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他是我國海浪學科的開拓者之一,也是我國海洋教育事業的推動者。他一生矢志深藍,探索不已,先后提出普遍風浪譜、涌浪譜、理論風浪譜等一系列創新理論,具有重大應用價值;他著的《海浪原理》,是世界上第一部關于海浪理論的專著,至今仍為全球五大海浪專著之一;他建立的海浪計算方法,被列入交通部港口工程技術規范,結束了我國港口建設的有關規范長期依賴外國方法的狀況;他投身中國海洋科教事業60余年,淡泊名利、獎掖后學,桃李滿天下。
他就是我國著名物理海洋學家、中國科學院院士、中國海洋大學教授文圣常。
一
1921年,文圣常出生在河南省光山縣磚橋鎮的一個知識分子家庭。他自幼勤奮好學,在文氏祠堂接受啟蒙教育,后來進入小學、中學繼續學習。抗日戰爭全面爆發后,文圣常開始了顛沛流離的求學生涯,先后在河南潢川初級中學、湖北宜昌中學和湖北聯合中學恩施高中分校學習,1940年考入遷至四川樂山的武漢大學機械工程系。畢業后,文圣常在成都航空委員會第八、第十一飛機修理廠,國民黨空軍空運103中隊任職。這期間,他參加了赴美國航空機械學校短期進修的選拔考試,并被錄取。
1946年初,文圣常登上了開往美國的輪船。行駛在浩瀚的大海中,海浪的沖擊令幾千噸重的輪船像紙船似的隨波顛簸,搖擺不定。文圣常感受到大海蘊藏的無窮力量,被深深震撼了。當時他想,要是能設計出一種裝置,把海浪取之不盡、用之不竭的能量有效利用起來,那該多好!由此,他與海浪研究結下了不解之緣。
在美國期間,除了努力學習航空機械專業知識外,文圣常利用業余時間,查閱了大量關于海浪的文獻資料,并積極思考開發利用海浪能量的方法。1947 年,文圣常學成回國。他結合自己的動力機械知識,研究設計出一種簡單的利用海浪能量的動力裝置,這一裝置幾經改進,先后在嘉陵江畔、北戴河海邊、青島匯泉灣試驗。這是我國學者最早進行海浪能量利用的試驗。文圣常結合這一系列試驗成果寫成了論文《利用海洋動力的一個建議》,發表在《機械工程學報》上。
1953 年,應著名物理海洋學家赫崇本教授的邀請,文圣常來到位于青島的山東大學(中國海洋大學前身)海洋系工作,著力于海洋研究。在這里,文圣常將研究方向瞄準海洋學科的國際前沿,取得了一個又一個開創性的海浪科研成果。
二
20 世紀 50 年代初,我國的海浪研究剛剛起步。1953年,地球物理學家趙九章在青島小麥島設置了我國第一個海浪觀測站。當時,國際上有兩種比較盛行的海浪研究方法——“能量平衡法”和“譜法”,但這兩種方法多限于海浪充分成長狀態,沒有考慮到海浪成長過程中的譜型形式。文圣常首次將這兩種研究方法結合起來,研究海浪成長的全過程,開辟了海浪研究的新途徑。
結合自己的研究和思考,文圣常從能量平衡的觀點出發,推導出可用以描述風浪成長全過程的普遍風浪譜,并撰寫了論文《普遍風浪譜及其應用》。在涌浪研究中,由于“能量平衡法”和“譜法”都是以半經驗的方法來計算涌浪的波高和周期,并以空氣阻力來解釋能量消耗,沒有考慮渦動影響,文圣常基于渦動和繞射的作用加以研究,寫出了論文《涌浪譜》。該論文不僅提出了涌浪譜的計算方法,還考慮到臺風區是圓形的特點,給出對應的計算方法。經趙九章、赫崇本二位教授推薦,這兩篇論文于1960年在《中國科學》上以英文發表,受到國內外的高度重視,被譽為“文氏風浪譜”。這兩篇論文還被譯成俄文,收錄到當時蘇聯著名海洋學家克雷洛夫編著的《風浪》論文集中。
在上世紀50年代末,雖然國際上的學者們提出了種種關于海浪的理論,但由于海浪現象的復雜性,這些理論在概念和計算方法上,存在較大差異,有些甚至是矛盾的,并且文獻也很分散。為此,文圣常撰寫了《海浪原理》一書,于1962年出版。該書是世界上第一部關于海浪理論的專著,系統地介紹了海浪研究的最新發現和計算原理,比美國同類型的專著早了兩年。該書至今仍為全球五大海浪專著之一。
三
