文圣常：耕海踏浪譜華章
來(lái)源：九三學(xué)社山東省委會(huì)????時(shí)間：2019-12-10
【人物檔案】文圣常，1956年加入九三學(xué)社，中國(guó)科學(xué)院院士，中國(guó)海洋大學(xué)教授。他的專業(yè)領(lǐng)域?yàn)槲锢砗Ｑ髮W(xué)，主要從事海浪學(xué)研究，先后提出了“普遍風(fēng)浪譜”“涌浪譜”“理論風(fēng)浪譜”等一系列創(chuàng)新理論；20世紀(jì)70年代，他提出的海浪計(jì)算方法，列入交通部《港口工程技術(shù)規(guī)范》；著有《海浪原理》《海浪理論計(jì)算原理》等理論專著，并為我國(guó)乃至世界海洋科學(xué)事業(yè)發(fā)展培養(yǎng)了許多優(yōu)秀人才。2019年，當(dāng)選“九三楷模”
海浪，是種久被習(xí)知的現(xiàn)象，它密切地關(guān)系著許多海上的活動(dòng)，船舶航行、漁業(yè)捕撈、科學(xué)調(diào)查、軍事戰(zhàn)爭(zhēng)等。作為一個(gè)海洋大國(guó)，我國(guó)的海浪研究于20世紀(jì)50年代艱難起步。1960年前后，中國(guó)科學(xué)家在國(guó)際上首次提出了“普遍風(fēng)浪譜”和“涌浪譜”；1962年9月，世界上第一部海浪理論專著《海浪原理》在中國(guó)問(wèn)世；1966年8月14日，國(guó)家海洋局海洋水文氣象預(yù)報(bào)總臺(tái)向全國(guó)播發(fā)了第一條海浪預(yù)報(bào)……回望我國(guó)海浪科學(xué)研究走過(guò)的鏗鏘足跡，諸多閃光點(diǎn)背后無(wú)不凝聚著我國(guó)著名物理海洋學(xué)家、海浪研究的開拓者文圣常院士的執(zhí)著堅(jiān)守與辛勤耕耘，數(shù)十年來(lái)，他用自己的汗水與智慧，在海浪科學(xué)研究領(lǐng)域譜寫了一篇篇自主創(chuàng)新的華美樂(lè)章。
遠(yuǎn)渡重洋逐夢(mèng)想
1944年夏，大學(xué)畢業(yè)后的文圣常被分配至位于成都的航空委員會(huì)第八飛機(jī)修理廠，擔(dān)任試用技術(shù)附員。這期間，他參加了選拔出國(guó)進(jìn)修人員的考試，并被錄取。
幾經(jīng)周折，1946年初，文圣常最終登上了開往美國(guó)的輪船。在赴美的航船上，途徑太平洋時(shí)，文圣常發(fā)現(xiàn)幾千噸的輪船竟像紙船似的隨著波浪起伏搖擺，他腦海中靈光一閃，這滾滾的波濤又何嘗不是一種取之不盡用之不竭的能源呢。如果想辦法收集起來(lái)，加以利用，應(yīng)該是一種不錯(cuò)的研究方向。
在美國(guó)學(xué)習(xí)期間，文圣常利用業(yè)余時(shí)間，查閱了一些關(guān)于海浪的文獻(xiàn)資料，并積極思考開發(fā)利用海浪能量的方法。1947年回國(guó)后，他結(jié)合自己的動(dòng)力機(jī)械知識(shí)，設(shè)計(jì)出了一種簡(jiǎn)單的利用海浪能量的動(dòng)力裝置，并在嘉陵江畔、北戴河海邊、青島匯泉灣進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)。依托這一系列試驗(yàn)的成果，文圣常撰寫了“利用海洋動(dòng)力的一個(gè)建議”一文，于1953年在《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》上刊發(fā)。迄今所知，這是我國(guó)學(xué)者最早進(jìn)行海浪能量利用的試驗(yàn)。
20世紀(jì)50年代初，時(shí)在青島辦學(xué)的山東大學(xué)（中國(guó)海洋大學(xué)前身）正在籌建海洋系，經(jīng)青島觀象臺(tái)推薦，應(yīng)首任系主任、中國(guó)著名物理海洋學(xué)家赫崇本教授邀請(qǐng)，文圣常進(jìn)入到山東大學(xué)海洋系工作。從此，文圣常猶如魚兒入海，在這所因海而生的校園里耕海踏浪，取得了一個(gè)又一個(gè)開創(chuàng)性的海浪科研成果。
