貢獻不可忽略。陳儒認為自己是幸運的，之所以能夠在科研中取得這些成果，也是因為自己可以站在前人的肩膀上眺望遠方。其實，陳儒的幸運并非偶然：這些科研成果的取得離不開她一路的堅持、勤奮及其對海洋科學的濃厚興趣。

海洋研究除了對氣候預報有重要意義，對國家海洋經濟發展也十分重要。下一步，陳儒想把自己的研究經驗應用于海洋多尺度過程的前沿探索中，完成出國前的抱負，將前沿科學技術書寫在祖國大地上，助力我國的海洋事業發展。

快樂教學 堅定信念

曾有中國工程院院士發出過這樣的吶喊：“中國是一個海洋大國，海洋科學一定要振興，中國一定要走向世界海洋科學的前沿！”陳儒深知這條振興路還需要更多后繼者加入，因此，懷揣著對恩師教育方式的傳承，陳儒在教育這條路上從不敢懈怠。她說：“教學是一件非常快樂的事情，我會盡全力履行好教師的職責。”

在天津大學海洋科學與技術學院，陳儒主講本科生“物理海洋學”和研究生“動力海洋學”兩門課，課堂上，她不斷通過擴展課程內涵和外延，讓學生對海洋科學產生深厚的興趣，并打下堅實的基礎。

陳儒認為，要想激發學生的求知熱情，首先要培養學生自信，讓年輕人相信自己，他們才敢提出自己的創新想法。基于這一理念，陳儒正在指導團隊學生開展海洋渦旋形態、海洋混合預測及北太平洋熱鹽平衡等方面的研究和探索。“當學生養成批判性思維，他們就會慢慢地形成自己的主見。”陳儒總結說。

課外，陳儒還經常和學生們進行交流，關注他們在學習和生活上的難點。陳儒常說：“學生無論能力如何，性格有什么不同，只要他們正直有理想，愿意為目標付出百分百努力，在我眼里都是好學生。”

對于未來，陳儒希望在教學方面繼續精進，她希望學生們在結課時，會自信地說：“海洋學，我懂得，我喜歡；我是海洋人，我自豪！”在科研方面，她希望繼續開展海洋多尺度過程研究，“爭取能夠獲得一些重要科研進展，不辜負國家和學校的期望”。物理海洋學領域未開辟的疆土還有很多，但陳儒將繼續一往無前，無所畏懼。