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冯士筰:沧海弄潮一甲子

2021-10-24任光莉

党员干部之友 2021年10期
关键词:动力学海洋物理

□ 本刊记者 任光莉

他曾立志研究导弹、火箭,却意外走上物理海洋研究之路。虽然后来的人生轨迹与最初的理想大相径庭,但他始终怀揣科技报国的壮志不懈奋斗,为我国物理海洋学的发展作出突出贡献。他就是中国科学院院士,我国著名物理海洋学家、环境海洋学家、中国风暴潮研究的开拓者之一,中国环境海洋学学位点的主要创建人——冯士筰。

立志:发奋努力科技报国

1937 年3 月,冯士筰出生于天津的一个书香门第。浸润着浓郁的文化气息一路成长,他16 岁时以优异的成绩考入天津耀华中学。耀华中学,取“光耀中华”之意,以校风淳朴、治学严谨、崇尚科学民主闻名京津,钱伟长、梁思礼等都是从这所学校走出的知名校友。在良好校风的熏陶下,冯士筰奋发图强、刻苦学习。

1956 年,他和同学们到颐和园春游时,偶遇周恩来总理。在交谈中,周总理亲切地问起大家上大学想学什么专业,冯士筰不假思索地回答:“工程物理。”当时,新中国百废待兴,党和国家发出了“向科学进军”的号召。冯士筰把工程物理作为自己的奋斗方向,立志研究导弹、火箭,为我国的国防事业贡献力量。

周总理对同学们的关怀和鼓励,更加坚定了冯士筰科技报国之志,他决心为新中国的科技事业奋斗不渝。也正是在那一年,他考入清华大学,攻读工程力学数学系流体力学专业。读书期间,冯士筰的勤奋努力是出了名的。他大学的同窗好友孙文心教授至今清楚地记得,冯士筰每天都是最后一个从图书馆或教室回宿舍的,回来后饿了就啃几口窝窝头。正因为如此,很多人称他为“苦行僧”,冯士筰却乐在其中。在他看来,学海无涯“乐”作舟,能够在知识的海洋中自由遨游,是最大的幸福。在清华园,他不仅打下了坚实的专业基础,还学到了严谨科学的研究方法。

1962 年,冯士筰从清华大学毕业,分配到山东海洋学院(中国海洋大学前身)工作。专业不对口,理想落空,一度让他非常苦恼。当时,山东海洋学院的教务长兼海洋系主任是赫崇本教授,他是中国海洋物理学的奠基人之一,也是冯士筰的清华校友。在一次与赫教授的聊天中,冯士筰得知,他是因成绩优异而被赫教授特地要来的。

既然无缘导弹、火箭,那就在浩瀚的海洋中施展报国之志。时年25 岁的冯士筰一边担任助教工作,一边跟随赫崇本、文圣常等老师学习与海洋有关的科学知识,逐渐培养起对物理海洋学的研究兴趣。因为是“半路出家”,他比别人更加努力,经常是所有人都酣然入睡了,他的窗口还亮着灯。

在扎实的学习和科研中,冯士筰形成了鲜明的学术品格——尊重权威,但不迷信权威。Munk 教授是美国著名物理海洋学家,在海洋环流、海浪和潮汐等研究领域作出了卓越贡献。1964 年,冯士筰在深入研究Munk 风生环流模型的基础上,敏锐地指出该模型未考虑热盐因素的不足。后来,他建立了大洋风生—热盐环流模型,形成了具有独到之处的海洋动力学学术思想。这为他日后对风暴潮和浅海动力学的研究奠定了坚实的理论基础。

奋斗:向着国家需要的方向

风暴潮,又称“风暴海啸”或“气象海啸”,是由强风和气压骤变引起的海面异常升高现象,世界上绝大多数因强风暴引起的特大海岸灾害都是由风暴潮造成的。1970 年,孟加拉湾沿岸发生了一次震惊世界的热带气旋风暴潮灾害,夺去恒河三角洲一带30 万人的生命,使100 多万人无家可归。

我国有着长达18400 多千米的大陆海岸线,是一个风暴潮高发的国家,东南沿海一带频受台风风暴潮袭击,而北方饱受寒潮或大风引起的风暴潮之苦。20 世纪60 年代,仅渤海就发生了3 次特大风暴潮灾害。