乘風(fēng)破浪立新譜
自1953年至今，文圣常一直生活工作在青島。60余年來(lái)，在風(fēng)景如畫的中國(guó)海洋大學(xué)校園里，在國(guó)家和學(xué)校以及社會(huì)各界的支持與關(guān)心下，他潛心于海浪研究和人才培養(yǎng)，并與團(tuán)隊(duì)成員一起在海浪學(xué)研究領(lǐng)域劈波斬浪、奮勇前行，取得了一系列舉世矚目的成就。
20世紀(jì)50年代中期，國(guó)際上存在兩種比較盛行的海浪研究方法——“能量平衡法”和“譜法”，但這兩種方法只限于海浪在充分成長(zhǎng)狀態(tài)下的海浪頻譜的內(nèi)容，沒(méi)有考慮海浪成長(zhǎng)過(guò)程中的譜型形式。文圣常在充分學(xué)習(xí)借鑒這兩種方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的研究和思考，從能量平衡的觀點(diǎn)出發(fā)，導(dǎo)出了可用以描述風(fēng)浪成長(zhǎng)全過(guò)程的普遍風(fēng)浪譜，并撰寫了“普遍風(fēng)浪譜及其應(yīng)用”一文。此外，在涌浪的研究中，文圣?？紤]到挪威的斯韋爾德魯普和美國(guó)的蒙克提出的能量平衡、P-N-J概念都是以半經(jīng)驗(yàn)的方法來(lái)計(jì)算涌浪的波高和周期的，他對(duì)兩位學(xué)者以空氣阻力解釋能量消耗，而沒(méi)有考慮渦動(dòng)影響的做法持保留意見。于是，文圣?；跍u動(dòng)和繞射的作用，提出了涌浪譜的計(jì)算方法，在“涌浪譜”文章中他還考慮了臺(tái)風(fēng)區(qū)的圓形特點(diǎn)，并給出了對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法。
在我國(guó)著名地球物理學(xué)家趙九章和赫崇本兩位教授的聯(lián)名推薦下，這兩項(xiàng)成果在當(dāng)時(shí)的《中國(guó)科學(xué)》雜志上用英文發(fā)表。20世紀(jì)60年代初期又被譯成俄文，在蘇聯(lián)著名海洋學(xué)家克累洛夫編著的《風(fēng)浪》論文集中的風(fēng)浪譜部分全文刊出，并在當(dāng)年有關(guān)國(guó)際海洋科學(xué)進(jìn)展評(píng)論中列為重要研究成果。
截至20世紀(jì)80年代，國(guó)際海浪學(xué)界在風(fēng)浪譜理論研究中，依然是通過(guò)觀測(cè)和科學(xué)家的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)得出有關(guān)數(shù)據(jù)和成果的，這種單純依靠經(jīng)驗(yàn)的做法具有一定的主觀性和不確定性。為了彌補(bǔ)這一缺憾，文圣常在20世紀(jì)50年代末研究的基礎(chǔ)上，采用解析的方法導(dǎo)出了風(fēng)浪頻譜和方向譜，并通過(guò)在譜形中引入一個(gè)參量“尖度因子”，推導(dǎo)出了理論形式的風(fēng)浪頻譜。這種“理論風(fēng)浪譜”既適用于深海，也可應(yīng)用于淺水區(qū)，能夠?qū)︼L(fēng)浪隨風(fēng)速、風(fēng)時(shí)、風(fēng)區(qū)和水域的變化進(jìn)行比較系統(tǒng)的描述，即用有效的參量描述譜形。這一成果很快在我國(guó)海浪預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中得到應(yīng)用,并獲得“國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)”和“國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)”。
耕海預(yù)浪防災(zāi)害
20世紀(jì)50年代末至60年代中期，文圣常的研究更多的側(cè)重于理論方法層面。20世紀(jì)60年代中期，文圣常開始思考如何將海浪理論成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)，使其產(chǎn)生一定的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
