基于联合国海洋科学促进可持续发展十年（United Nations Decade of Ocean Science for Sustainable Development）和为联合国海洋科学促进可持续发展十年赋予妇女权力（Empowering Women for the Ocean Decade Programme）项目，本文对海洋科学过去几十年性别平等进展做了研究。

文章第一作者Sonya Legg 一直是关系物理海洋女性博士就业和发展(MPOWIR)的联合首席研究员，现任世界气候研究计划CLIVAR项目科学指导小组的联合主席。

原文：https://eartharxiv.org/repository/view/3357/

历史问题

历史上，有许多阻碍女性参与海洋学的障碍。其中一些在其他领域很常见，例如工作和家庭协调的障碍、强调师承关系的晋升结构等。这里，主要关注海洋学特有的障碍。

禁止出海

在西欧和北美，由于长期存在的封建迷信思想，往往禁止女性上船工作。尽管如此，在英国和美国还是有少数女性参与出海调查，但主要是短期沿海任务。作为对比，在苏联，特别是北极海洋学研究考察航次，则大力支持女性参与海洋学调查。

美国在二战期间和之后，女性参与远海调查受到了更多限制，例如SIO海洋研究所正式禁止女性登船，这归因于SIO与美国海军之间的关系强化，拉蒙特地质观测站和WHIO (WHOI) 也有类似的限制。在1950年代，WHOI研究生罗伯塔·艾克认为，出海调查对她的职业生涯很重要。虽然WHOI的许多男性海洋学家愿意让女性出海，但他们表示前提是“船更大、更舒适”。1956年，艾克厌倦了等待，并藏匿在一艘研究船上，导致她被WHOI解雇，结束了她的海洋学生涯。

1963年SIO的R/V Argo航次促使制度变化，两名苏联科学家加入其中，其中一名是女性地球物理学家埃琳娜·卢比莫娃。从那时起，SIO允许女性出海，伍兹霍尔也是如此。而拉蒙特第一次允许女性上船时间在1965年。

尽管越来越多的女性出海，但调查船仍然缺乏女性基本设施，例如用于卫生产品的废物处理箱。即使在最近几年，许多船只也没有储存适合女性尺寸的防护服。

限制教育和就业

女性接受海洋学教育的历史很长，如统计学家Rosa Lee在1900年代初受雇于英国海洋生物协会，Easter Ellen Cupp是首位从SIO获得博士学位的女性（1934年），Mary Sears于1933年从拉德克利夫学院获得博士学位。 然而，他们的就业经常受到性别偏见阻碍，例如Rosa Lee的公务员职位在结婚后被终止，Ellen Cupp在SIO被主任Harald Svedrup解雇，这很可能是因为她是一个女人。 反裙带关系规则还阻止与其他海洋学家结婚的女性在同一机构受雇。

尽管女性可以在整个20世纪获得海洋学高等教育，但她们的成功取决于男性教师是否愿意为她们提供指导。SIO在1960年代讨论过禁止招收女性博士，因为她们的失败率太高。

降低贡献

尽管女性参与海洋学存在这些障碍，但仍有几位女性从岸上的实验室为美国海洋学做出了重要贡献，其中包括 June Pattullo（第一位获得物理海洋学博士学位的美国女性），Mary Robinson领导了SIO的深海温度计设备发展，海军的海洋生物学Mary Sears，和制作了第一张大西洋中脊裂谷水深图的拉蒙特地图学家玛Marie Tharpe。然而，与男性同行相比，这些女性的工作往往被低估。人们往往认为这些女性海洋学家的工作是常规的和无聊的，最重要的是“非英雄式的”，因为它不涉及出海调查。

骚扰

女性参与出海调查的持续障碍是性骚扰。有限的海上空间使女性难以避免骚扰者。随着船只上的女性人数增加，骚扰事件也随之增加。

进展和现状

就业

在全球范围内，女性占海洋科研人员的39%，比自然科学整体高出约10%。但全球女性海洋科学家的比例仅比2013年的38%略有增加。

不同国家之间存在很大差异，克罗地亚的女性海洋研究人员比例最高,为63%，日本的比例最低，为12%。其他国家的女性海洋研究人员的比例是：美国：35%，英国：43%，德国：40%，西班牙：43%，巴西：50%，南非：33%。

