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1、一、项目名称：热带西太平洋海洋环流结构、变异及气候效应二、提名者及提名意见：提名专家1（责任专家）：吴立新，中国海洋大学、中科院院士、物理海洋学提名意见1：胡敦欣院士及其团队自上世纪80年代起即前瞻性地将深海大洋、尤其是作为我国门户的西太平洋作为研究重点，取得了一系列突破性研究成果，持续引领了我国西太平洋海洋环流与气候研究。其中一项代表性的著名成果，即是通过在热带西太平洋开展多年、大量的海上科学考察，率先发现了棉兰老潜流、吕宋潜流和北赤道潜流，揭示了热带西太平洋次表层潜流系统，改变了以往二维环流结构的传统认识，将西太平洋环流研究由二维推进到三维研究阶段，开辟了国际西太平洋海洋环流领域的全新方向
2、，是西太平洋海洋环流领域的一项里程碑式进展。经过30多年的持续探索，该团队在潜流的多尺度变异和动力学机制、气候效应等诸多方面取得了系统性的研究成果。自2010年以来，该团队在水流湍急、地形陡峭的深海潜标观测“禁区”成功实现6100米深海测流潜标的连续布放和回收，取得了持续多年的、前所未有的宝贵科学数据，开启了我国西太平洋潜标观测的新时代。在菲律宾以东首次直接、连续观测到棉兰老潜流和吕宋潜流，夯实了其三支潜流的发现，同时揭示了这些潜流强烈的季节内振荡等新特征及其机制。三支潜流的发现和持续观测研究得到了国内外同行的广泛认可和引用。在上述广泛认可的科学基础上，胡敦欣院士领衔国内外科学家于2010年成
3、功发起我国海洋领域第一项国际合作计划“西北太平洋海洋环流与气候实验-NPOCE”，继续引领国际西太平洋海洋环流与气候研究。因此，胡敦欣院士及其团队的这一开创性科研成果具有极高科学价值和重要推动意义，本人特郑重推荐该团队申报国家自然科学奖！提名专家2：穆穆、复旦大学、中科院院士、动力气象学提名意见2：胡敦欣院士是国际海洋环流与气候研究领域的著名学者，在西太平洋海洋环流及其气候效应研究方面取得了一系列重要成果，尤其是领导其团队发现了棉兰老潜流、吕宋潜流和北赤道潜流三支深海反向潜流，从根本上改变了对于西太平洋海洋环流基本结构的传统认识。三支潜流的发现如同发现高低层大气环流反向一样，具有地球流体学普适
4、性科学意义，是一项基础性和突破性的研究成果。自上世纪80年代以来，胡敦欣院士团队在我国率先并持续开展西太平洋海洋环流及其气候效应研究，较早揭示了热带太平洋西边界流通过热输送机制对中国气候的影响，开创性地利用西太平洋暖池热含量来成功预测南海夏季风爆发，奠定了胡敦欣院士团队在西太平洋海洋环流及其气候效应研究领域的重要国际地位。基于上述科研成果，胡敦欣院士近年来领衔发起的“西北太平洋海洋环流与气候实验-NPOCE”国际合作计划联合该领域的国际研究力量，在西太平洋海洋环流的观测和气候效应研究方面取得了令人瞩目的成就。NPOCE国际合作计划也被纳入世界气候研究计划WCRP/CLIVAR的主要内容，为我国
5、和国际海洋与气候研究做出了突出贡献。最近，胡敦欣院士领衔在Nature杂志发表的太平洋西边界流及其气候效应的述评文章不仅全面评述了西太平洋海洋环流与气候领域的进展和未来展望，也象征着以胡敦欣院士为代表的中国海洋科学家在国际海洋环流与气候领域取得的成就获得国际认可。鉴于上述内容，本人特郑重推荐该团队参选国家自然科学奖申报！提名专家3：焦念志、厦门大学、中科院院士、海洋生物学提名意见3： 胡敦欣院士长期从事西太平洋海洋环流与气候研究，自上世纪80年代以来一直致力于通过现场观测揭示西太平洋的物理现象、变化规律及其对气候的影响，取得了诸多突破性成果。上世纪80到90年代发现了棉兰老潜流、吕宋潜流和北赤
6、道潜流3支潜流，改变了人类对西太平洋海洋环流总体框架的认识，是半个多世纪以来有关西太平洋环流的重大发现。30多年来，胡敦欣院士团队一直活跃在西太平洋海洋环流与气候研究前沿，在对西太平洋环流的直接观测、数值模拟和动力学机制理解及其对气候的影响研究方面不断取得新成果。率先在地形复杂的热带太平洋西边界流区开展深海潜标观测，开创了我国西太平洋潜标连续成功观测的新局面，据此揭示了西太平洋海洋环流的多尺度变化规律和对季风活动的影响。这些成果在国际海洋和气候研究领域产生了广泛影响，对西太平洋生物和化学过程研究也具有重要启示。胡敦欣院士多年来一直积极推动国际合作和多学科交叉研究。2010年，领衔发起 “西北太