其实,早在20 世纪二三十年代,世界主要海洋国家就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,在此领域仍是一片空白。周恩来总理高度重视防灾减灾工作。1970 年,在他的亲自关心和支持下,我国风暴潮领域的研究起步了。冯士筰浑身充满了干劲,他怀着激动的心情投身这一极具挑战性的领域。

理想很丰满,现实很骨感。当时,冯士筰面临的是没有理论、没有资料、更没有实践基础的“空白”状态,且研究条件极其简陋。面对这块硬骨头,冯士筰下定决心,无论如何也要啃下来。

最宝贵的科研资料在一线。为了掌握第一手数据,冯士筰和同事们环绕渤海湾进行了两次实地考察,足迹遍及40 多个县市。他们走村串户,向当地村民了解风暴潮的常识;通过查阅地方史志,查证有关资料;还到水利部门和验潮站搜集翔实数据……通过不懈的努力,他们获得了我国第一批关于风暴潮灾害的珍贵资料。

认识风暴潮、分析风暴潮,最终是为了准确地预报风暴潮,更好地保护人民生命财产安全。这就必须建立风暴潮动力学理论。在大量调研的基础上,冯士筰系统分析研究了风暴潮的概念、理论和数值预报的动力学模型,建立了独特的超浅海风暴潮理论。1982 年,该成果荣获国家自然科学奖三等奖。同年10 月,由冯士筰编写的《风暴潮导论》出版,该书通过对风暴潮的论述,为海洋、气象、河口海岸和环境工程等领域的研究提供了翔实的理论和数据资料,这也是世界上第一部关于风暴潮的理论专著,荣获1982年“全国优秀科技图书一等奖”。凭借此书,冯士筰跨入中国一流物理海洋学家的行列。

此外,他还先后主持了国家“七五”攻关项目“风暴潮数值预报研究”专题和国家“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”专题,并获“国家‘七五’科技攻关重大成果奖”。这两次攻关,不仅使我国风暴潮研究进入世界领先行列,还为我国培养了大批专业人才,冯士筰也成为蜚声国际海洋科学界的物理海洋学家。

创新:为了人类蔚蓝的家园

20 世纪80 年代,冯士筰作为高级学者在美国访问期间,接触到一个崭新的国际前沿课题——拉格朗日余流及长期物质输运。这个课题不仅关系到浅海动力学本身,还涉及环境、生态、沉积等重要领域。凭着极强的学术敏感,冯士筰意识到这一课题对推动海洋环保事业发展具有深远意义。

他和合作者在前人研究成果的基础上,解析了欧拉余流理论的缺陷,深入分析了拉格朗日余流和欧拉余流的本质差异,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。该方程一问世就引起了国内外同行的重视。回国后,冯士筰继续对这个课题进行深入研究,并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,并取得满意的效果。

冯士筰的一系列研究成果,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,得到了国内外同行和专家的重视和好评。其研究成果中的弱非线性理论,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。

1997 年,冯士筰当选为中国科学院院士。此时,步入花甲之年的冯土筰为自己确定了新的研究方向——海洋环保。对于海洋的污染,他曾动情地说过:“如果放任海洋空间继续污染下去,人类的生存必然会受到威胁,甚至不复存在。”

保护人类蔚蓝色的家园,需要在物理海洋学、环境海洋学等诸多领域培养大量专业人才。多年来,冯士筰一直坚守在教学岗位上。1974 年,他开设风暴潮专业课,1984 年,建立浅海动力学研究室,向本科生、研究生、博士生开设浅海动力学课程。1990 年,他又前瞻性地创立环境海洋学科,建立了我国第一个“环境海洋学”博士点,使传统的海洋学科突破物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学和地质海洋学各自的领域,进入到跨学科、学科融合的新领域,对我国海洋科学研究领域的拓展作出了巨大贡献。

如今年逾八旬,冯士筰仍然关注海洋学科教育和前沿研究。他经常勉励搞科研的师生要耐得住清贫,只有静下心来做学问才能在科研这条路上越走越远。他说:“只有真正以科研为乐的人,才会有所建树,才会真正做到为祖国科学教育事业而献身。”

在赠送给学生的书签中,他曾写下“海纳百川连天碧,春含二月育桃红”的诗句,这寄托着他对学生们的深情厚望,也是他一生遨游在科技海洋的真实写照,更是他崇高学术品格的生动诠释。

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