1973年，美國利用“天空實驗室”航天器拍攝到了大西洋西部熱帶海域內的大渦旋，這個航天器還在其他大洋中發現了類似的中尺度渦流。大洋中尺度渦流的發現，改變了人們對海流形成機理的傳統看法。來自天津大學的陳儒，一直致力於中尺度渦的研究，希望透過科研的進步，加深人們對海洋中尺度渦旋的認識與理解，掌握中尺度渦影響區域和全球氣候的規律。

渦旋中的科研

陳儒與海洋專業的緣分可以追溯到大學時期。陳儒以優異的高考成績被中國海洋大學錄取，開啟了海洋研究生涯。“我一直堅信只要努力就會有回報，即使在過程中失敗了，這也是對我的磨鍊，為了今後更好地成功”。陳儒說這就是自己的科研信念，從不怕失敗，一直堅持努力向前。陳儒遠赴美國，先後在美國麻省理工學院攻讀博士學位、在美國加州大學-聖地亞哥分校從事博士後研究，期間深入地對中尺度渦進行了鑽研探索。陳儒笑稱自己的科研是在渦旋中的科研，在“科研的漩渦”中探索各種尺度渦旋的奧秘。業精於勤，陳儒的堅持與不放棄也讓她在科研中碩果累累。

陳儒介紹道，中小尺度渦旋是海洋研究的核心難點之一，它們遍佈全球海洋，每時每刻都在生成和耗散，包含了海洋裡的大部分動能。渦旋攪拌、混合海洋中的重要示蹤物，因而對水團分佈、經向翻轉流、氣候和生態系統地變化具有重要的影響。由於受到計算機能力的限制，百千年尺度上的全球氣候模式的解析度不能很好地分辨海洋中的中小尺度過程，研究渦旋混合並對其準確引數化是一個重大前沿課題。混合理論的進步是改進渦旋引數化方案的關鍵。有了清晰的思路後，陳儒首先做的是瀏覽前人留下的資料，啟迪思路，精進方案。

在這過程中，陳儒發現前人提出的混合理論雖然表徵了渦旋性質和急流對混合率的影響，並得到了廣泛應用，但是其預測值與實際混合率差異巨大。考慮到海洋運動的多尺度特徵，陳儒提出了多波混合理論。這一理論極大地改進了在國際上普遍認可的經典理論，可以更準確地估計混合率，刻畫急流對混合的抑制作用。陳儒關於混合的一系列發現改變了該領域對海洋混合的現有認知，對認識渦旋在氣候系統中的作用、改進渦旋引數化方案和提高氣候模式預報的準確性具有重大意義，得到了廣泛地關注。

除了渦旋混合之外，陳儒也為探索海洋中能量的源和匯付出了很多努力。“各種能量的轉換及其時空變化不僅有助於增進人們對海洋的基本認識，也有助於發展與能量規律相一致的氣候模式，而渦流相互作用是海洋能量迴圈中的重要一環。”在研究過程中，陳儒發現大氣海洋動力學研究中廣泛應用的洛倫茲能譜圖只能描述渦流相互作用的平均態，不適用於空間變化較大的海區。因此陳儒在原有的能譜圖基礎上，提出了更能刻畫大氣、海洋實際狀況（強時空變化）的新的渦流相互作用理論框架，並將其應用到高解析度全球模式中，得到了一系列的新發現。例如，在黑潮、灣流和南大洋這些能量富集的海區，渦流相互作用具有非局地的特徵。

陳儒還發現在海洋中存在兩大渦旋生成機制（正壓與斜壓不穩定）的相互抑制現象以及能量傳輸過程中的滯後現象，並提出了相關解釋機制。陳儒的這些創新性成果加深了人們對中尺度渦旋生消的認識，為渦旋引數化以及發展能量一致的模式打下了重要基礎。這些成果得到了國內外同行的廣泛關注，並在各種科學問題中被成功應用。她還在研究中發現傳播中的中尺度渦的低頻部分表現為緯向急流，揭示了大洋環流對緯向急流的影響機制，提出並使用新的診斷方法，發現緯向急流對海洋能量平衡和混合的貢獻不可忽略。陳儒認為自己是幸運的，之所以能夠在科研中獲得如此豐碩的成果，也是站在前人的肩膀上眺望遠方。其實，陳儒的幸運並非偶然：這些科研成果的取得離不開她一路的堅持、勤奮及其對海洋科學的濃厚興趣。

做黑洞中的追光者

在陳儒看來，從事海洋科研，全面地認識海洋非常重要。海洋是一個龐大而又複雜的湍流系統，包含不同時空尺度海洋流動的相互作用，所以觀測和準確模擬海況極具挑戰性，也制約了人類對海洋的深入認識。中小尺度過程是海洋研究的核心難點之一。中小尺度渦旋遍佈全球海洋，不斷生消，其混合作用對大洋環流、氣候和生態系統的變化以及汙染物耗散等影響巨大。研究這一課題對了解海洋奧秘、預測氣候變化、保護海洋環境以及發展漁業具有重要意義。

目前，任職天津大學的陳儒，將依託學校的寬廣平臺繼續積極開展物理海洋動力學和中小尺度過程方面的前沿研究，探究能量平衡和中尺度渦旋的生消機制；根據之前的研究經驗，進一步探索海洋混合的理論機制、預報和引數化方案問題；同時進行中小尺度過程在海洋環境演變、衛星資料校對、氣候變化等方面的應用研究。研究認識海洋的最終目的是為了“開發海洋、保護海洋、經略海洋”，建設海洋強國，服務人類生活和社會發展。在教學方面，身為教授的陳儒將給予更多熱愛海洋事業的年輕人指導，讓他們與陳儒一樣成為海洋事業的追光者。

撰稿：徐 飛

（轉自《中國高新科技》雜誌2020年第13期