关于“海浪-环流耦合”系列质疑与提问的回复

  作者:乔方利

  朋友告诉我《新语丝》自2014年8月28日刊登多篇文章涉及到本人,读后觉得有必要对相关情况进行澄清。首先感谢相关人员对本人的关注,但希望是建立在事实基础上的客观讨论,对于污蔑、谩骂甚至个别人的心怀叵测,相信大家能分辨清楚。

  以下按照时间先后顺序逐一说明。

  一、 关于8月28日樵瞧

  首先感谢关注,樵瞧在做评论之前查了一些资料,这一点特别值得赞赏。但我并不同意作者的以下两个观点:

  1、关于引用与评价

  樵瞧提到:文献中关于乔等的方案“语气都是中性的,说不上赞许,也说不上批评,即转述乔方利等作者自己声称的内容。但没有任何一篇专门开发(发展)海洋模型的论文称他们的海洋模型采用乔的理论(或称参数化方案)从而大大改善了模拟能力”。关于引用,首先举个例子如下:Babanin and Huas (2009, JPO,DOI: 10.1175/2009JPO4202.1)做如下引用“Qiao et al. (2004, 2008)introduced nonbreaking wave-induced stresses in ocean circulationmodels coupled with surface waves and achieved dramatic improvementsin predictions of the upper-ocean thermal structure and mixed layerdepth compared to the traditional mixing schemes”,“Experimentalapproximation (3) is also consistent with dependence implied by Qiaoet al. (2004, 2008), who introduced additional wave-induced turbulentmixing in ocean circulation models. The very significant advances inperformance of such models can be interpreted as an indirect supportof the experimental results and dependence (3) presented here”,不知上述引用是否算正面?需要指出,也有不同意我们观点的,认为我们高估了波浪的混合(Kantha et al, 2014, JGR),我们认为这篇文章与我们说的根本不是一回事。

  判断一项研究工作的根本应该是实践(实际应用)。以实际应用为例,较早应用我们方案在2006年(Lin, X et al, 2006, J. Geophys. Res.,doi:10.1029/2006JC003504),最近应用我们方案的是GFDL(Fan Y andStephen M. Griffies, 2014, JC, DOI: 10.1175/JCLI-D-13-00583.1)。两篇文章均发表在高级别杂志上,均有国际知名学者为共同作者。应用我们的方案后,海洋和气候模拟结果均有较显著改善,读者若有兴趣,可找来一读。

  2、关于JGR文章(doi:10.1002/jgrc.20250)的评价

  樵瞧把“so we conclude that the lack of this parameterization doesnot have an adverse impact on our results”翻译成“我们的结论是不用该参数方案对结果并没有不利的影响”,这个翻译不够准确,准确的翻译应该是“我们的结论是不用该参数方案对我们的结果没有不利的影响”,省略了第二个“我们的”而把“没有不利的影响”这个结论从作者一个模式扩大到普遍化的结果,可能有失对我们工作评价的公允。

  同意樵瞧所做的“谈不上震动”的表述。再次澄清本人没有说过、也不认同“震惊了中外物理海洋界”这种媒体式语言。任何一个严谨的科技工作者大概都不会认同这种口号式的表述,我本人也不例外。

  最后,被9月13日张一网认为樵瞧的文章是“寓褒于贬”,并被张谩骂,在此我不多作评价,相信读者们会有自己理性的判断。

  二、 9月13日张一网(以下简称张文)“乔方利‘震惊中外’的成果涉嫌伪造数据结果以及‘韩2式’代笔”,满篇谎言

  张文主要有两点指控:(1)乔方利等(2004)的文章中用了伪造的结果;(2)文章涉嫌代笔。9月29日其帖子也明确了这两个问题。

  1、 乔方利等2004年文章是否伪造结果

  张“同行”指控乔方利等(2004)的文章用了伪造的结果,认为波流耦合的模式不存在。如果张“同行”真是同行的话,应该会对海浪-环流耦合有基本的了解。“波流耦合数值模型顾名思义,就是能同时模拟海浪和海流演化动态的计算程序”,需要告知这位同行,这个概念是错的。我们以广泛接受的大气-海洋耦合为例,是指大气环流和海洋环流两个模式,这两个模式之间交换数据称之为耦合,不是一个程序同时计算大气和海洋。