PhD

海洋学性别平等的一个指标是博士学位数据。

美国国家科学基金跟踪不同科学领域的博士完成情况以及相关的人口统计数据，自2007年左右以来，美国海洋学博士的女性比例一直保持在50%左右，而1988年是30%，2000年是40%，美国在海洋学领域获得博士学位的女性比例超过了其他地球科学领域。

我们使用公开数据对2019-2021年中国4所不同大学的博士和硕士学位获得者的性别进行了调查，发现女性在硕士阶段的比例在38-65%之间，博士水平的40-60%。

就业和评职称

海洋学博士学位只是海洋学研究生涯的第一步。为了让女性充分为海洋学做出贡献，她们的专业知识需要得到对口的工作。从历史上看，担任海洋学教师职位的女性比例一直低于获得海洋学博士学位的女性比例预期。

2014年对于26所不同的美国机构的调查显示，平均40%的女教师处于助理教授级别，30%处于副教授级别，15%处于正教授级别。女性从一个职业阶段晋升到下一个职业阶段的可能性低于男性。

其他地方也注意到较高职称的女性人数减少：在欧洲所有自然科学领域，2016年女性占博士毕业生的近40%，但仅占教授的15%;来自法国CNRS、意大利学术界和西班牙的2021年数据均显示，女性的比例从博士水平的50%左右下降到最高学术水平（教授）的25%左右。

在中国也看到了类似的趋势，我们从公开数据中调查了当前（2022年初）15所不同大学海洋学系的教师人数，女性占讲师的38.1%、副教授的30.7%和教授的18.2%，在每个职业生涯的各个阶段都在下降。讲师级别的女性比例低于其中四个机构获得博士学位的女性比例，这表明女性博士找到教职工作的可能性较小。教授级别的性别差异在不同学科之间差异很大：物理海洋学教授中只有12%是女性，而海洋生物学教授中有23.2%是女性。在讲师层面，海洋生态学中女性超过男性（61.4%），物理海洋学（46.2%女性）接近平等，但在海洋地质学中仍然只占很小的比例（29.5%）。

女性在领导层中的比例仍然很低，2019年只有24%的法国CNRS海洋实验室由女性领导，西班牙海洋科学研究所负责人中只有33%是女性。巴西7个海洋科学研究所中只有1个由女性领导，国家海洋和水道研究所18位高级研究人员中只有3位是一个女性。然而，在美国，6个海洋学机构中的3个任命了女性主任，表明取得了一定的进展。

职称晋升并不是唯一衡量标准，但这可能是其他潜在不平等的来源。WHIO进行了性别平等审查表明，在科学人员的薪酬方面存在性别不平等，男女在就业后存在差异，以及办公室空间分配方面的性别不平等，男性终身科学家拥有比女性终身科学家多约50%的办公室空间。

经费

美国许多基础研究都由国家科学基金会资助，该基金会每年都发布绩效评估。 2009 年，向女性首席研究员 (PI) 资助的成功率从 2006 年的 23% 增加到 2008 年的27% 。2019年绩效审查显示，自2009 年以来，所有 NSF 女性 PI 的资助率一直是比男性 PI 的资助率高约 1 或 2 个百分点，女性提交的提案比例从 2009 年的约 23% 略微上升到 2019 年的 29%。特别是在地球科学部，2019年26%的提案有女性PI，56%有男性PI（17%的PI的性别未知），女性PI提交的提案中有40%获得了资助，而男性 PI 提交的提案中有 37% 获得了资助。另一个促成资助率性别平等的因素可能是NSF项目管理人员的性别平衡：在整个 NSF 项目管理人员中，女性项目管理人员的比例从 2006年的36%到2019年的47%。NSF旨在确保公平公正的政策是另一个可能的因素。我们不知道其他美国海洋学资助机构（例如ONR）的类似构成，它们的评估结构非常不同。

首席

海洋学中的一个重要职位是研究船上的首席科学家或领队。在UNOLS船上，女性首席科学家的比例从 2000 年代初的 10% 增加到 2010 年代初的 20%，在德国 Polarstern研究船上从 15% 增加到 30% 。来自德国科考船的数据显示，在 2018 年和 2019 年的 255 次科学调查中，24% 的首席科学家是女性。