7、平洋海洋环流与气候实验-NPOCE” 国际合作计划，并被联合国CLIVAR/WCRP计划正式批准，8个国家19个研究机构积极参与该计划，彰显了中国在西太平洋环流与气候研究领域的国际优势地位。2014年，又推动生物地球化学研究加入NPOCE合作计划，进一步推进了西太平洋多学科交叉研究。 胡敦欣院士团队的长期持续努力取得了杰出成就，确立了我国在西太平洋海洋环流与气候研究方面的引领地位。本人郑重推荐胡敦欣院士及其团队申报国家自然科学奖！三、项目简介：西太平洋是我国从近海进入大洋的门户。长期以来，人们对热带西太平洋海洋环流结构的认识一直停留在二维阶段，对环流变异及其气候效应知之甚少。针对这一基础性科学
8、问题，该团队潜心耕耘西太平洋环流研究30余年，开展了一系列大规模科学观测考察研究，取得了诸多研究成果，其中具突破性成果如下：1、热带西太平洋次表层环流的发现（代表性论文1-3）基于1986-1990年考察取得的海洋温盐深剖面仪观测数据，发现在西太平洋上层海流之下存在反向流动的三支潜流：棉兰老潜流（MUC）、吕宋潜流（LUC）和北赤道潜流（NEUC），并命名了其中的棉兰老潜流和北赤道潜流。2、次表层环流的系统结构与变异规律（代表性论文4-6）根据大量自主科学考察资料，揭示了西太平洋次表层环流的系统结构。发现棉兰老潜流和吕宋潜流分别携带源于南、北半球中高纬度的海水交汇后向东形成北赤道潜流，指出次表
9、层环流在南北半球和热带-副热带水交换中发挥着重要作用，提出了该海域潜流的形成机理。自2010年始，在水深、流急、地形陡峭、一向被视为潜标测流“禁区”的菲律宾海沟，连续成功实现6100米测流潜标的布放和回收，取得了长达4年的宝贵科学数据，国内外尚属首次，直接观测到了棉兰老潜流；同样在吕宋岛以东通过深海潜标也直接观测到吕宋潜流，揭示棉兰老潜流和吕宋潜流具有强烈的季节内变异规律和机制，开启我国西太平洋潜标观测研究新时代。3、热带西太平洋海洋环流的气候效应（代表性论文1、7-8）热带西太平洋环流输送热量和中高纬度水团，调控暖池热收支，进而对全球气候（ENSO）、东亚季风等具有重要影响。基于长期热带西太
10、平洋环流的研究积累，指出暖池热含量与南海夏季风爆发时间具有密切关系，提出南海夏季风爆发的海洋指数，可提前6个月预测南海夏季风爆发早晚。次表层环流的发现，是上世纪50年代初以来有关西太平洋环流的重大发现，也是中国人首次在大洋发现并命名洋流。该发现改变了以往有关该海域二维环流结构的传统认识，将西太平洋环流研究由二维推进到三维研究阶段，具有重要科学意义。次表层环流变异规律与动力学机制的强化观测研究是近10年来在热带西太平洋海域取得又一突破性成果。上述研究成果，三支潜流的发现得到了国内外同行的广泛认可和引用。如，国际著名海洋学家E. Firing、S. Wijffels、Y. Kashino等先后明确
11、指出，Hu and Cui (1991)、Hu et al. (1991)发现和命名了棉兰老潜流；西太平洋海洋环流世界著名专家B. Qiu等也确认Hu and Cui (1991) 和 Wang et al. (1998) 发现和命名了MUC及其与LUC交汇后向东形成的北赤道潜流（NEUC）。Scripps海洋研究所D. Rudnick也认可大洋滑翔机观测的平均流速和标准偏差与潜标观测结果比较吻合。B. Qiu等也确认Hu and Cui (1991) 和 Wang et al. (1998) 发现和命名了MUC及其与LUC交汇后向东形成的北赤道潜流（NEUC）。该项目是我国海洋学研究由近海挺
12、进大洋过程的代表性成果，是中国在西太平洋环流研究由跟踪向引领转变的重要基础。基于在西太海洋环流国际公认科学成果，2010年，项目第一完成人胡敦欣领导国内外专家发起的由8个国家参加的“西北太平洋海洋环流与气候实验-NPOCE”国际合作计划获CLIVAR/WCRP批准、启动；鉴于NPOCE国际合作计划的发展他又受邀Nature于2015年领衔国内外专家在Nature杂志发表题为Pacific Western Boundary Currents and Their Roles in Climate的述评文章，这是该杂志发表的第一篇有关太平洋海洋环流的述评文章。上述结果进一步确立了我国在西太平洋海洋环
13、流研究方面的国际引领地位，从而实现了我国在西太平洋环流研究上从跟踪到领跑的历史性跨越。四、客观评价：（1）热带西太平洋次表层环流的发现基于1986-1990年考察取得的海洋水文观测数据和地转计算，发现在表层海流之下存在反向流动的三支潜流，并将两支命名为棉兰老潜流（MUC）和北赤道潜流（NEUC）。棉兰老潜流等3支潜流的发现，是项目组成员第一次在大洋发现并命名洋流。得到国内外知名海洋学家的认可。例如，国际著名海洋学家E. Firing和S. Wijffels在论文中评论到，“根据三个航次沿7.5N的年平均断面，Hu et al. (1991) 在棉兰老海流离岸区域，得出多个次表层北向流核，他们将
