馮士筰院士和他的物理海洋研究

????馮士筰院士每每說(shuō)起自己如何走上物理海洋研究之路時(shí)，總是認(rèn)真地說(shuō)這就叫緣分。原本想從事火箭、導(dǎo)彈研究的他，現(xiàn)在卻成了國(guó)際知名的物 理海洋學(xué)家和環(huán)境海洋學(xué)家，成了國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)海洋評(píng)議組組長(zhǎng)、教育部海洋科學(xué)工程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主委。馮老開(kāi)玩笑說(shuō)這叫歪打正著。

????出生于天津一個(gè)書(shū)香世家的馮士筰，從小就刻苦好學(xué)。清華讀書(shū)時(shí)，就是出了名的“苦行僧”。工作后，馮士筰看到了自己與新方向間的差距還

????1970年，在周恩來(lái)總理的過(guò)問(wèn)下，我國(guó)風(fēng)暴潮研究起步了。馮士筰從牛棚里被解放了出來(lái)，接受了這一極有挑戰(zhàn)性的課題。

????風(fēng)暴潮是發(fā)生在海洋沿岸的一種嚴(yán)重自然災(zāi)害，這種災(zāi)害主要是由強(qiáng)風(fēng)和氣壓驟變（高潮水位）共同引起的海面異常升高現(xiàn)象。強(qiáng)烈的海風(fēng)和低氣壓產(chǎn)生了洶涌的海濤。風(fēng)暴潮產(chǎn)生的潮流和巨浪相結(jié)合，不僅可以迅速席卷內(nèi)陸地區(qū)，摧毀建筑、淹沒(méi)農(nóng)田、切斷人們逃生路線(xiàn)，而且會(huì)顛覆狹窄港口中的船只，甚至?xí)斐删薮蟮暮闉?zāi)。我國(guó)是風(fēng)暴潮高發(fā)國(guó)家之一，從歷史資料看，幾乎每隔三四年就會(huì)發(fā)生一次特大的風(fēng)暴潮災(zāi)。1956年8月1日 2日，臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮在浙江象山登陸，給整個(gè)浙江東部、上海造成了巨大的損失，共死亡4629人，受傷2萬(wàn)余人。到了20世紀(jì)60年代，僅渤海就發(fā)生了三次特大風(fēng)暴潮災(zāi)害。

????世界主要海洋國(guó)家早在20世紀(jì)二三十年代，就已經(jīng)開(kāi)始了風(fēng)暴潮的預(yù)報(bào)研究工作。而我國(guó)直到20世紀(jì)70年代初還對(duì)風(fēng)暴潮理論和我國(guó)風(fēng)暴潮的實(shí)際狀況幾乎一無(wú)所知，風(fēng)暴潮研究在我國(guó)基本處于空白狀態(tài)。

????為了獲得風(fēng)暴潮的第一手資料，1970年，馮士筰等人環(huán)繞渤海灣進(jìn)行了兩次實(shí)地考察，足跡遍及渤海周?chē)鷶?shù)省的40多個(gè)縣市，行程4000多公里。他們向漁民、農(nóng)民和鹽民了解風(fēng)暴潮的一般常識(shí)；走訪當(dāng)?shù)卣?、查閱?dāng)?shù)乜h志，尋找有關(guān)記載；他們還反復(fù)到水利部門(mén)和驗(yàn)潮站搜集有關(guān)數(shù)據(jù)。馮士筰終于獲得了國(guó)內(nèi)第一批關(guān)于風(fēng)暴潮災(zāi)害的珍貴資料。