深海钻探项目 (Deep Sea Drilling Project, 1968-1983) 和大洋钻探计划 (Ocean Drilling Program,1985-2003) 表明，女性的参与率从 1970 年代的不到 10% 上升到 2000 年代初期的 25% 以上 。 DSDP 中只有 4 名女性担任联合首席科学家，而ODP则有16位 女性联合首席科学家。对于多平台综合海洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program)，在 2004-2013 年期间女性平均占科学团队的 30%，但仅占联合首席科学家的 12%。IODP 对提供资金国家的联合首席科学比例家提出了要求，尽管日本是一个重要的捐助者，但没有日本女性联合首席科学家。最近，在国际海洋发现计划（International Ocean Discovery Program，2014 年至今）期间，性别平衡有所改善：在 2014 年至 2018 年期间，女性占联合首席科学家的 32%。

发论文

以AGU期刊JGR:Oceans 2016-2021年数据为例。女性通讯作者的比例从2016年的21%增加到 2021 年达到 25%。 编辑邀请的审稿人中女性比例从 2016 年的 19% 稳步上升到2021年的26%。 在2017-2020年期间，女性第一作者最终被接受论文的百分比约67% 而男性第一作者约59%。女性作者在所有年份的接受率都比男性作者高几个百分点。其他AGU期刊也是如此。

会议

除了教育程度、就业和出版之外，跟踪女性对海洋学贡献的另一种方法是看看她们参与科学会议的情况。

IOC-UNESCO调查了2015-2018年举行的 37次国际海洋会议的参与者名单，发现 43% 的参与者是女性，但这一比例因主题而异（海洋健康领域的参与者超过50%会议是女性，在海洋生态系统会议中约占50%，在海洋地壳和海洋地质灾害会议中仅约30%），并因国籍而异（女性占俄罗斯、意大利、巴西和葡萄牙参与者的 50% 以上，而日本低于20%）。

女性平均仅占特邀报告的29%，远低于她们的平均参与水平。

奖项

奖项通常由专业和学术团体颁发，是对科学家成就的重要认可。直到 21 世纪，女性海洋学家基本上都没有出现在这些荣誉榜上。

下表显示了21世纪以前美国地球物理联盟 (AGU)、美国气象学会 (AMS)、欧洲地球物理联盟 (EGU)、国际海洋物理科学协会 (IAPSO)、湖泊学和海洋学科学协会 (ASLO) 和海洋学学会 (TOS)授予女性的专业海洋学奖项。

在早期职业类型奖励中（AGU 海洋科学早期职业奖、AMS Fofonoff 奖、EGU 海洋部早期职业奖、IAPSO Eugene LaFond 和早期职业科学家奖章、ASLO Lindemann 和 Yentsch-Schindler 奖）性别平等尤为明显，女性占到了38-55%。

AGU 海洋科学航海者（职业生涯中期）奖获得者中有 50% 是女性，而 AGU 的Emiliani 和 Svedrup 奖项越来越多地授予女性。

对于高级奖项，性别比例是多变的。虽然 AGU Maurice Ewing 和 Roger Revelle奖自2014年以来提高了她们的性别比例，但AGU海洋科学奖（奖励高级海洋学家）仅授予一名女性。ASLO Redfield自 2015 年以来，8 个奖项中有 3 个授予女性成就奖。AMS（Stommel 和 Svedrup）和 IAPSO（Prince Albert medal）的高级海洋学奖很少授予女性，而历史悠久的两个 TOS 高级奖项（ Munk Medal 和 Nils Gunnar Jerlov 奖）均只授予女性一次。

委员会、董事会、小组

海洋学界对女性的包容和认可的另一个指标是她们在领导职位中的代表性，如董事会、委员会和小组。

调查发现女性占沿海地球科学和工程专业组成员的30%左右。然而，沿海地球科学和工程国际会议的组委会中只有22%是女性。相比之下，在关注海洋在气候中的作用的世界气候研究计划 CLIVAR项目中，女性目前占其小组成员的44%。

海洋学专业协会的主席是最高级别领导职位。从 1989 年到 2010 年，海洋学会只有 2/10 的女性主席，而从 2010 年到 2022 年，2/6 的主席是女性。 AGU 的海洋科学部在 1988 年首次有一名女主席，从 1990 年到 2022 年有 6/15 名女主席，自 2010 年以来有 3/5 名女主席。 ASLO 于 1988 年首次有女一把手，从 1990 年到2022年有 6/16 位女一把手，其中自 2010 年以来有 3/6 位。最后，自 2010 年以来，IAPSO 自1919年的整个历史中只有2位女一把手，还是21世纪后提名的。