14、这支北向流命名为棉兰老潜流“on three October cruises along 7o30N in 1987, 1988 and 1989, Hu et al. 1991observed multiple subsurface northward velocity cores offshore of the MC, which they termed the Mindanao Undercurrent.” 。在Y. Kashino的论文中，棉兰老潜流是位于棉兰老以东300米深度以下的一支北向流，由Hu et al.1991最先报道的，“The MUC, which is thought
15、 to flow northward below a depth of 300 m east of Mindanao, was first reported by Hu et al. 1991. ”。关于NEUC的命名，B. Qiu在论文中认为根据多个沿着130E的水文调查资料，Wang et al. 1998采用NEUC的名字来描述北赤道流之下的东向海流，“Using the multiple hydrographic surveys along 130E, Wang et al. 1998 adopted the name of NEUC to describe the eastward
16、flow beneath the NEC.”。R. Lien认为早期研究描述出一支位于吕宋岛以东黑潮之下的南向流，“Earlier studies describe a southward flowing current beneath the Kuroshio east of Luzon Islandthe Luzon Undercurrent (LUC; Hu and Cui, 1991; Qu et al., 1997; Hu et al., 2013).”（2）次表层环流的系统结构与变异规律发现棉兰老潜流和吕宋潜流分别携带起源于南北半球中高纬度的海水交汇后向东流入北赤道潜流，在南北半球
17、和不同纬度之间的水交换中发挥着重要作用。三支潜流的这种关系，是该团队第一次提出的。得到国际同行的认同。B. Qiu在论文中提到，吕宋潜流与棉兰老潜流会合，形成向东的北赤道流之下的北赤道潜流，“The convergent LUC and MUC are believed to form the eastward North Equatorial Undercurrent (NEUC) underneath the NEC (e.g., Hu and Cui 1991; Wang et al. 1998; Wang et al. 2015).”为深入研究这三支潜流，项目组成员在2010年首次成功
18、实现6100米测流潜标的布放，持续数年回收和布放，首次直接、连续观测到棉兰老潜流和吕宋潜流，获取潜流的连续观测时间序列，并揭示其强烈季节内震荡等新特征，得到国际同行的认可。例如，T. Chiang的论文评论到，通过直接测流资料分析研究，Hu et al. 2013认为吕宋潜流中心约位于650米，主要表现为7080天的季节内变化；根据位于127E，8N的次表层潜标，Zhang et al. 2014认为棉兰老潜流位于600米以下具有6080天的季节内变化，“By analyzing acoustic Doppler current profile data, Hu et al. 2013 rep
19、orted that the LUC is centered at about 650 m and dominated by intraseasonal variability of 7080 days.”；“By a subsurface mooring at 127E, 8N, Zhang et al. 2014 reported that the northward flow (MUC) is observed below 600 m with intraseasonal variability of 6080 days.”。另外D. Rudnick等在热带西太平洋海域通过水下滑翔机观测
20、棉兰老海流/潜流，他们把本团队进行的潜标观测作为其水下滑翔机观测的检验标准，认为水下滑翔机观测的平均流速和标准偏差与潜标观测结果吻合，“Glider-observed mean velocity and standard deviation compare favorably to observations by a single mooring with an ADCP, located at 8N, 127.3E from 2010 to 2012 (Zhang et al., 2014).”。（3）热带西太平洋海洋环流的气候效应热带西太平洋环流（特别是西边界流）输送热量和中高纬度水团，调
