受全球氣候變化影響，多地極端天氣頻發(fā)。極端天氣的發(fā)生與海洋有什么樣的關(guān)系？海洋與氣候變化領(lǐng)域有哪些最新研究成果？如何更好地應(yīng)用這些成果？本報(bào)記者采訪了自然資源部第一海洋研究所副所長(zhǎng)喬方利。

喬方利，博士，博導(dǎo)，自然資源部第一海洋研究所副所長(zhǎng)。歐洲科學(xué)院院士，國(guó)際歐亞科學(xué)院院士。國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊“海洋模擬（Ocean Modelling）”共同主編，中國(guó)海洋研究委員會(huì)主席。曾任聯(lián)合國(guó)“海洋十年”咨詢委員會(huì)專家（中國(guó)唯一），聯(lián)合國(guó)教科文組織政府間海洋學(xué)委員會(huì)西太分委會(huì)主席等。

中國(guó)環(huán)境報(bào)：海洋與氣候變化有什么關(guān)系？

喬方利：海洋和氣候其實(shí)是兩個(gè)研究領(lǐng)域，我們通常講的氣候是指海洋、陸地、大氣、冰，而且這4大圈層之間相互作用，是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。

很多人認(rèn)為氣候變化只跟大氣相關(guān)。實(shí)際上，海洋在氣候變化過(guò)程中起到?jīng)Q定性的作用。海、陸、氣、冰會(huì)通過(guò)它們之間的界面做物質(zhì)、能量交換。氣候變化本質(zhì)上是人類活動(dòng)排放的二氧化碳等溫室氣體造成全球氣候變暖。根據(jù)最新的全球氣候變化第六次評(píng)估報(bào)告IPCC-AR6的結(jié)果，溫室氣體造成的全球熱量增加的93%進(jìn)入了海洋，只有大約2.3%的熱量進(jìn)入大氣系統(tǒng)。海洋2—3米的水體所含的熱含量與大氣整體的熱含量相當(dāng)。海洋平均深度為3500米，換句話說(shuō)，海洋的熱含量是大氣熱含量的1000多倍。打個(gè)形象的比喻，如果海洋打個(gè)噴嚏，氣候系統(tǒng)就會(huì)感冒，而且會(huì)是重感冒。海洋就是地球的“大空調(diào)”，如果沒(méi)有海洋調(diào)節(jié)，氣候系統(tǒng)就會(huì)崩潰。我們感受到的幾天內(nèi)的天氣變化主要是大氣環(huán)流起作用，幾個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間的天氣變化，則完全是由海洋控制的，海洋才是氣候變化的真正控制者。

中國(guó)環(huán)境報(bào)：海洋與氣候變化關(guān)系這個(gè)交叉學(xué)科的研究現(xiàn)狀如何？

喬方利：要深入研究海洋與氣候變化關(guān)系，研究不同圈層之間的界面特別重要，既懂海洋又懂大氣，才能比較好地理解海氣界面的交換過(guò)程。迄今這種跨學(xué)科的研究仍然非常薄弱。很多有很強(qiáng)大氣背景的科研工作者對(duì)海洋的了解并不多，往往認(rèn)為知道海面的溫度是多少、是冷還是暖就夠了，其他過(guò)程研究是海洋研究者的事。但實(shí)際并非如此，要預(yù)測(cè)未來(lái)的天氣或者長(zhǎng)期氣候變化，尤其是極端天氣過(guò)程，只知道海面溫度做出來(lái)的預(yù)報(bào)是不準(zhǔn)確的。

中國(guó)環(huán)境報(bào)：您深耕海洋與氣候變化研究多年，取得了哪些突破性的成果？

喬方利：經(jīng)過(guò)多年努力，我們?nèi)〉昧艘恍┩黄菩缘难芯砍晒@些成果有助于發(fā)展我國(guó)自己的氣候模式。氣候模型是基于物理學(xué)、地球流體力學(xué)、大氣科學(xué)和海洋科學(xué)基本定律的微分方程組，要求解這些方程組，還需要計(jì)算數(shù)學(xué)和強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。氣候模式的水平是一個(gè)國(guó)家科技綜合實(shí)力的體現(xiàn)。通過(guò)我們的努力，將我國(guó)的氣候模式準(zhǔn)確性推進(jìn)到世界前列，這是我國(guó)科研領(lǐng)域取得的一個(gè)飛躍。具體包括以下幾個(gè)方面的進(jìn)展：

一是湍流理論。從全球尺度看，波浪的空間尺度很小，它的平均高度只有1米左右，平均波長(zhǎng)也只有100米左右，而氣候系統(tǒng)的空間尺度是數(shù)千公里到全球上萬(wàn)公里，因此，原來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為波浪和氣候是完全不相關(guān)的。我們發(fā)現(xiàn)，波浪會(huì)產(chǎn)生湍流，而湍流會(huì)改變上層海洋的熱力結(jié)構(gòu)，而上層海洋的熱含量決定了氣候系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展。在氣候模式中加入浪致湍流理論，能夠大大提高極端天氣預(yù)報(bào)和氣候預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