措施

数据采集

如果没有海洋学活动所有参与者的完整性别分类数据，就无法准确识别参与的性别障碍。

“为联合国海洋科学可持续发展十年赋予妇女权力”计划已开始从选定的国际组织和国家机构收集数据。** Baltic Consortium on Promoting Gender Equality in Marine Research Organizations (Baltic Gender) ** 项目与来自波罗的海地区5个国家的8个机构合作，制定了一套13项性别敏感指标，包括性别薪酬差距、就业指数、研究航次中女性和男性首席科学家的比例、董事会和委员会中女性的比例、女性和男性工作申请、面试和录用的比例。

体制变革

目前已经制定了几项举措来促进机构变革，目标是在学术和科研机构的教职员工/首席研究员层面实现性别平等。例子包括美国的NSF ADVANCE计划和英国的Athena SWAN计划。

互联网

在学术和研究机构之外，为基于性别平等提供网络支持。包括海科女性协会、地科女网 (https://eswnonline.org/)、沿海地科女网 ( http://womenincoastal.org/ )、海女网（ https://womenforoneocean.com/ ）和海洋黑人网（ https://www.blackinmarinescience.org/ ）。

骚扰问题

如果不解决陆上和船上工作环境中的性骚扰问题，将无法实现性别公平的目标。解决这个问题需要制度变革，而不仅仅是事后惩罚个别肇事者。最近的促进野外科学安全研讨会提供了一长串建议，包括文化变革、问责制、政策制定等，强调了处理海上骚扰。自2019年以来，UNOLS设立了一个关于维护尊重船上环境的常设委员会。

总结

• 调查显示，在许多国家，女性在海洋学本科和研究生教育中的比例接近平等，并且在早期就业水平中的平等程度正在提高。因此，女性对海洋学并不缺乏兴趣。

• 虽然女性第一作者和 PI 的比例尚未与女性海洋学博士的比例相匹配，但在某些资助计划中，女性 PI 的提案与男性 PI 的提案一样可能得到资助。

• 不同组织在奖项性别比例方面的改善差异很大，女性在小组和委员会中的代表性也是如此。不同组织之间的差异可能反映了不同的选择过程，其中一些可能更容易受到结构和认知偏见的影响。

• 海洋学分支学科之间的性别平等仍然存在差异，女性参与物理海洋学的人数少于生物海洋学。

然而，这些在最广泛层面上的性别平等掩盖了女性群体持续存在的不平等现象。海洋学中真正的性别平等必须包括女性在所有生命阶段、社会经济背景、种族、性取向和身体能力方面的参与。性别平等还必须包括所有性别的跨性别者，他们面临性别歧视和骚扰以及制度障碍。

CARL WUNSCH

简介

Carl Wunsch（1941-）是MIT教授，1962年他在MIT获得数学学士学位，1966获得MIT地球物理博士学位（导师：斯托梅尔）。

Wunsch在物理海洋学及其气候变化领域开展研究，重点是利用卫星遥感、声层析及常规方法进行全球规模的海洋观测。他主持了早期的卫星测高科学委员会，深入研究大洋环流及其气候影响分析，并对古海洋学进行解释。他的工作涡流、潮汐和混合过程等各种海洋过程提供了深刻的见解。

他将逆向反演应用于北大西洋环流问题，揭示了与有限观测数据相一致的理论框架。Wunsch也是世界海洋环流实验（World Ocean Circulation Experiment，WOCE）的发起人，该计划研究了大洋环流在地球系统中的作用。

他是美国国家科学院院士、敦皇家学会外籍会员，美国艺术与科学院、美国哲学学会、美国地球物理学会和美国气象学会会员，获得了2006年美国地球物理学会鲍伊奖和2015年沃尔特-蒙克奖。

成就

2006年，Carl的门生（Jochem Marotzke，Lee-Lueng Fu，Eli Tziperman）在JPO杂志策划特刊，庆祝Carl Wunsch 65岁生日，总结了他的4次物理海洋学革命性成就：

• 1）Carl Wunsch和Walter Munk发明了声学层析成像技术；
• 2）Carl说服NASA支持TOPEX/Posiedon测高卫星；
• 3）Carl是有史以来规模最大的海洋学实验WOCE的创造者和驱动者；
• 4）Carl将逆向建模的机制引入了物理海洋学，并将其从地球物理学中转移出来。

自传

Carl曾今为蒙克（1917-2019）和斯托梅尔（1920-1992）撰写了讣告，可见其在物理海洋学江湖地位之高。Carl目前仍旧活跃在一线，偶尔发表一些回忆录和科学史方面的文章。下面我们通过他2021年发表的一篇自传文章（80岁纪念）来了解这位科学家的故事。

WUNSCH C. Right Place, Right Time: An Informal Memoir[J/OL]. Annual Review of Marine Science, 2021, 13(1): 1-21. DOI:10.1146/annurev-marine-021320-125821.

