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自然資源部第一海洋研究所副所長(zhǎng)喬方利:從海洋視角開辟科學(xué)新路徑,破解極端天氣預(yù)報(bào)難題

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11月28日,由《商業(yè)周刊》主辦,梅賽德斯-奔馳擔(dān)任首席戰(zhàn)略合作伙伴的The Year Ahead 2026展望峰會(huì)在上海舉辦。

The Year Ahead展望峰會(huì)由美國(guó)彭博集團(tuán)于2015年創(chuàng)辦,通過對(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)、金融、能源、醫(yī)療健康、科技、零售、農(nóng)業(yè),交通等領(lǐng)域的分析,幫助商業(yè)決策者進(jìn)行前瞻。延續(xù)《商業(yè)周刊》“領(lǐng)先,不跟隨”的核心定位,多年來(lái)“展望”已成為在國(guó)內(nèi)商界影響力深遠(yuǎn)的線下論壇,更是各界人士洞察商業(yè)趨勢(shì)、鏈接優(yōu)勢(shì)資源的重要平臺(tái)。

今年是展望落地中國(guó)的第十一年,峰會(huì)緊扣當(dāng)下全球發(fā)展熱點(diǎn),設(shè)置“中國(guó)與世界”“城市文化與商業(yè)”“科技與可持續(xù)”三大板塊,對(duì)于想要把握各行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)的參與者來(lái)說,今年的展望極具價(jià)值。

“‘展望’的本質(zhì)是基于規(guī)律的預(yù)判,經(jīng)濟(jì)與文化的展望主要靠歷史解讀,那極端天氣這類科學(xué)問題的展望,靠什么?”

在下午的《科技與可持續(xù)》環(huán)節(jié),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)院院士喬方利研究員,在演講開始便拋出了這個(gè)問題。之后,這位深耕預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)領(lǐng)域三十余年的海洋領(lǐng)域?qū)<?,帶著?duì)自然規(guī)律的敬畏與突破,用通俗的語(yǔ)言拆解了極端海洋和天氣預(yù)報(bào)的科學(xué)知識(shí),并呈現(xiàn)了從理論創(chuàng)新到民生應(yīng)用的完整路徑。

喬方利的分享從臺(tái)風(fēng)這一“全民熟知的極端天氣”切入,一組數(shù)據(jù)直觀揭示了其破壞力:全球超10億人受臺(tái)風(fēng)影響,過去百年約260萬(wàn)人因此喪生,僅去年臺(tái)風(fēng)造成的經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)1300多億美元,約占全球自然災(zāi)害總損失的40%。“海洋是風(fēng)雨的故鄉(xiāng),所有臺(tái)風(fēng)都源于海洋”,雖出身海洋研究領(lǐng)域,喬方利卻敏銳地發(fā)現(xiàn),過去臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)的瓶頸恰恰在于對(duì)海洋特別是海浪作用的忽視——第一代臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)模型僅聚焦大氣,之后,即便加入海洋因素,仍無(wú)法解決臺(tái)風(fēng)“快速?gòu)?qiáng)化”帶來(lái)的巨大系統(tǒng)性誤差,而這一問題已被列為中國(guó)科協(xié)2025年7月公布的十大科學(xué)難題之一。

“破解難題,必先打破認(rèn)知慣性。”喬方利團(tuán)隊(duì)的突破始于三個(gè)新發(fā)現(xiàn)。其一,顛覆了美國(guó)科學(xué)院院士Lumley“波浪破碎前不能產(chǎn)生湍流”的權(quán)威結(jié)論,證實(shí)海浪能在上層海洋產(chǎn)生很強(qiáng)的湍流,而上層海洋正是影響臺(tái)風(fēng)演化的關(guān)鍵變量;其二,糾正了預(yù)報(bào)數(shù)值模式一直沿用的認(rèn)知偏差——陸地上“風(fēng)與風(fēng)應(yīng)力方向一致”的規(guī)律在海洋不成立,波浪的存在讓兩者方向和大小均產(chǎn)生顯著差異;其三,發(fā)現(xiàn)海浪破碎產(chǎn)生的飛沫,其從海洋到大氣傳遞熱量甚至超過目前傳統(tǒng)估算的海氣熱通量,這些被忽視的物理過程,正是臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度突變的重要因素。

這些基礎(chǔ)理論的突破,直接催生了第三代臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)模型的誕生。與依賴高分辨率或人工智能的國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)改進(jìn)思路不同,該模型通過融入海洋與大氣相互作用的全新物理過程,實(shí)現(xiàn)了臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)精度的躍升,同時(shí)提升了了極端暴雨預(yù)報(bào)精度。這種預(yù)報(bào)精度提升對(duì)政府防災(zāi)決策、民眾生命財(cái)產(chǎn)保護(hù)的價(jià)值不言而喻。

科學(xué)突破的最終價(jià)值,在于落地民生。喬方利在演講中表示,精準(zhǔn)預(yù)報(bào)離不開觀測(cè)數(shù)據(jù)支撐,但國(guó)內(nèi)外海洋觀測(cè)長(zhǎng)期受限于高成本。為此,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一款新型浮標(biāo),僅以現(xiàn)有設(shè)備約5%的成本就能實(shí)現(xiàn)海洋多參數(shù)高精度觀測(cè),這一創(chuàng)新被認(rèn)為有望引領(lǐng)全球海洋觀測(cè)的第四場(chǎng)革命——此前三場(chǎng)海洋觀測(cè)革命均由美國(guó)引領(lǐng),而中國(guó)正借此契機(jī)推動(dòng)全球海洋觀測(cè)的發(fā)展。

“若依托這類設(shè)備構(gòu)建全球‘海洋星鏈’觀測(cè)系統(tǒng),不僅能提升我國(guó)近岸防災(zāi)減災(zāi)能力,也能為全球航行安全保障、海上絲綢之路建設(shè)等提供核心支撐?!眴谭嚼恼雇?,透著科研工作者的全球視野。

如今,喬方利所在的研究所已建立亞洲唯一的聯(lián)合國(guó)“海洋十年”全球性協(xié)作中心(DCC-OCC),承擔(dān)起協(xié)調(diào)美歐等牽頭的相關(guān)國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃的重任,還發(fā)起了提升全球海洋與氣候預(yù)測(cè)保障能力的聯(lián)合國(guó)“海洋十年”國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃(OSF)。在他看來(lái),極端海洋與大氣環(huán)境的防災(zāi)減災(zāi)是一場(chǎng)“全民戰(zhàn)役”:科研人員突破技術(shù)瓶頸,政府將科技突破轉(zhuǎn)化為業(yè)務(wù)化預(yù)報(bào)能力與科學(xué)的應(yīng)對(duì)措施,民眾積極參與與響應(yīng),而各行各業(yè)的精英更應(yīng)成為推動(dòng)科技進(jìn)步的紐帶。

從對(duì)“展望”本質(zhì)的追問,到破解臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)難題的實(shí)踐,喬方利的分享印證了一個(gè)核心洞見:科學(xué)的“展望”從來(lái)不是空想,而是基于自然規(guī)律的精準(zhǔn)解構(gòu)與創(chuàng)新突破。當(dāng)海洋的奧秘被逐步揭開,海洋和大氣極端事件的“脾氣”就會(huì)被精準(zhǔn)預(yù)判,我們的生活終將在原創(chuàng)科技的護(hù)航下,變得更加安全可控。

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