二是飛沫水汽過(guò)程。海浪破碎會(huì)產(chǎn)生飛沫。去過(guò)海邊的人就會(huì)很容易發(fā)現(xiàn)，刮大風(fēng)時(shí)海面霧蒙蒙一片，這就是飛沫。風(fēng)會(huì)把飛沫卷到空氣中，這種飛沫在海洋與大氣之間傳遞很多熱量。此前，在氣候模式中，并未考慮這一過(guò)程。我們發(fā)現(xiàn)，這一過(guò)程對(duì)全球氣候有重大作用。飛沫傳遞的熱量，是海洋傳遞到大氣中熱量很重要的一部分。

三是我們進(jìn)一步理解了海洋和大氣之間的交換過(guò)程。比方說(shuō)風(fēng)，海風(fēng)會(huì)產(chǎn)生風(fēng)應(yīng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)海洋流動(dòng)。以前我們以為，風(fēng)向與風(fēng)應(yīng)力的方向是完全一致的。但我們實(shí)際觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，并非如此。因?yàn)楹Ｑ蠛痛髿庵g存在波浪，波浪能改變風(fēng)應(yīng)力方向。例如，風(fēng)朝東吹，但在波浪作用下，風(fēng)應(yīng)力并不朝東，會(huì)朝東北或南北，甚至風(fēng)應(yīng)力的方向朝西，這就顛覆了原來(lái)的科學(xué)認(rèn)知。

中國(guó)環(huán)境報(bào)：有哪些海洋氣候研究核心課題的研究成果轉(zhuǎn)化成了現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用？可否給我們分享一些案例？

喬方利：一個(gè)案例是臺(tái)風(fēng)。臺(tái)風(fēng)的破壞力非常強(qiáng)，和沿海居民的生活密切相關(guān)。臺(tái)風(fēng)能否準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，是國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者長(zhǎng)期關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題。臺(tái)風(fēng)的預(yù)報(bào)有兩個(gè)關(guān)鍵，一是臺(tái)風(fēng)路徑，二是臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)30多年努力，人類對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性提升了50%左右。臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度是由熱量決定的，臺(tái)風(fēng)從海洋獲得熱量后，臺(tái)風(fēng)就會(huì)快速成長(zhǎng)；臺(tái)風(fēng)一旦登陸，沒(méi)有海洋給它提供熱量，臺(tái)風(fēng)很快就會(huì)消亡。我們?cè)谂_(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)模式中加入了浪致混合理論和飛沫過(guò)程，把一整年臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的平均預(yù)報(bào)精度提高了40%，這將有助于未來(lái)臺(tái)風(fēng)的防災(zāi)減災(zāi)工作。

另一個(gè)案例是北京的極端降雨。2023年7月31日前后的北京周邊極端降雨（稱為7-31降雨）是北京過(guò)去140年以來(lái)最強(qiáng)的一次降雨。很多機(jī)構(gòu)能夠預(yù)報(bào)出會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)降雨，但模式預(yù)報(bào)的降雨強(qiáng)度遠(yuǎn)低于實(shí)際觀測(cè)。我們?cè)陬A(yù)報(bào)模式中加入海浪飛沫，就能非常準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)出北京的降水強(qiáng)度。飛沫能夠通過(guò)大氣把水汽長(zhǎng)途輸運(yùn)到內(nèi)陸地區(qū)，甚至?xí)绊懭蚪邓窬?。科學(xué)的進(jìn)步能夠使我們更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)極端天氣事件。

中國(guó)環(huán)境報(bào)：如何更好地推動(dòng)海洋與氣候研究成果的共享？

喬方利：共享科學(xué)研究成果特別重要，這也是國(guó)內(nèi)外科學(xué)家一直呼吁的?？茖W(xué)家要有更多的數(shù)據(jù)才能更好地認(rèn)識(shí)世界、更準(zhǔn)確地找出規(guī)律。但在實(shí)際過(guò)程中，共享往往是有一定限度的。做觀測(cè)需要花很多人力和財(cái)力才能獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。一條科考船出海觀測(cè)，一天就需要20萬(wàn)元— 30萬(wàn)元。我們所組織的一次260多天的環(huán)球航行，花費(fèi)近1億元。要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完全共享并不容易，很多現(xiàn)實(shí)的困難會(huì)阻礙科學(xué)數(shù)據(jù)的共享。

為了突破共享數(shù)據(jù)和科學(xué)成果的困難，我們做了很多努力。我們?cè)诼?lián)合國(guó)“海洋科學(xué)促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展十年（2021—2030）倡議”（聯(lián)合國(guó)“海洋十年”）框架下，率50余個(gè)國(guó)家發(fā)起并實(shí)施了“海洋到氣候無(wú)縫預(yù)測(cè)”國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃，致力于不斷提升海洋和氣候的預(yù)測(cè)能力，也推動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)和高質(zhì)量預(yù)報(bào)產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)外共享共用，使得整個(gè)人類社會(huì)從中受益。我國(guó)通過(guò)這樣的國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃，體現(xiàn)大國(guó)的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。