1965年到1966 年間,文圣常主持了國家科委海洋組海浪預報方法研究組的技術工作。充分結合我國的海域特點,他所提出的海浪計算方法精度較高,使用較方便,在國內得到廣泛的應用。上世紀70 年代后期,我國沿海城市在建設發展中,迫切需要近岸工程設計和管理標準。文圣常提出的海浪計算方法被列入中華人民共和國交通部《港口工程技術規范》第二篇(水文)的第一冊《海港水文》中。該規范于1978年出版,從而結束了我國在有關規范中長期依賴國外方法的狀況。該項成果于1985年獲國家科技進步獎二等獎。
上世紀80年代,國際海浪學界依然盛行用經驗的方法研究風浪譜理論,具有主觀性和不確定性。為了彌補這一缺憾,文圣常首次在國際上采用解析的方法導出了風浪頻譜和方向譜,并通過在譜形中引入一個參量“尖度因子”,推導出了理論風浪譜。他所提出的風浪譜能夠對風浪隨風速、風時、風區、水域的變化進行較系統的描述,還可以利用有效的參量描述譜形,便于應用。此項研究進一步發展了海浪理論,達到國際先進水平,曾獲國家自然科學獎和國家教委科技進步獎。
在上世紀80 年代末 90 年代初,文圣常承擔了國家“七五”“八五”“九五”計劃的重點科技攻關項目。1986年至1995年間,文圣常承擔國家重大科技攻關項目中的海浪數值預報方法研究,提出了我國自主創新的混合型海浪數值預報模式。此項成果不僅被國家有關預報部門使用,還應用于遠洋航行的臺風防避系統及一部分海洋環境評價工作中,獲國家“七五”科技攻關重大成果獎、國家“八五”科技攻關重大成果獎,聯合國技術信息促進系統中國國家分部“發明創新科技之星獎 ”,并獲“國家教委科技進步一等獎”“國家科技進步三等獎”。由于在“七五”“八五”攻關中的突出成績,他被授予“七五”有突出貢獻者、“八五”先進個人稱號。經國務院批準,文圣常自1990年7月起終生享受政府特殊津貼,1993年當選中國科學院院士。
四
20世紀的最后10年,年逾古稀的文圣常承擔起“近岸帶災害性動力環境的數值模擬和優化評估技術研究”專題,并親自參與該專題“近岸帶浪、流、水位聯合計算方法研究”。他提出的新的譜方法研究,其譜結構的可靠性、模式性能覆蓋范圍、改進的可行性等方面,都優于當時世界上盛行的第三代海浪模式。
在海浪理論和應用研究之外,文圣常在我國海洋教育事業上也做出了卓越貢獻。除了《海浪原理》,他還編著了《海浪理論與計算原理》《海浪學》《液體波動原理》《圖解與近似計算》《海洋近岸工程》等一系列具有我國特色的物理海洋學專著與教材,對促進我國海浪研究的發展、培養海洋科技人才起了重要作用。中國海洋大學也成為國務院學位委員會首批批準的具有學士、碩士、博士學位授予權的單位。文圣常所主持的物理海洋學科被列為全國重點學科,還被批準為博士后流動站。
67年來,文圣常培養了眾多海洋高水平人才,可謂桃李滿天下。如今,他的許多學生都活躍在國際海洋科技的前沿,如國際知名大氣科學和海洋科學學者、卡爾·古斯塔夫·羅斯貝獎章獲得者王斌教授,我國海洋學科第一位在國內獲得博士學位的孫孚教授等,皆出自文圣常門下。
文圣常經常說,中國要搞海洋研究,首先要培養海洋科技人才,大學的首要任務就是培養人才。2000年,他榮獲1999年度“何梁何利基金科學與技術進步獎”,獲得的20萬港幣獎金一分不留,全部捐給了祖國的教育事業。其中,一半捐給了他從事半個世紀教學生涯的中國海洋大學,以“文苑獎學金”的名義獎勵優秀學子;一半捐給了他的家鄉河南省光山縣磚橋鎮,建設海洋希望教學樓。獎學金和教學樓,均拒絕了以他個人名字命名。
這就是文圣常,為我國乃至世界海洋事業做出了卓越貢獻,卻永遠那么謙虛和淡泊。2011年,在他90歲生日之際,學校特意舉行了一場充滿溫情的師生座談會,他說:“許多人問我取得成功的經驗有哪些,我并無什么經驗可談,唯獨信仰愛國主義和追求科學精神,牢牢樹立健康正確的價值觀,這是我畢生獻身于祖國海洋事業的力量源泉!”
如今已近期頤之年,文圣常依然關注國際海浪學研究的最前沿,為建設海洋強國,奉獻著全部的光和熱。