21、控暖池热收支，进而对全球气候（ENSO）、东亚季风等具有重要影响。基于长期热带西太平洋环流的研究积累，指出暖池热含量与南海夏季风爆发时间具有密切关系，提出南海夏季风爆发的海洋指数，对研究全球和区域气候具有重要意义，得到国内外同行的认可。例如，祝从文等认为Feng and Hu（2014）发现西太平洋暖池热含量与南海夏季风爆发时间的年代际变化具有密切关系，“The heat content in the western Pacific warm pool has also been found to be significantly correlated with the interdecada
22、l changes in the timing of the SCSSM onset (Feng and Hu 2014).”。Archer等认为西边界流是全球海洋环流最强部分，其极向热量输送，再通过强烈的海气相互作用将热量输送到中高纬度，影响全球热量收支，“Western boundary current (WBCs) are the most energetic component of the global ocean circulation. At the large scale, they transport warm tropical waters poleward, releas
23、ing heat to the midlatitudes via strong air-sea heat fluxes, which impacts the global heat budget (Hu et al., 2015)”。总之，热带西太平洋3支潜流的发现是我国海洋学研究由近海挺进大洋过程中的代表性成果，也是中国在西太平洋环流研究领域由跟踪向引领转变的重要基础。2010年，胡敦欣领导国内外专家发起的由8个国家参加的“西北太平洋海洋环流与气候实验-NPOCE”国际合作计划正式启动，2015年他又领衔国内外17位专家在Nature杂志上发表题为“太平洋西边界流及其气候效应-Pacific
24、 Western Boundary Currents and Their Roles in Climate”评述文章，这是该杂志发表的第一篇有关太平洋海洋环流研究的述评文章。由此确立了我国目前在西太平洋海洋环流研究方面的引领地位，实现了我国在西太环流研究上从跟踪到领跑的跨越。五、代表性论文专著目录：1. Hu, D. and M. Cui (1991): The western boundary current of the Pacific and its role in climate. Chin. J. Oceanol. Limnol., 9(1): 1-14.2. Hu, D. X.,
25、Cui, M. C., Qu, T. D., & Li, Y. X. (1991). A subsurface northward current off Mindanao identified by dynamic calculation.Oceanography of Asian Marginal Seas,54, 359-365. 3. Wang, F., Hu, D. and Bai, H. (1998), Western boundary undercurrents east of the Philippines, Proceedings of the 4th Pacific Oce
26、an Remote Sensing Conference (PORSEC), Qingdao, China, July 28-31, 551-556. 4. Wang, F., N. Zang, Y. Li, and D. Hu (2015): On the subsurface countercurrents in the Philippine Sea, J. Geophys. Res., 120(1): 131-144. 5. Hu, D., S. Hu, L. Wu, L. Li, L. Zhang, X. Diao, Z. Chen, Y. Li, F. Wang, and D. Yu