比大科學(xué)計(jì)劃更高一層，是協(xié)作中心的成立。我們?cè)诼?lián)合國(guó)“海洋十年”框架下，成立了海洋與氣候協(xié)作中心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)全球海洋與氣候預(yù)測(cè)領(lǐng)域系列國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃的實(shí)施，迄今全球共發(fā)起了56個(gè)國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃。聯(lián)合國(guó)沒(méi)有足夠人力資源進(jìn)行協(xié)調(diào)，就授權(quán)一些有能力的機(jī)構(gòu)幫助“海洋十年”協(xié)調(diào)相關(guān)大科學(xué)計(jì)劃，這是協(xié)作中心的主要職能。迄今為止，聯(lián)合國(guó)“海洋十年”在全球范圍內(nèi)批準(zhǔn)設(shè)立了8個(gè)“海洋十年”協(xié)作中心，我們中心負(fù)責(zé)全球海洋與氣候領(lǐng)域的協(xié)調(diào)，是中國(guó)承辦的唯一協(xié)作中心。經(jīng)過(guò)短短兩年的發(fā)展，已成為國(guó)際海洋與氣候研究合作的重要平臺(tái)。這也是我國(guó)在海洋與氣候預(yù)測(cè)領(lǐng)域科技實(shí)力的體現(xiàn)。

中國(guó)環(huán)境報(bào)：現(xiàn)在的海洋暖化一直在加速進(jìn)展，如何采取措施應(yīng)對(duì)海洋的暖化？

喬方利：應(yīng)對(duì)氣候變化，從根本上講需要減少溫室氣體的排放，爭(zhēng)取本世紀(jì)末將全球平均升溫控制在2℃之內(nèi)；如果能控制在1.5℃之內(nèi)最好，但實(shí)施難度極大。第二種方式是二氧化碳深海封存，科學(xué)家正在研發(fā)相關(guān)技術(shù)，把二氧化碳收集或捕捉后沉入深海海底。第三個(gè)方式是適應(yīng)氣候變化。目前看，海洋加速變暖仍在進(jìn)行過(guò)程中。氣候變暖了，降雨會(huì)變多還是變少？是不是每個(gè)地方都增暖，有的地方變冷有的地方變暖？氣候變暖對(duì)哪些區(qū)域利大于弊？這都需要去深入研究，才能不斷適應(yīng)氣候變化。

中國(guó)環(huán)境報(bào)：現(xiàn)在公眾對(duì)海洋的認(rèn)知和理解程度如何？怎樣提高公眾的認(rèn)識(shí)和理解？

喬方利：全球公眾對(duì)天氣有更多的直觀感受，因此就更關(guān)注大氣的變化。很多生活在內(nèi)陸地區(qū)的人甚至沒(méi)有見過(guò)海洋，對(duì)海洋的認(rèn)識(shí)和關(guān)注就會(huì)不足。即使一些有很好學(xué)術(shù)背景的人也不一定完全理解海洋和氣候之間的關(guān)系。應(yīng)對(duì)氣候變化，需要讓更多人了解氣候變化的相關(guān)科學(xué)知識(shí)，科普在其中會(huì)起到非常重要的作用。在科普方面，我國(guó)還有很大進(jìn)步空間，需要以公眾喜聞樂(lè)見的形式，真正架起科學(xué)和公眾之間的橋梁，這也是聯(lián)合國(guó)“海洋十年”倡議中的一個(gè)重要理念。作為科研工作者，我們不僅要做研究，也要把研究成果轉(zhuǎn)化為公眾可以理解的知識(shí)，從而變成他們保護(hù)海洋、愛(ài)護(hù)海洋的行動(dòng)，這對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展非常重要。

今年7月，我們協(xié)作中心與全球領(lǐng)先的科研出版和信息分析機(jī)構(gòu)愛(ài)思唯爾（Elsevier）正式簽署了諒解備忘錄，致力于共同推進(jìn)海洋氣候研究科技突破、全球科研培訓(xùn)與科普教育、海洋與氣候科技期刊發(fā)展等工作。備忘錄簽署后的第一次聯(lián)合活動(dòng)上，我們用愛(ài)思唯爾的直播平臺(tái)進(jìn)行海洋與氣候變化的相關(guān)宣講，上線聽眾超過(guò)13000人，包括領(lǐng)域?qū)＜?、青年學(xué)者、甚至對(duì)氣候問(wèn)題關(guān)注的公眾，這不僅是學(xué)術(shù)的共享和思想的碰撞，也起到了很好的科普作用。未來(lái)我們還將繼續(xù)舉辦類似的科普活動(dòng)，希望大家能夠多關(guān)注。