今夏，台风“巴威”与“白海豚”接连影响我国多个地区，引发极端天气，严重冲击了生产生活秩序，台风的预报也成为大家关注的话题。德州籍科学家、自然资源部第一海洋研究所研究员、博士生导师乔方利带领团队建立第三代台风模式，全面超越美国十年攻坚目标，实现我国台风预报能力的代际跨越。

台风或飓风（西北太平洋生成的称为台风，大西洋和东北太平洋生成的称为飓风）是全球破坏力最强的自然灾害之一。每年全球约有10亿人口遭受台风灾害影响，造成的年均经济损失达10000亿元人民币，占全球自然灾害总损失的40%。伴随全球气候变暖趋势加剧，全球超强台风的发生频次、强度均持续攀升，灾害风险进一步加剧。这意味着，提升台风强度预报精准度，是全球民生保障迫切的科技需求。

然而，过去近40年，全球台风强度预报技术进展极其缓慢。2025年，中国科协将“台风强度预报”列入十大科学难题；2017年，美国国会出台“气象法案”，确定了针对经历快速增强的飓风5年和10年预报精度分别达到7.5米/秒和4.5米/秒的目标。但由于台风预报的极端复杂性，台风强度预报技术难题长期无法破解。

国内外科技界长期难以较为精准地预报台风强度，其核心根源在于对海气热量和动量交换机制认知不足。海洋是台风生长、增强的核心“能量发动机”，海气之间的交换决定了台风强度的变化。而海气交换过程本质是湍流运动——湍流被称作“经典物理学最后未解决的重大科学难题”。全球传统台风模式沿用的海气交换算法，是上世纪五十年代提出的估算方案。早在上世纪90年代，诺贝尔物理学奖得主、德国著名物理海洋学家克劳斯·哈塞尔曼便提出猜想：海浪可能在海气交换过程中发挥关键作用。但该猜想一直缺乏定量化的科学实证，无法实际应用于台风预报模式。

针对这一世界级基础科学难题，乔方利带领团队历时20余年持续攻关，构建起完整理论体系，解开了海浪如何影响海气通量的科学谜题：

第一，阐明了海浪对湍流的调控机制。发现海浪在上层海洋催生高强度湍流，并实现了该湍流过程的量化表达。将其融入数值模式后，大幅提升了上层海洋与全球气候系统模拟的精准度，并减少了海气之间的热量交换。

第二，量化了海浪动量交换效应。通过海量科学实验，揭示了海浪对海气动量通量的调控规律。强台风条件下，海浪及其破碎产生的飞沫，可降低海面大气运动的摩擦阻力，助推台风强度增强。

第三，实现了海浪飞沫热量输送的工程化应用。更精准地刻画了海浪飞沫对海气热量输送的增益效应，完成了该物理过程在台风模式中的技术落地。

上述三个过程互相竞争，构成了海浪调控海气交换的理论内核。上述理论已被世界后续多项现场观测和室内实验反复验证，并被欧美数十个顶尖模式研发机构采纳应用，被国际专家评价为“开辟了模式发展的新时代”。

依托上述基础理论突破，乔方利带领团队不懈攻关，2017、2022和2024年层层递进，一步一个脚印，在国际上率先构建了第三代台风模式。在此基础上，2024年组建了中、美、欧国际合作团队，开展台风预报实验的系统性设计，并对2020—2024年西北太平洋所有经历快速增强的37个强台风开展了台风回报检验（回报不同于后报，回报所用数据与预报情景一致，因此回报结果可认为与预报具有同等水平），结果显示：新模式提前3天回报/预报台风最大强度的能力，较同期美欧日多国业务化预报系统平均提升了82%，预报误差从18.8米/秒降至3.3米/秒，较同期美国9.1米/秒预报误差降低了64%，已全面超越美国十年攻坚目标，实现了我国台风预报能力的代际跨越。

该成果已逐步应用于国家和沿海区域业务化预报中心。该项成果对台风预报实现了从“个例有效”到“全域适用”的跨越，具备了业务推广条件。同时，新模式精准破解了台风快速增强预报这一国际难题。未来，第三代台风模式与AI深度融合，可进一步提升台风的智能化预报能力。

8月，该团队的研究成果发表于Nature旗下顶尖地学期刊《Communications Earth & Environment》。论文预印本上线后，短期内全球阅读量近3000次，彰显了国际科学界对这项成果的高度关注。同时，为加速科技成果转化、惠及全球民众，乔方利团队公开了第三代台风模式源代码，全球科研同行可以方便地应用该成果，让全球民众共享中国海洋理论创新带来的科技红利。

乔方利简介

乔方利，1966年生，德州庆云人。自然资源部第一海洋研究所研究员、博士生导师，国际知名学术期刊“Ocean Modelling”主编，联合国海洋咨询专家。我国唯一入选联合国“海洋十年”规划专家（EPG）和咨询专家（DAB），创建了联合国“海洋十年”海洋与气候协作中心（DCC-OCC）并担任创始主任，是亚洲唯一的全球性协作中心，曾任联合国教科文组织政府间海洋学委员会西太分委会共同主席等。

长期从事海洋、台风和气候预报理论及耦合模式发展研究，在国际上原创建立了浪致混合理论，首次系统揭示了海浪在海气通量中的关键作用，被国际称为“乔理论”。创建的理论被欧美等若干科技发达国家实际应用，均大幅提升了其模式能力；针对模式长期存在的共性偏差，发展了包含海浪的新型海洋、台风与气候模式，跨越式将我国的海洋和台风模式从“跟跑”推进到国际“领跑”。针对过去国内外四十年台风强度预报进展缓慢的国际难题，利用原创理论，乔方利在国际上率先建立第三代台风模式，将台风强度预报能力提升82%，比美欧领先一代，实现了国际遥遥领先。

发表SCI论文400余篇，被引1.5万余次,自2020年起连续6年入选高被引学者。获首届全国创新争先奖、第九届青年科技奖和省部级特等及一等奖十余项。

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记者|张晓航 综合“智汇海洋”公众号
审核|张晓航 终审|朱代军