  厘清了耦合这个概念,我们再来讨论海浪-环流耦合。早在上世纪90年代就有一些工作研究浪流耦合,但那些研究更多是侧重波浪的破碎,我们研究的关键点在于提出了非破碎波浪混合的表达式(也可称参数化方案),应用到海洋环流和气候模式中显示出较明显的改进。耦合就需要运行海浪和环流两个模式:一种方式是离线(off-line)耦合,另一种是在线(on-line)耦合。两种实现起来都没有明显的技术难度,我们两种方案均做过。如果张“同行”认真读过乔方利等(2004)的文章的话(图3a),或者对我们后续工作有关注,或者问过我们研究组的研究人员,张“同行”就没有理由睁着眼睛说瞎话了。认为耦合起来就是“国际大牛”,这样的判断出自“同行”令人汗颜。

  张“同行”一口咬定 “找不出任何一篇论文同时展示过波流耦合模拟的结果”,这与事实完全不符。我们组2013年在Journal of Geophysical Research的文章(Qiao et al. 2013, J. Geophys. Res. ,118, 4514-4524,doi:10.1002/jgrc.20327)因张“同行”对我们有偏见而视而不见没关系,但2014年的美国Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) 在Journal ofClimate 上发表的这方面文章(Fan and Griffies, 2014, J. Climate, 27,4752C4775. doi: 10.1175/JCLI-D-13-00583.1),张“同行”还是该看得见的。有的模式(如较广泛使用的FVCOM)5年前就已经包含海浪环流耦合模块,亦即,海浪和环流两个模式可以连在一起计算。张“同行”号称“本人与乔等同在海洋一所物理室”十余年,如此不了解本学科进展,炮制这种谎话连篇的材料,学术水平实在不敢恭维。至少在一口咬定之前,查一下GOOGLE SCHOLAR 有关这方面的工作也不是件难事。

  2、 文章涉嫌代笔

  张“同行”指控乔方利等(2004)的文章涉嫌代笔。关于这一点,即使从张“同行”充满扭曲和杜撰的描述中,有心的懂行读者也能判定我是否适合做第一作者。作为第一作者一般要满足3个条件:提出文章的构思、组织实施、完成初稿。我提出了整体构思、是这项研究工作的组织人,与我的研究小组里的同事和学生一起把这个结果做出来,从文章立意、实验设计到初稿写作与修改,我投入的时间和精力,张“同行”看不见(或者是故意视而不见)。既然你那么熟悉我们所,又是同行,那你根据你掌握的情况看谁应该是第一作者?张“同行”仅仅根据我的博士论文中没包括有关的工作而推断我不能在后来的研究中有拓宽,这样的逻辑是否缺乏说服力?张“同行”断言我之前没有开展过湍流和波浪研究,如果这位“同行”真是有心人的话,应该从我之前发表的文章中注意到本人做过相关工作(在回复10月5日李科声时再详述)。退一万步讲,原来没做过,做出来就是代笔?

  3、 其他

  文如其人,谩骂会使人高洁的品格变的猥琐,撒谎会使你更加丑陋,偏见会蒙蔽人的眼睛,妒忌会使你失去理性。摘录几段这位同行的话,请大家参考并思考:

  (1) 9月13日为马建鸣不平,当马建作为当事人出来澄清事实,张恼羞成怒,反过来质疑是否“够得上挂名为第六位作者的资格”,思维不能混乱至此吧?做人总有道德底线,不知这位张“同行”的底线在哪里?

  (2) “你说你在美国的导师受国家领导人邀请作为特邀专家参加国庆60周年庆典,那么在美国必定是名流大腕吧,那么给你推荐一份工作还不是小菜一碟”。这是张“同行”的思维。

  (3)“海洋一所在第5期气候变化模型预测比较项目中才作为中国的第5个单位参加,与这里质疑的事有一毛钱的关系吗?该国际项目有没有一个模型资格审查委员会?没有嘛。正因为如此,乔方利等人才敢又一次打出波流耦合模型的幌子”。请问这位同行,第五个单位谁排的名?没有审查委员会就可以胡来?要知道,全世界气候模式专家都可以下载所有的数据来仔细核查。

  (4)“对腐败零容忍”这种口号式的话我是不会讲的,张“同行”无需给我贴上如此高大上的标签,但对于腐败的处理一定会严格执行国家的法规。

  最后,我劝张“同行”不要因为自己心理不健康而写出如此不严谨的文章,嬉笑怒骂虽能吸引眼球,但没有实据的指控能站得住脚吗?另外,受你这样的文章伤害的恐怕还有《新语丝》。如果因为你这样毫无根据的谩骂、杜撰、泄私愤的文章而使该网站流失信用的话,实在是太不值得了。