简介

从和100年以前一样的纯机械仪器观测开始，到现代电子技术产生的巨大新能力，我的职业生涯可以说是涵盖了海洋研究的革命。在假设的稳态海洋中存在着优雅的理论。今天我们了解到海洋是一种高度湍流的流体，并在全球范围内相互作用，现在世界各地的研究团队正在利用航天器和各种独立的原位仪器对其进行研究。我的职业是偶然的：我很幸运能在正确的时间出现在正确的地方。

我职业生涯的大部分时间都在MIT（MIT）和伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）担任物理海洋学家，同时涉足固体地球物理和古气候等领域。六十年对于任何一门活跃的学科来说都是一段很长的时间，这个领域无论是在其文化上还是在我们所理解的各方面都发生了翻天覆地的变化。当我在20世纪60年代初进入物理海洋学的时候，它是一个小型的、几乎像俱乐部一样的团体，其中主要从业者是WHOI和SIO的出海调查人员，以及纽约克、西雅图、夏威夷、英国、法国、斯堪的纳维亚和德国的少量参与者。人们大多遵循自然主义传统，很少使用数学来解释他们在海上看到的东西，少数是学术人士（如雷·蒙哥马利和亨利·斯托梅尔）。

人们几乎可以了解世界各地该领域的所有人（苏联除外）。大部分工作都是在非大学环境下完成的，比如WHOI和SIO，这是好像是人们眼中的一种宁静的追求。开始，这项技术几乎是完全机械化的，主要是使用原始的深海温度仪和南森瓶的反向温度计。人们曾多次尝试开发电子仪器，但有时剧烈移动的船舶物理环境、高压和腐蚀，意味着很少有此类设备可以使用。那时，导航依靠星星、太阳和月亮、六分仪，非常考验船员的真正技能。可用的英语教科书是Sverdrup等人（1942），以及Defant（1961），但是内容并不深刻。这一领域对我的吸引力是，一个人可以成为一名多面手，研究各种各样的物理问题，并产生影响。今天，知识大爆炸，要成为一名多面手几乎是不可能的。

在接下来的内容中，我主要说说过去的日子，因为年轻科学家对这段时间不太熟悉，它代表了我们向当代科学方式的转变，开始有大型的、国际性的调查项目、卫星观测、以及超级计算机，这些东西结合在一起，具有越来越复杂的结构。我简化了对我个人生活的描述。在 《Annual Review of Marine Science》 中描述80大寿和近60年的职业生涯是一个相当大的挑战。

父母

这是一个关于1900年左右来到美国的犹太移民的老生常谈的故事，他们为子女和孙子孙女在职业、学术和其他方面而奋斗。我的父母都是移民的孩子，我的母亲海伦（Helen Wunsch）出生于新泽西州，是莫里斯·盖利斯和米妮·伯恩斯坦·盖利斯的女儿，他们分别于1908年左右从立陶宛的维尔纳（Vilna）和白俄罗斯的明斯克（Minsk） 附近移民过来。我的母亲在新罕布什尔州的克莱蒙特长大，我的祖父在那里成为了一名成功的商人（经营萨尔茨公司，并建造了一些最早的加油站）。

我的祖父母于1905年从现在的乌克兰来到美国，但当时属于奥匈帝国（加利西亚）。父亲的哥哥姐姐出生在欧洲，但我父亲和一个弟弟都出生在曼哈顿下东区。

我的外祖母在我父亲11岁时去世，我的祖父是一位失败的裁缝，后来当糖果店老板也失败了。我父亲的长兄约瑟夫·沃尔夫·文施把这家人从贫困中解救出来，他进入布鲁克林理工学院并获得了工程学学位。他在布鲁克林办了一家起重机公司。公司非常成功，他将全家从布朗斯维尔搬到了布鲁克林，并支付了兄弟姐妹上大学的费用。我父亲在康奈尔大学学习，在那里他遇到了我母亲。