當(dāng)時(shí)，我國(guó)在港口、碼頭等大型海洋工程建設(shè)中，普遍采用的是蘇聯(lián)和美國(guó)的海浪計(jì)算方法，但在某些方面這些方法不太適合中國(guó)的海域特點(diǎn)。在這樣的情況下，文圣常主持和領(lǐng)導(dǎo)了國(guó)家科委海洋組海浪預(yù)報(bào)方法研究組的技術(shù)工作，在研究中文圣常和團(tuán)隊(duì)成員充分考慮了我國(guó)海域的實(shí)際情況和現(xiàn)實(shí)特點(diǎn)，提出了一種適合中國(guó)海域特色的海浪計(jì)算方法，不僅精確度較高，而且計(jì)算方便，在國(guó)內(nèi)海洋工程建設(shè)中得到了較廣泛運(yùn)用。20世紀(jì)70年代后期，為適應(yīng)我國(guó)沿海城市改革開放的需要，文圣常又參與了近岸工程設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定工作，他所提出的海浪計(jì)算方法列入交通部《港口工程技術(shù)規(guī)范》第二篇《水文》的第一冊(cè)《海港水文》中，并于1978年出版，從而結(jié)束了我國(guó)在港口建設(shè)的有關(guān)規(guī)范中長(zhǎng)期依賴蘇聯(lián)和美國(guó)的狀況。1985年，該成果獲得了國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
20世紀(jì)80年代末、90年代初，文圣常又承擔(dān)了國(guó)家重大科技攻關(guān)項(xiàng)目中的海浪數(shù)值預(yù)報(bào)方法研究課題，針對(duì)海浪數(shù)值預(yù)報(bào)國(guó)外通行方法中存在的困難，文圣常提出了一種新型混合型海浪數(shù)值預(yù)報(bào)模式。該模式把控制方程中能量攝取、耗散、非線性波-波相互作用等難以精確計(jì)算的源函數(shù)項(xiàng)合并為一項(xiàng)，然后通過(guò)易于觀測(cè)到的比較可靠的海浪成長(zhǎng)關(guān)系加以計(jì)算，從而使模式的精度有了基本保證，運(yùn)轉(zhuǎn)也比較穩(wěn)定，計(jì)算時(shí)間約為當(dāng)時(shí)國(guó)外WAM模式（第三代模式）的1/60，克服了在計(jì)算機(jī)上費(fèi)時(shí)過(guò)多的弱點(diǎn)。由于適合中國(guó)國(guó)情，該預(yù)報(bào)模式不僅被國(guó)家有關(guān)預(yù)報(bào)部門使用，而且曾與蘇聯(lián)有關(guān)的海洋研究所合作，在遠(yuǎn)東海域推廣應(yīng)用。這一成果獲得了國(guó)家“七五”“八五”科技攻關(guān)重大成果獎(jiǎng)、聯(lián)合國(guó)技術(shù)信息促進(jìn)系統(tǒng)中國(guó)國(guó)家分部“發(fā)明創(chuàng)新科技之星獎(jiǎng)”、國(guó)家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，文圣常本人也被授予“七五有突出貢獻(xiàn)者”和“八五先進(jìn)個(gè)人”等榮譽(yù)稱號(hào)。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，文圣常自1990年7月起終生享受政府特殊津貼，并于1993年當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士。
