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

喬方利，博士，博導，自然資源部第一海洋研究所副所長。歐洲科學院院士，國際歐亞科學院院士。國際知名學術期刊“海洋模擬（Ocean Modelling）”共同主編，中國海洋研究委員會主席。曾任聯合國“海洋十年”咨詢委員會專家（中國唯一），聯合國教科文組織政府間海洋學委員會西太分委會主席等。

中國環境報：海洋與氣候變化有什么關系？

喬方利：海洋和氣候其實是兩個研究領域，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，是一個非常復雜的系統。

很多人認為氣候變化只跟大氣相關。實際上，海洋在氣候變化過程中起到決定性的作用。海、陸、氣、冰會通過它們之間的界面做物質、能量交換。氣候變化本質上是人類活動排放的二氧化碳等溫室氣體造成全球氣候變暖。根據最新的全球氣候變化第六次評估報告IPCC-AR6的結果，溫室氣體造成的全球熱量增加的93%進入了海洋，只有大約2.3%的熱量進入大氣系統。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。海洋平均深度為3500米，換句話說，海洋的熱含量是大氣熱含量的1000多倍。打個形象的比喻，如果海洋打個噴嚏，氣候系統就會感冒，而且會是重感冒。海洋就是地球的“大空調”，如果沒有海洋調節，氣候系統就會崩潰。我們感受到的幾天內的天氣變化主要是大氣環流起作用，幾個月甚至更長時間的天氣變化，則完全是由海洋控制的，海洋才是氣候變化的真正控制者。

中國環境報：海洋與氣候變化關系這個交叉學科的研究現狀如何？

喬方利：要深入研究海洋與氣候變化關系，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程。迄今這種跨學科的研究仍然非常薄弱。很多有很強大氣背景的科研工作者對海洋的了解并不多，往往認為知道海面的溫度是多少、是冷還是暖就夠了，其他過程研究是海洋研究者的事。但實際并非如此，要預測未來的天氣或者長期氣候變化，尤其是極端天氣過程，只知道海面溫度做出來的預報是不準確的。

中國環境報：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：經過多年努力，我們取得了一些突破性的研究成果，這些成果有助于發展我國自己的氣候模式。氣候模型是基于物理學、地球流體力學、大氣科學和海洋科學基本定律的微分方程組，要求解這些方程組，還需要計算數學和強大的計算機。氣候模式的水平是一個國家科技綜合實力的體現。通過我們的努力，將我國的氣候模式準確性推進到世界前列，這是我國科研領域取得的一個飛躍。具體包括以下幾個方面的進展：

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，平均波長也只有100米左右，而氣候系統的空間尺度是數千公里到全球上萬公里，因此，原來國內外學者認為波浪和氣候是完全不相關的。我們發現，波浪會產生湍流，而湍流會改變上層海洋的熱力結構，而上層海洋的熱含量決定了氣候系統未來發展。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報和氣候預測的準確性。

二是飛沫水汽過程。海浪破碎會產生飛沫。去過海邊的人就會很容易發現，刮大風時海面霧蒙蒙一片，這就是飛沫。風會把飛沫卷到空氣中，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，并未考慮這一過程。我們發現，這一過程對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。

三是我們進一步理解了海洋和大氣之間的交換過程。比方說風，海風會產生風應力來驅動海洋流動。以前我們以為，風向與風應力的方向是完全一致的。但我們實際觀測發現，并非如此。因為海洋和大氣之間存在波浪，波浪能改變風應力方向。例如，風朝東吹，但在波浪作用下，風應力并不朝東，會朝東北或南北，甚至風應力的方向朝西，這就顛覆了原來的科學認知。

中國環境報：有哪些海洋氣候研究核心課題的研究成果轉化成了現實的應用？可否給我們分享一些案例？

喬方利：一個案例是臺風。臺風的破壞力非常強，和沿海居民的生活密切相關。臺風能否準確預報，是國內外很多學者長期關注的科學問題。臺風的預報有兩個關鍵，一是臺風路徑，二是臺風強度。經過30多年努力，人類對臺風路徑的預測準確性提升了50%左右。臺風的強度是由熱量決定的，臺風從海洋獲得熱量后，臺風就會快速成長；臺風一旦登陸，沒有海洋給它提供熱量，臺風很快就會消亡。我們在臺風預報模式中加入了浪致混合理論和飛沫過程，把一整年臺風強度的平均預報精度提高了40%，這將有助于未來臺風的防災減災工作。