童年

1941年5月5日，我出生在纽约布鲁克林。直到12岁，一直住在弗拉特布什的中西部地区。这个家庭是舒适的中产阶级和世俗化的犹太人。 我父亲是一名机械工程师，起初在起重机公司工作，然后在我十几岁的时候，在康涅狄格州丹伯里的一家制造厂工作；后来，他在康涅狄格州斯坦福德经营自己的制造公司。在第二次世界大战期间，他在起重机公司负责为美国海军建造重型起重设备、起重机、绞盘等。我父母有五个孩子，其中我是第二个。 我的哥哥成了马萨诸塞州洛厄尔大学的电气工程教授，我的弟弟詹姆斯是纽约州立大学帝国州立学院的教授，我的兄弟耶利米是一名退休的养老金律师，现居住在芝加哥，最小的是我的妹妹萨拉，她是一位著名的民权律师，现已从马萨诸塞州美国公民自由联盟退休。（在最近的一次感恩节晚宴上，我数了一下两代直系亲属中的七位“Wunsch教授”。）

搬到郊区

20世纪50年代初，我的父母加入了中产阶级搬到郊区的行列，特别是搬到康涅狄格州的韦斯特波特。这座城镇因小说《穿灰色法兰绒西装的人》以及其对郊区环境的描述而臭名昭著。我不喜欢它，迫不及待地想离开。西港的斯台普斯高中专注于人文学科、英语、外语等，在我来到MIT之前，高中的科学和数学似乎已经足够了，但我意识到许多公立高中学生比我准备得好得多。1957年夏天，多尔·奥利弗基金会在哈特福德附近的卢米斯学校举办了一个项目，我从中受益匪浅。就是在那里，我第一次遇到了电脑，整个夏天我都在学习如何在为数不多的穿孔卡输入IBM 704s编程。 罗伊·纳特（RoyNutt）和其他人是我学习FORTRAN语言的领路者。一路上，在初中和高中，我幸运地遇到了一些令人兴奋的老师。其中一位是威廉·谢尔德，他对科学的热情在西港是罕见的，是他鼓励我申请多尔·奥利弗项目。

大学

我想去哈佛学习历史，但被拒绝了。

我选择MIT有各种原因，这也是一个幸运的选择，然后我想成为一名纯粹的数学家。1958年的MIT似乎势不可挡。但到了第一年年底，我已经相当满意了，我交了许多朋友。到了第二年，我意识到我缺乏成为一名纯粹数学家的天赋——拥有这种天赋的学生似乎在一个不同的精神世界中工作，我的方向也不清楚。 我获得了历史写作奖，成为《科技周报》的编辑，并结识了MIT管理层的各种各样的人，包括MIT公司的董事长、总裁和许多其他人。我渐渐地进入了应用数学领域，并逐渐意识到地球物理学有许多引人入胜的数学方面。 这些现象包括自由振荡、地球物理热通量和地磁，我的大部分理解来自哈罗德·杰弗里斯的书。MIT的一位朋友菲利普·纳尔逊主修地质学和地球物理学，他鼓励我走这条路。

毕业后

毕业后，我在《普罗维登斯公报》担任总记者。当时，该报在罗德岛州各地设立了办事处。这段经历非常迷人，因为我能够处理镇上分配给我的所有事情，从讣告到镇议会会议，再到正在进行的州长竞选的候选人。坐着听他们讲话本身就是一种教育。作为新人，我通常在工作日的晚上4点到午夜换班，周末我常常独自一人在办公室。我们被要求制作周末专题文章，这些文章不是硬新闻，有一些兴趣成分。在这里，我学会了讲故事。 街对面的酒吧是记者们常去的地方，我喝着酒与当地的政客们交谈，这也是一种非常不同的教育。

当报纸要求我留下来时，我说想先去读研究生。

幸运

回顾我的科学生涯，我惊讶地发现我是多么幸运，在正确的时间，在正确的地点，遇到了正确的人。

就在20世纪70年代电子革命之前，我成为了一名物理海洋学家。当时的观测方法为前几代海洋学家所熟悉，甚至可以追溯到帆船探险。我发现使用南森瓶、深海温度计、航位推算导航、冯·阿克斯海流计等老式航海方法极具吸引力。我遇到过包括雷蒙德·海德、亨利·斯托梅尔、弗兰克·普莱斯和沃尔特·芒克在内的长期合作者。他们和其他重要的名字将出现在下面。