  三、辛海子的“专业点评”太不专业

  湍流是一个非常艰难的研究领域,在“专业点评”之前确实需要好好读几本书,看一些文献。每个人知识面不一样,点评一个问题不能保证全部正确,但每一点都是错的点评我倒是第一次见到。张“同行”对此文推崇备至,在此也算是一并答复你了。

  文章起步就犯错,“本人认同张一网对Qiao_GRL2004的标题的翻译,即’――在一个全球海洋环流模型中的应用实例及其分布’”,以此开头让人觉得特别诡异。仔细分析就会注意到这个翻译中文不通,什么叫“及其分布”?正确翻译为“波致海洋上层混合的分布及其在一个全球环流模型中的应用”。一步走错,步步皆错。下面逐条分析。

  1、理论推导部分

  1.1用经验表达式作理论推导

  经典的湍流当然是无序的,经典的N-S方程所需要的仅是分子混合。我们的出发点是雷诺平均方程,简单地说,模式的空间分辨率不能分辨的运动需要作为混合项给出。海洋数值模式刚发展时分辨率约5度(500多公里),这时涡旋运动就需要作为环流的脉动,涡旋当然不是无序的。回到我们的海浪混合,虽然目前的环流模式分辨率已经很高,但仍然不能分辨波浪运动,因此把波浪运动作为脉动是理所当然的。要知道,湍流是个复杂问题,我们把波浪运动的表达式(式6)带入,是一种合理的选择。既然你认为粗糙,那就请给出一个精细的表达。科学总是不断前进的,如果辛海子先生给出了这样的表达,本人一定拜读。“混合强度随深度指数衰减这是一个非常粗糙的经验关系”,我倒是认为这是海洋中混合的基本特征,见现场观测结果(Huang et al, 2012,JGR,doi:10.1029/2011JC007806)。第一步没有考虑海洋层化影响,近期我们又向前推了一步(Yuan etal, 2013,SC)。“它抹杀掉了混合理论近70年的发展,代表的是退步而不是进步”,第一次知道我们的研究有如此威力,混合理论70年发展结果如果轻易被我们一篇文章“抹杀”,表明这70年的积累也太薄弱。仅是一篇文章而已,你用这个方案,模拟结果会好一些,不用这个方案也照常写文章。我经常告诫自己,别太把自己当根葱,共勉共勉。

  1.2 波数谱表达方式

  表达为波数谱绝非故弄玄虚。我们也给出了单波的表达式(Qiao et al,2010, OD),但是由于不同的波数所对应的谐波随深度衰减速度不同,近海面风浪混合作用大,而30米以深则涌浪混合作用大,因此必须用波浪谱模式(考虑各种波)才能给出更合理的结果。

  1.3运动时空尺度分解

  公式(1)表示把运动(包含温度、盐度)分解为平均运动和脉动,公式(2)则表示脉动分为“经典”的脉动项和“海浪致”脉动项之和,并未分成3种时空尺度。厘清了这个概念,我想以下问题自然就清楚了。

  1.4湍流脉动量竟与雷诺平均量胡乱划等号

  这个问题是1.3的自然延伸。

  2、 系数取值问题

  系数ALPHA来源于式(10)。取湍流的混合长度正比于微团波运动的位移(若取等于,则ALPHA=1)。据我了解,目前湍流的闭合都带有系列参数(如世界上广泛应用的Mellor-Yamada湍闭合模型就包含5个常数),我们的模型仅仅包含一个参数ALPHA,而且即使ALPHA取1.0,也会得到很好的结果。如果用实际观测来拟合这个系数会更合理。

