冯士筰院士和他的物理海洋研究

    冯士筰院士每每说起自己如何走上物理海洋研究之路时，总是认真地说这就叫缘分。原本想从事火箭、导弹研究的他，现在却成了国际知名的物 理海洋学家和环境海洋学家，成了国务院学位委员会海洋评议组组长、教育部海洋科学工程教学指导委员会主委。冯老开玩笑说这叫歪打正着。

    出生于天津一个书香世家的冯士筰，从小就刻苦好学。清华读书时，就是出了名的“苦行僧”。工作后，冯士筰看到了自己与新方向间的差距还

    1970年，在周恩来总理的过问下，我国风暴潮研究起步了。冯士筰从牛棚里被解放了出来，接受了这一极有挑战性的课题。

    风暴潮是发生在海洋沿岸的一种严重自然灾害，这种灾害主要是由强风和气压骤变（高潮水位）共同引起的海面异常升高现象。强烈的海风和低气压产生了汹涌的海涛。风暴潮产生的潮流和巨浪相结合，不仅可以迅速席卷内陆地区，摧毁建筑、淹没农田、切断人们逃生路线，而且会颠覆狭窄港口中的船只，甚至会造成巨大的洪灾。我国是风暴潮高发国家之一，从历史资料看，几乎每隔三四年就会发生一次特大的风暴潮灾。1956年8月1日 2日，台风风暴潮在浙江象山登陆，给整个浙江东部、上海造成了巨大的损失，共死亡4629人，受伤2万余人。到了20世纪60年代，仅渤海就发生了三次特大风暴潮灾害。

    世界主要海洋国家早在20世纪二三十年代，就已经开始了风暴潮的预报研究工作。而我国直到20世纪70年代初还对风暴潮理论和我国风暴潮的实际状况几乎一无所知，风暴潮研究在我国基本处于空白状态。

    为了获得风暴潮的第一手资料，1970年，冯士筰等人环绕渤海湾进行了两次实地考察，足迹遍及渤海周围数省的40多个县市，行程4000多公里。他们向渔民、农民和盐民了解风暴潮的一般常识；走访当地政府、查阅当地县志，寻找有关记载；他们还反复到水利部门和验潮站搜集有关数据。冯士筰终于获得了国内第一批关于风暴潮灾害的珍贵资料。

    研究中冯士筰发现：在南方风暴潮多有强台风引起；而在北方，寒潮也能在渤海掀起风暴潮。虽同为风暴潮，但二者的动力源和引发机制并不尽相同。冯士筰的这一发现，不仅具有深远的理论研究意义，而且具有相当的应用价值。1975年，冯士筰及其合作者一连发表了数篇论文，系统论述了风暴潮的概念、理论和数值预报的力学模型，建立了独特的超浅海风暴潮理论。1982年，该成果荣获了国家自然科学奖三等奖。同年，冯士筰将自己多年的研究成果撰写成《风暴潮导论》一书，这是国内外第一部关于风暴潮的理论专著。

    此后，冯士筰又先后主持了国家“七五”攻关项目“风暴潮数值预报研究”和国家“八五”攻关项目“风暴潮客观分析、四维同化和数值预报产品的研究”。这两次攻关，不仅使我国风暴潮研究进入世界领先行列，而且使得冯士筰成为蜚声国际海洋科学界的物理海洋学家。

    1983年，冯士筰作为高级访问学者，飞抵美国旧金山，同美国相关单位进行为期一年的合作。这次合作又使他的科学研究进入了一个新的领域：拉格朗日余流及长期物质输运。

    “拉格朗日余流”是当时学界最有争议的前沿课题之一。他们在前人研究成果的基础上，提出了一种拉格朗日余流和长期物质输运的理论模型，导出了一个全新的长期物质输运方程。回国后，冯士筰在对该问题深入研究的基础上，开始了从根本上改造近海或河口环流传统理论的研究工作。此后十年，他建立了以拉氏时均速度的最低阶近似——物质输运速度来体现浅海环流速度基本场的新理论框架，导出了浅海潮生——风生——热盐环流基本方程组，建立了一种新型的长期的输运方程。他的研究成果很快应用于实践。M.Dortch等人将其系统成功地用于美国Chesapeake湾时均浓度场的模拟和长期预测；Carl Cerco将拉氏余流用于Chesapeake湾的富营养化模拟和湾内生态系统对营养盐负载的响应机制研究，取得了满意效果。此理论在中国陆架海环流研究中起到了指导作用。

    这一研究成果，为近海污染物理自净、悬浮质输运、海洋环境预测和近海生态系统动力学等诸多方面，提供了海洋环境流体力学基础。其研究成果中的弱非线性理论荣获第四届国家自然科学三等奖和1988年国家教委科技进步一等奖。中国海洋大学与德国汉堡大学运用此成果进行了渤海生态系统分析与模型合作研究，在物理海洋、浮游生物、生物地球化学等各学科及其交叉研究方面均取得实质性成果。这对于促进我国刚刚起步的生态系统动力学研究将起很大的推动作用。

    硕果累累的冯士筰，1997年当选为中国科学院院士。那年冯士筰正好花甲之年，他为自己又确定了海洋环保的新方向。

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