另一個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）是北京過去140年以來最強的一次降雨。很多機構能夠預報出會出現強降雨，但模式預報的降雨強度遠低于實際觀測。我們在預報模式中加入海浪飛沫，就能非常準確地預報出北京的降水強度。飛沫能夠通過大氣把水汽長途輸運到內陸地區，甚至會影響全球降水格局。科學的進步能夠使我們更準確地預測極端天氣事件。

中國環境報：如何更好地推動海洋與氣候研究成果的共享？

喬方利：共享科學研究成果特別重要，這也是國內外科學家一直呼吁的。科學家要有更多的數據才能更好地認識世界、更準確地找出規律。但在實際過程中，共享往往是有一定限度的。做觀測需要花很多人力和財力才能獲得相關數據。一條科考船出海觀測，一天就需要20萬元— 30萬元。我們所組織的一次260多天的環球航行，花費近1億元。要實現數據完全共享并不容易，很多現實的困難會阻礙科學數據的共享。

為了突破共享數據和科學成果的困難，我們做了很多努力。我們在聯合國“海洋科學促進可持續發展十年（2021—2030）倡議”（聯合國“海洋十年”）框架下，率50余個國家發起并實施了“海洋到氣候無縫預測”國際大科學計劃，致力于不斷提升海洋和氣候的預測能力，也推動觀測數據和高質量預報產品的國內外共享共用，使得整個人類社會從中受益。我國通過這樣的國際大科學計劃，體現大國的責任與擔當。

比大科學計劃更高一層，是協作中心的成立。我們在聯合國“海洋十年”框架下，成立了海洋與氣候協作中心，負責協調全球海洋與氣候預測領域系列國際大科學計劃的實施，迄今全球共發起了56個國際大科學計劃。聯合國沒有足夠人力資源進行協調，就授權一些有能力的機構幫助“海洋十年”協調相關大科學計劃，這是協作中心的主要職能。迄今為止，聯合國“海洋十年”在全球范圍內批準設立了8個“海洋十年”協作中心，我們中心負責全球海洋與氣候領域的協調，是中國承辦的唯一協作中心。經過短短兩年的發展，已成為國際海洋與氣候研究合作的重要平臺。這也是我國在海洋與氣候預測領域科技實力的體現。

中國環境報：現在的海洋暖化一直在加速進展，如何采取措施應對海洋的暖化？

喬方利：應對氣候變化，從根本上講需要減少溫室氣體的排放，爭取本世紀末將全球平均升溫控制在2℃之內；如果能控制在1.5℃之內最好，但實施難度極大。第二種方式是二氧化碳深海封存，科學家正在研發相關技術，把二氧化碳收集或捕捉后沉入深海海底。第三個方式是適應氣候變化。目前看，海洋加速變暖仍在進行過程中。氣候變暖了，降雨會變多還是變少？是不是每個地方都增暖，有的地方變冷有的地方變暖？氣候變暖對哪些區域利大于弊？這都需要去深入研究，才能不斷適應氣候變化。

中國環境報：現在公眾對海洋的認知和理解程度如何？怎樣提高公眾的認識和理解？

喬方利：全球公眾對天氣有更多的直觀感受，因此就更關注大氣的變化。很多生活在內陸地區的人甚至沒有見過海洋，對海洋的認識和關注就會不足。即使一些有很好學術背景的人也不一定完全理解海洋和氣候之間的關系。應對氣候變化，需要讓更多人了解氣候變化的相關科學知識，科普在其中會起到非常重要的作用。在科普方面，我國還有很大進步空間，需要以公眾喜聞樂見的形式，真正架起科學和公眾之間的橋梁，這也是聯合國“海洋十年”倡議中的一個重要理念。作為科研工作者，我們不僅要做研究，也要把研究成果轉化為公眾可以理解的知識，從而變成他們保護海洋、愛護海洋的行動，這對社會可持續發展非常重要。

今年7月，我們協作中心與全球領先的科研出版和信息分析機構愛思唯爾（Elsevier）正式簽署了諒解備忘錄，致力于共同推進海洋氣候研究科技突破、全球科研培訓與科普教育、海洋與氣候科技期刊發展等工作。備忘錄簽署后的第一次聯合活動上，我們用愛思唯爾的直播平臺進行海洋與氣候變化的相關宣講，上線聽眾超過13000人，包括領域專家、青年學者、甚至對氣候問題關注的公眾，這不僅是學術的共享和思想的碰撞，也起到了很好的科普作用。未來我們還將繼續舉辦類似的科普活動，希望大家能夠多關注。