????研究中馮士筰發(fā)現(xiàn)：在南方風(fēng)暴潮多有強(qiáng)臺(tái)風(fēng)引起；而在北方，寒潮也能在渤海掀起風(fēng)暴潮。雖同為風(fēng)暴潮，但二者的動(dòng)力源和引發(fā)機(jī)制并不盡相同。馮士筰的這一發(fā)現(xiàn)，不僅具有深遠(yuǎn)的理論研究意義，而且具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用價(jià)值。1975年，馮士筰及其合作者一連發(fā)表了數(shù)篇論文，系統(tǒng)論述了風(fēng)暴潮的概念、理論和數(shù)值預(yù)報(bào)的力學(xué)模型，建立了獨(dú)特的超淺海風(fēng)暴潮理論。1982年，該成果榮獲了國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。同年，馮士筰將自己多年的研究成果撰寫(xiě)成《風(fēng)暴潮導(dǎo)論》一書(shū)，這是國(guó)內(nèi)外第一部關(guān)于風(fēng)暴潮的理論專(zhuān)著。

????此后，馮士筰又先后主持了國(guó)家“七五”攻關(guān)項(xiàng)目“風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)研究”和國(guó)家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目“風(fēng)暴潮客觀分析、四維同化和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的研究”。這兩次攻關(guān)，不僅使我國(guó)風(fēng)暴潮研究進(jìn)入世界領(lǐng)先行列，而且使得馮士筰成為蜚聲國(guó)際海洋科學(xué)界的物理海洋學(xué)家。

????1983年，馮士筰作為高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者，飛抵美國(guó)舊金山，同美國(guó)相關(guān)單位進(jìn)行為期一年的合作。這次合作又使他的科學(xué)研究進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域：拉格朗日余流及長(zhǎng)期物質(zhì)輸運(yùn)。

????“拉格朗日余流”是當(dāng)時(shí)學(xué)界最有爭(zhēng)議的前沿課題之一。他們?cè)谇叭搜芯砍晒幕A(chǔ)上，提出了一種拉格朗日余流和長(zhǎng)期物質(zhì)輸運(yùn)的理論模型，導(dǎo)出了一個(gè)全新的長(zhǎng)期物質(zhì)輸運(yùn)方程。回國(guó)后，馮士筰在對(duì)該問(wèn)題深入研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)始了從根本上改造近海或河口環(huán)流傳統(tǒng)理論的研究工作。此后十年，他建立了以拉氏時(shí)均速度的最低階近似——物質(zhì)輸運(yùn)速度來(lái)體現(xiàn)淺海環(huán)流速度基本場(chǎng)的新理論框架，導(dǎo)出了淺海潮生——風(fēng)生——熱鹽環(huán)流基本方程組，建立了一種新型的長(zhǎng)期的輸運(yùn)方程。他的研究成果很快應(yīng)用于實(shí)踐。M.Dortch等人將其系統(tǒng)成功地用于美國(guó)Chesapeake灣時(shí)均濃度場(chǎng)的模擬和長(zhǎng)期預(yù)測(cè)；Carl Cerco將拉氏余流用于Chesapeake灣的富營(yíng)養(yǎng)化模擬和灣內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)載的響應(yīng)機(jī)制研究，取得了滿(mǎn)意效果。此理論在中國(guó)陸架海環(huán)流研究中起到了指導(dǎo)作用。

????這一研究成果，為近海污染物理自?xún)簟腋≠|(zhì)輸運(yùn)、海洋環(huán)境預(yù)測(cè)和近海生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等諸多方面，提供了海洋環(huán)境流體力學(xué)基礎(chǔ)。其研究成果中的弱非線(xiàn)性理論榮獲第四屆國(guó)家自然科學(xué)三等獎(jiǎng)和1988年國(guó)家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。中國(guó)海洋大學(xué)與德國(guó)漢堡大學(xué)運(yùn)用此成果進(jìn)行了渤海生態(tài)系統(tǒng)分析與模型合作研究，在物理海洋、浮游生物、生物地球化學(xué)等各學(xué)科及其交叉研究方面均取得實(shí)質(zhì)性成果。這對(duì)于促進(jìn)我國(guó)剛剛起步的生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究將起很大的推動(dòng)作用。

????碩果累累的馮士筰，1997年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。那年馮士筰正好花甲之年，他為自己又確定了海洋環(huán)保的新方向。

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