研究生和物理海洋

随着我对地球物理越来越感兴趣，我申请了研究生院。

与我考虑过的其他大学相比，MIT地质与地球物理系似乎更加任性、友好和无组织，这又是一点运气。我被指派为助理教授史蒂夫·辛普森的第一年研究助理。他管理着一个MIT小组，旨在解决区分地下核试验和地震的问题。我学习了许多地震学和时间序列分析，并选修了经典力学、地磁、应用数学等课程。因此，我获得了当时大多数物理海洋学学生都不熟悉的背景。出于某种原因，MIT杰出的实验室流体动力学家Raymond Hide对我很感兴趣。正是他为我获得了NASA的实习机会。1963年春天的一天，他建议我在秋季（我的第二年）去见一位即将从哈佛来的新老师亨利·斯托梅尔，我从未听说过他。我与他的相遇让我兴奋不已，并奠定了我科学兴趣的基石。我第一次遇到了一位真正有魅力的科学家。 他迷人、平易近人，且鼓舞人心，充满有趣的想法和故事。我决定我不在乎他做什么，我想和他一起工作。 我告诉他我对海洋一无所知，他的评论是：“那样更好。”

Stommel建议我研究的第一个问题是旋转流体中稳定粘性运动的侧壁边界层。当时，奇异摄动理论已成为理论海洋学的流行数学。我没有解决这个问题的数学技能，汉克也没有。 经过几个月的斗争，他建议 我咨询了哈佛大学老师艾伦·罗宾逊。我与罗宾逊的第一次会面令人难忘，因为他向我保证，他们已经解决了问题，即将公布结果。回到MIT，我看起来一定有点沮丧，当我告诉他时，他只是笑着说：“罗宾逊总是这么说。”事实证明，英国数学家基思·斯图尔特森和后来的作者最终解决了这一重要问题，产生了现在被称为斯图尔特森层的东西。

我已经做了足够多的工作，通过了博士预科普通考试。然后，汉克建议将长期潮汐作为博士论文的主题。这个主题很不流行，但有一个很大的优势，那就是对海洋的无知通常不会成为一个严重的障碍。 该领域的重要人物都在很久以前：拉普拉斯、开尔文、瑞利、霍夫、G.达尔文等。我在时间序列和固体潮汐方面的经验使这个方向成为了一个实际的方向。我需要长时间的验潮数据，汉克知道SIO的沃尔特·芒克对潮汐有着浓厚的兴趣，并一直在编辑和数字化纸质记录仪数据。1964年秋天，沃尔特参加了MIT的一次研讨会。晚上，汉克在一个聚会上介绍了我们。然后他走开了，留下我向沃尔特解释我想要这些资料的原因。令我惊讶的是，沃尔特断然地说：“没有。”但他邀请我到SIO去处理资料。在汉克的同意和资助下，我于第二年秋天驱车前往拉霍拉，在那里停留了几个月。沃尔特在考验我，看我是否有能力。这是沃尔特·芒克和我之间终身密切合作和友谊的开始。

出海

斯托梅尔和我都认为，如果我真的想在海上工作，我应该首先应该学习在海上工作中的经验。他让我与Art Voorhis取得联系，他是一位理智、随和的物理学家，当时他对海洋表面锋特别感兴趣。

1964年2月，我们乘坐研究船从伍兹霍尔驶入北大西洋，那里的近海正下着暴风雪。我很晕船，但两三天后我感觉好多了，这是一次奇妙的经历，与我以前遇到的任何事情都不一样。我们的仪器是旧的深海测温仪、带有反转温度计的南森水文模型和一条拖曳式热敏电阻链。几乎所有的东西都是机械的，我能理解所有东西是如何工作的。人们可以将普通的陆地科学与如此有趣的观测形式相结合，这使得物理海洋学似乎是一个更具吸引力的领域。出海有力地强化了我的推论，即无论理论多么复杂，观测数据都是了解海洋的关键。

家庭

1970年，我和同样来自布鲁克林的马乔里·马克尔结婚，多年前我们在康涅狄格州的韦斯特波特见过，我就认识她了。我们有两个孩子：贾里德，1971年出生，汉娜，1975年出生。在撰写本文（2020年）时，贾里德是西北大学的数学教授，汉娜是托伦托大学医学院的危重病护理教授。马乔里和我对我们的子孙感到非常幸运，非常感谢他们。50多年来，我幸运地拥有了一位忠诚、乐于助人的妻子。