27、an (2013): Direct Measurements of the Luzon Undercurrent, Journal of Physical Oceanography, 43(7), 1417-1425. 6. Zhang, L. L., D. X. Hu, S. J. Hu, F. Wang, F. J. Wang and D. L. Yuan (2014). Mindanao Current/Undercurrent measured by a subsurface mooring. J. Geophys. Res., 119: 36173628. 7. Feng, J.,
28、and D. Hu (2014). How much does heat content of the western tropical Pacific Ocean modulate the South China Sea summer monsoon onset in the last four decades? J.Geophys.Res., 119(7): 40294044. 8. Hu, D., L. Wu, W. Cai, A. Gupta, A. Ganachaud, B. Qiu, A. Gordon, X. Lin, Z. Chen, S. Hu, G. Wang, Q. Wa
29、ng, J. Sprintall, T. Qu, Y. Kashino, F. Wang, and W. Kessler (2015): Pacific western boundary currents and their roles in climate, Nature, 522 (7556), 299-308.六、主要完成人情况：1. 胡敦欣，排名第一，行政职务：无，研究员，工作单位：中国科学院海洋研究所，完成单位：中国科学院海洋研究所对本项目贡献：（1）发现三支潜流，并命名棉兰老潜流，作为第二作者命名北赤道潜流。（2）合作研究潜流来源及相互关系。（3）棉兰老潜流和吕宋潜流的直接观测研究
30、。（4）合作完成南海夏季风爆发与西太暖池热含量之间的关系。2. 王凡，排名第二，行政职务：所长，研究员，工作单位：中国科学院海洋研究所，完成单位：中国科学院海洋研究所对本项目贡献：（1）命名北赤道潜流。（2）揭示次表层海流的来源及其相互关系。（3）合作完成棉兰老潜流和吕宋潜流的直接观测研究。3. 张林林，排名第三，行政职务：无，研究员，工作单位：中国科学院海洋研究所，完成单位：中国科学院海洋研究所对本项目贡献：（1）多次担任西太平洋科考队长，负责深海潜标观测工作。（2）获取棉兰老潜流、吕宋潜流和北赤道潜流直接连续观测数据，揭示棉兰老潜流季节内变异规律及其机制。4. 胡石建，排名第四，行政职务：
31、无，副研究员，工作单位：中国科学院海洋研究所，完成单位：中国科学院海洋研究所对本项目贡献：（1）主要骨干参加西太海上潜标投放回收工作，分析观测数据，揭示吕宋潜流季节内变异规律与物理机制。（2）合作完成热带太平洋西边界流及其气候效应研究论文，揭示热带西太平洋环流低频变异规律。5. 王庆业，排名第五，行政职务：无，研究员，工作单位：中国科学院海洋研究所，完成单位：中国科学院海洋研究所对本项目贡献：（1）合作完成热带太平洋西边界流及其气候效应研究论文，揭示热带西太平洋环流低频变异规律。七、完成人合作关系说明：1995年，王凡到中国科学院海洋研究所胡敦欣课题组从事博士后研究工作，两人就热带西太平洋环流
32、及其动力学机制等开展相关研究。2009年，张林林已在中国科学院海洋研究所工作，在国家基金委重大基金和中国科学院先导科技专项资助下，他任2010年冬季、2011年夏季、2012年冬季和2015年冬季西太平洋考察航次队长，整体负责航次实施，特别是6100米深海潜标的设计、布放和回收等工作，与胡敦欣、王凡、胡石建等合作完成关于棉兰老海流/棉兰老潜流以及吕宋潜流垂直结构及其季节内变异规律的研究论文。2008年，胡石建到中国科学院海洋研究所胡敦欣课题组攻读硕士、博士学位，2010年和2011年参加热带西太平洋调查航次，获取直接测流资料，结合其它资料，与胡敦欣、王凡、张林林等合作完成关于吕宋潜流直接观测的研究论文，揭示吕宋潜流的一些新特征；与胡敦欣、王庆业、王凡等合作在Nature杂志发表关于热带太平洋西边界流及其气候效应研究论文。2002-2006年期间，王庆业到中国科学院海洋研究所胡敦欣课题组攻读博士学位，2011年在中国科学院海洋研究所工作，参加多个热带西太平洋调查航次，获取直接测流资料，与胡敦欣、胡石建、王凡等合作在Nature杂志发表关于热带太平洋西边界流及其气候效应研究论文。