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        海洋學(xué)家的科研日常

        2022-06-16 22:09:31李炎
        知識就是力量 2022年6期
        關(guān)鍵詞:波浪公式太陽

        李炎

        大自然贈予航海者的測量工具

        唐代詩人白居易在《憶江南》中寫道:“日出江花紅勝火, 春來江水綠如藍?!背1缓笕俗g為,燦爛的陽光把江畔的野花照耀得比火還要紅,春天的江水如藍草一樣碧綠清澈。但是,這一催生無數(shù)名詩名畫的水上美景,實為陽光在波動水面鏡面反射的物理現(xiàn)象,科學(xué)術(shù)語稱之為“太陽耀光”。

        航海者將太陽耀光視為大自然贈予他們的精準測量工具。200 多年前,就有人利用太陽在地平線上的高度、水面太陽耀光條帶的長寬所對應(yīng)的視場角度,測量波浪斜面的坡度。

        國外科學(xué)家運用太陽耀光航空攝影測量獲得的波浪斜面坡度與海面風場關(guān)系式,揭開了海洋與大氣相互作用的“面紗”,在氣象預(yù)報和氣候變化預(yù)測中大顯身手。

        我與太陽耀光的初次邂逅

        機緣巧合,我也有幸進入對太陽耀光這一領(lǐng)域的研究。

        20世紀末,上網(wǎng)速度還很慢,在網(wǎng)上瀏覽資料很不方便。于是,每次出差到北京,不論日程安排多緊張,我都會抽時間到中國科學(xué)院中國遙感衛(wèi)星地面站查閱衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),常常一待就是好幾個小時。

        記得那是個陽光和煦的下午,我正在瀏覽臺灣海峽索引圖像,恰巧看到一張來自美國的陸地衛(wèi)星遙感圖像,其高亮區(qū)形態(tài)并不是常見的空中云像,卻似海底的潮流沙脊形態(tài)。這應(yīng)該是為海底光纜選線的海洋地質(zhì)同行們晝思夜想的臺灣淺灘水下地形信息!

        收到數(shù)據(jù)光盤后,放進電腦一看,果真是疊加著優(yōu)美沙波群的水下潮流沙脊。但是按經(jīng)典的計算方式反復(fù)推演,我卻始終得不到與實測水深剖面相匹配的結(jié)果。帶著疑問我請教了專攻波浪遙感的同事楊勁松,方知國外也有類似案例。

        沿著他們的思路,確認這是水下地形調(diào)制波浪斜面坡度形成的太陽耀光遙感圖像后,我的學(xué)生邵浩將“臺灣海峽沙波的太陽耀光遙感研究”作為論文選題。于是,我們便一同投入到太陽耀光這個令人著迷的領(lǐng)域。

        不唯書 只唯實

        1997年,曾有國外著名學(xué)者發(fā)表了一組與太陽耀光有關(guān)的公式,但錯將其中一個加號寫成了減號,且被其他同行一直沿用。

        2011年,邵浩在臺灣海峽沙波的太陽耀光研究中發(fā)現(xiàn)了這個問題,隨即推導(dǎo)驗證出正確的公式,并反復(fù)通過他的論文向同行提醒。

        這個修正在太陽耀光研究領(lǐng)域具有里程碑式意義。也因為有了正確的公式,近年來衛(wèi)星海洋環(huán)境動力學(xué)國家重點實驗室的張華國團隊,應(yīng)用多角度衛(wèi)星太陽耀光遙感技術(shù),在探測海面粗糙度和等效折射率方面收獲頗豐。

        科學(xué)無小事,一個公式、一個符號都關(guān)系著研究的最終成敗。對于有爭議的數(shù)據(jù)、公式、論點,即便是國際學(xué)術(shù)權(quán)威發(fā)表的,也要敢于發(fā)表不同意見,這正是年輕人的優(yōu)勢。

        科研如同一場接力賽

        水下地形的太陽耀光遙感探測,需要在海上現(xiàn)場測量一些重要參數(shù)。但是國外同行始終沒有找到最優(yōu)的測量方案,因此測出的數(shù)據(jù)一直不理想。

        2006年,邵浩根據(jù)廈門大學(xué)的儀器特點,巧妙地設(shè)計出一套觀測與推算方案。我們用延平2號科考船在臺灣淺灘沙波群核心區(qū)一個周長為12.8千米的三角形閉合測線上,連續(xù)重復(fù)航行28 圈進行測量。

        沙波群是個天然的水波儲能帶,無風三尺浪。科考船在海上不停顛簸,28 圈航行下來,除了專注航行和觀測的人們外,其他人都已轉(zhuǎn)暈了。但這顛簸的28 圈卻讓我們“抓住”了一系列重要的物理量!

        科研如同一場接力賽,對個人意志力和團隊協(xié)同性都是大強度的磨煉。太陽耀光遙感研究的成果,已經(jīng)為海洋與大氣相互作用、水下地形、海洋溢油、海洋內(nèi)波的快速精準探測,打開了更廣闊的空間。中國新一代的海洋學(xué)家們,正將這個精準但緩慢進展的領(lǐng)域,轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳是已杆龠M展的領(lǐng)域!54D8624E-37DB-48ED-BF91-0A94CA6FBFFD

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