近日，中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心吴立新院士团队联合国内多家科研单位，在《科学通报》发表《物理海洋十大前沿科学问题》。团队基于近百年物理海洋学的发展轨迹，从研究范式、时空尺度、界面互作三个维度，分析了当前物理海洋学面临的关键挑战，最终凝练提出十大前沿科学问题，为物理海洋学的研究与发展提供了重要指引。

这十大前沿科学问题分别为：跨尺度实时化全球海洋观测系统构建、超高分辨率全球海洋数值模式与海洋数字孪生系统发展、海洋中小尺度动力过程及其物质能量输运与气候效应、多尺度海气相互作用的机理与极端气候事件、复杂海底地形调控下的海洋能量物质循环、极地快速变化的关键过程与气候效应、深层海洋环流结构、成因与变异驱动机制、大洋热盐环流变化临界点关键过程与可预测性、复合胁迫作用下河口-近海系统的韧性调控、海洋动力过程对碳-氮-氧生物地球化学循环的影响。

 图1 实时化全球海洋观测系统

图2 数据与理论协同驱动的超高分辨率全球海洋数值模式 

图3 海洋中小尺度动力过程及其物质能量输运与气候效应

     图4 多尺度海气相互作用的机理与极端气候事件

图5 复杂海底地形调控下的海洋能量物质循环

图6 极地快速变化的关键过程

 图7 深海环流 

图8 大洋热盐环流变化的临界点

    图9 复合胁迫作用下河口-近海系统的韧性调控    

图10 海洋动力过程对碳-氮-氧生物地球化学循环的影响

以上问题覆盖了物理海洋学的主要研究范式、研究方向与基础理论问题。其中，部分问题有望在未来5-10年内借助技术实现突破，如超高分辨率全球海洋模式可依托量子计算与人工智能技术逐步完善；而海底流固耦合过程及其对气候系统的影响、海洋动力过程与生物地球化学循环的关系等问题，还需要长期研究才能取得显著进展。持续聚焦并深入攻关这些前沿问题，将极大拓展对全球海洋的认知边界，对推动物理海洋学的发展具有重要指导意义，也将为“关心海洋、认识海洋、经略海洋”提供坚实的科学支撑。

文章链接：Ten priorities for Physical Oceanography