  3、 对比模型的结果

  你无意中提到了海洋模式的一个大问题,平时大家很少涉及,也可以称为心照不宣吧。第一,模型结果误差5-6度是否属实?属实。科学研究的一个重要特征就是可验证,不需太难你就可以建立一个全球模式(区域模式复杂些,需要边界),做一做你就知道结果了。大家在读文章的时候,可能注意到偏差都不大,那是人为调的,偏差大了不能发表,就人为去调,比如增加混合,改变强迫场等等。可以调但不能伪造数据是数模的底线。我们发展的浪致混合,就是不需要去人为调模式,把浪致混合加进去,结果就与实际非常接近了,这是整个研究的核心点与亮点。第二,我们绝非找了一个很差的环流模式,来表明自己的研究成果出色。我们进行了系列海洋环流模式的数值实验,结果大同小异,包括ROMS(Wang et al, 2010, JGR, doi:10.1029/2009JC005856)、MOM4(Shu et al,2011, OM, doi:10.1016/j.ocemod.2011.07.005)、POP(Huang et al, 2012, JGR,doi:10.1029/2012JC007892)和NEMO(文章准备中)等国际著名海洋环流模式。第三,你提到IPCC气候报告,你若去深入分析这些气候模式会使你改变看法。要知道,SST模拟比海洋季节温跃层附近的温度模拟要容易,最新的CMIP5中有的气候模式SST模拟偏差会超过5度,多模式平均(正负互相抵消)就是另一回事了。

  4、 对前人相关研究的进展缺乏了解和关注

  波浪破碎会产生混合,但其作用很小,因此虽有很多文献,一直没有引起海洋和气候数模研究群体的关注。我们提出非破碎波致混合,近20年来鲜有提及,这是我们一直面临的提问:为何其他人没有去做?非破碎不应该产生混合等等问题一直伴随着我们的研究。“事实上有关波浪诱导的混合,前人已经有大量的观测研究和数值模拟研究”,既然辛海子先生提到有大量研究,还望赐教。

  5、 专业评论之外的话

  (1)辛海子先生提到“实话说,我当时并没有看过他们的杰作”。其实,更严谨一些也许会更好。哪个学科都可能产生点新结果,不足为奇,物理海洋亦然。我甚至觉得,将来我们国家会出现越来越多能产生一定影响的科研成果,这是好事,大可不必听到就认为是假的。所谓“强力反弹”,我觉得只是一些正常的解释而已。导弹也好、鸟铳也罢,还是要看实际效果,如果鸟铳能把核弹头打过太平洋,也挺好,你说呢?

  (2)“通讯简报类的期刊,相对于全要素的(full length)正规期刊,该刊对于不诚实的学者来说更有隙可乘”,还可以有这样的想法!我们在GRL发过几篇文章,感觉比全文的JGR要难。“文章短就有隙可乘”这样的想法我未曾有过。要知道,围绕波致混合,我们在海洋类不错的国际期刊发表数十篇长文,如何去伪造?

  (3)最后回到你的第二部分。同意2.1,你对此有很清晰的认识;2.2不敢苟同,见具体意见回复;3.1前一句正确,后一句反映出你可能对海洋与气候数值模式可能不太熟悉。

  四、10月5日李科声“伪造前期研究成果”,简直荒唐

  既然是“理科生”,就需要有查找文献的基本科研素养。我可以明确告诉你:此论文有假包换。没搞明白就去网站乱说,受过科学训练的人行为方式竟如此荒唐,简直无语。

  五、10月5日诺斯比波,太过肤浅

  1、关于2010年文章(OD)

  “从论文内容看,乔方利的研发工作似乎离发布一个有实质功能的波流相互作用模型还有一段距离。该文谈的是思路,如何耦合”。还好,你用了一个“似乎”,拿不准吧?你若能读懂英文,Qiao et al (2010, OD, DOI10.1007/s10236-010-0326-y)不是给出思路,而是完整给出方案,而且对该方案进行了系统验证。为何用initial?这是和审稿人评审-答辩形成的。没有提及海浪,那是因为单独海浪已经没有什么要说的了,我们强调波致混合,当然就分析混合的时空分布以及混合在混流中的作用。

  2、韩国学者2005年发表了一篇论文

  要说明什么呢?韩国学者发表论文,很好啊。韩国学者描述海浪,我们就需要跟着?

  3、关于内部人爆料

  还是要找明白人去问更好。我们仅能玩转POM?那么,我们关于MOM4, ROMS,POP,NEMO,HIM等的结果你给做出来的?!气候模式比海洋模式复杂多少倍,我们不仅发表了气候模式改进的系列文章,而且向第五次国际气候模式对比计划CMIP5提交了模式结果,任何人都可通过网络下载,也许你的“咸猪手”可以调整几千年的序列。

  分5个方面回应了各位的关切,清者自清、浊者自浊。我深爱着所从事的科研工作,对于能够开展波浪在环流中的关键作用研究也引以为豪。湍流是一个非常艰难的研究领域,目前仍有很多问题困扰着我,但肯定不是个别别有用心的人所能理解的。

  由于本人精力有限,对于此类文章,恕以后不再一一回复。

(XYS20141012)

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