20世紀(jì)最后十年，聯(lián)合國(guó)教科文組織提出了“國(guó)際減災(zāi)十年”的號(hào)召，這與文圣常一直以來(lái)倡導(dǎo)的從中國(guó)海洋事業(yè)的實(shí)情出發(fā)，研究海洋災(zāi)害、造福人類的想法不謀而合。這期間，文圣常主持承擔(dān)了“災(zāi)害性海浪客觀分析、四維同化和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的研制”專題的研究工作，相關(guān)產(chǎn)品現(xiàn)已在國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心應(yīng)用于風(fēng)浪預(yù)報(bào)，并進(jìn)入當(dāng)時(shí)中央電視臺(tái)災(zāi)害海浪預(yù)報(bào)，在我國(guó)防災(zāi)減災(zāi)中取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。20世紀(jì)90年代中后期，文圣常又主持了“近岸帶災(zāi)害性動(dòng)力環(huán)境的數(shù)值模擬和優(yōu)化評(píng)估技術(shù)研究”專題項(xiàng)目，并親自參與了其中某些子課題的研究工作，提出了新的風(fēng)浪譜研究方法，該譜結(jié)構(gòu)的可靠性、模式性能覆蓋范圍、改進(jìn)的可行性、所需計(jì)算機(jī)時(shí)間等方面都優(yōu)于當(dāng)時(shí)世界上盛行的第三代海浪模式。
著書立說(shuō)育桃李
海浪學(xué)是在第二次世界大戰(zhàn)期間，為適應(yīng)盟軍諾曼底登陸需要而誕生的一門海洋分支學(xué)科，雖然起步較晚，但是發(fā)展迅速。“二戰(zhàn)”后，伴隨著海洋運(yùn)輸、港口建設(shè)、海上資源勘探開發(fā)、漁業(yè)養(yǎng)殖捕撈等涉海行業(yè)的發(fā)展，海浪研究越來(lái)越受到人們的重視。但是，這一新興學(xué)科領(lǐng)域，卻沒(méi)有系統(tǒng)性的理論專著問(wèn)世。鑒于這一學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況，文圣常在前期研究的基礎(chǔ)上于1962年撰寫了《海浪原理》一書，這是國(guó)內(nèi)外出版的第一部海浪理論著作，至今仍為全球五大海浪專著之一。
20世紀(jì)60年代中期以后，海浪研究更加受到人們的重視和關(guān)注，創(chuàng)新成果不斷出現(xiàn)，文獻(xiàn)數(shù)量迅速增加，為便于我國(guó)廣大海洋科研人員開展工作，文圣常和同事余宙文一起歷時(shí)四年，編著了《海浪理論與計(jì)算原理》一書，并于1984年正式出版。該書系統(tǒng)性地梳理了世界范圍內(nèi)截至20世紀(jì)80年代初的海浪研究成果，在收錄的500余篇文獻(xiàn)資料中，近400篇是20世紀(jì)70年代后發(fā)表的。這兩本著作迄今仍然是國(guó)內(nèi)外海浪學(xué)者開展研究的重要參考書目，并在推動(dòng)我國(guó)海洋科技人才培養(yǎng)方面發(fā)揮了重大作用。
在從事海浪理論和應(yīng)用研究的同時(shí)，文圣常也積極地為我國(guó)海洋教育事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量。他特別注重講義和教材建設(shè)，陸續(xù)編著了《海浪學(xué)》《液體波動(dòng)原理》《圖解與近似計(jì)算》《海洋近岸工程》等教材。他親臨講臺(tái)，先后為山東大學(xué)、山東海洋學(xué)院、青島海洋大學(xué)、中國(guó)海洋大學(xué)的本科生、研究生授課，數(shù)十年來(lái)，為我國(guó)乃至世界海洋科學(xué)領(lǐng)域培養(yǎng)了許多杰出人才，這其中既有中國(guó)海洋學(xué)界第一位在國(guó)內(nèi)獲得博士學(xué)位的研究生孫孚教授，也有卡爾•古斯塔夫•羅斯貝獎(jiǎng)?wù)芦@得者、美國(guó)夏成夷大學(xué)教授王斌。他們謹(jǐn)記文圣常院士的教誨，循著老師指引的方向，在浩瀚海洋中乘風(fēng)破浪、揚(yáng)帆遠(yuǎn)航。
（九三學(xué)社山東省委會(huì)）
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