马乔里是几本儿童读物的作者和插画家，还做过杂志和其他插图。 她拥有康奈尔大学英语学士学位和哈佛大学建筑与教育硕士学位。近年来，她一直专注于油画。

早期职业生涯

我的博士学位于1966年秋季完成，在海军研究办公室（ONR） 的支持下，我成为了亨利·斯托梅尔的博士后。在后人造卫星时代，ONR积极寻求人员支持。几个月后，我被任命为MIT地质与地球物理系的讲师，新到的弗兰克 ·普莱斯主任正着手在该系建立海洋学科，该系当时与气象系不同，但共用一栋大楼。第二年，我被任命为助理教授，开始在MIT教职中走上正轨。沃尔特·芒克成为了我的亲密朋友和同事 。和沃尔特一样，我从固体地球物理学开始，对时间序列分析感兴趣。那时，我对沃尔特非常了解，认识到他是物理海洋学和地球物理学的木星：任何有着类似兴趣（和我一样）的人，如果进入他的轨道，都可能再也逃不掉了。

这些年来，我收到了各种各样的邀请，他们希望我能搬到一些更加优秀而有吸引力的地方，但我最终得出结论，我在MIT和WHOI的同事让这成为我最理想的地方。普莱斯通过说服该系的长期赞助者，授予我塞西尔和艾达物理海洋学的绿色教授职位，让我很容易留下来。我在1975年至2012年担任该职位。1977年初，新当选的吉米·卡特总统选择弗兰克·普莱斯作为他的科学顾问。到那时，弗兰克已经担任部门主任12年了，正在寻找新的接班人。令我完全惊讶的是，他坚持认为我是他唯一可能的继任者。那时，我35岁，正在建立自己的科学事业，家里有两个年幼的孩子。 我本不想这么做，但弗兰克是一个很有说服力的人，最后我同意成为代理部门主任，直到找到其他人来接手。从我与弗兰克的长时间交谈中，我真正记得的是，他坚持认为我对科学问题有“品味” ，这是工作中非常重要的因素。在MIT，与主席轮换的地方相比，系主任的职位相当强大。

我们对局外人进行了走访。大约两年后，结果空空如也，我不得不同意担任总共五年的负责人。事后看来，这是一次有趣且非常有用的与人合作和组织事情的经验，但在当时我并不喜欢。五年过去了，我就逃到英国剑桥去休假。 我感谢我有两位非常有帮助的部门行政官员：首先是林恩·霍奇斯·迪基，然后是道格拉斯·菲弗。他们都非常有组织性，在非常多样化的部门中善于倾听实际情况，并提供了良好的建议。

MIT和WHOI

从20世纪60年代开始，MIT与WHOI就联合培养博士的可能性进行了持续的讨论。1965年，弗兰克·普莱斯出任MIT地质学和地球物理学系的新任系主任后，双方的讨论开始僵化。1968年签署了一项正式协议，导致该项目于明年开始。在这段时间里，我要么是研究生，要么是初级教师，因此对这一过程几乎没有了解。后来听说，WHOI方面的一个强烈动机是需要筹款，并认为教育计划将是一个很好的工具。在MIT方面，弗兰克·普莱斯决心加强该系的出海观测能力。

在我看来，这个项目是必不可少的，几乎我所有的博士生和硕士生都是来自这个联合项目。普莱斯请我担任第一个联合监督委员会主席，在那些年里，海洋学（物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学、工程学、地质学和地球物理学）中非常不同的元素都是由这一委员会管理的。我们试图在所有这些领域制定一套连贯的课程，对教师进行质量控制，管理住房和机构间交通，等等。这些年来，我教授了各种关于海洋环流、时间序列分析、海浪、反演方法和其他学科的课程，部分是因为需要，部分是因为反映了我自己的兴趣。我自己的团队对职业和教学生活至关重要：我有29名成功的博士生、22名硕士生、43名博士后和各种本科生论文生。讲述他们的故事远远超出了我的篇幅限制！多年来，我与汉克·斯托梅尔的合作经历让我建议那些想攻读博士学位的学生首先决定他们想与谁合作。 一个人可以在以后改变领域和重点，但一个好的导师是最重要的因素。

这一联合机制已经在世界各地的海洋学界得到了广泛的复制，并被认为是一个巨大的成功。然而，在不断变化的海洋学文化中，人们担心它的未来。

科学

内波

读完博士学位后，我和当时的任何海洋学学生一样，对时间序列分析有着丰富的经验。Stommel建议，鉴于我所在的新浮标小组正努力从系泊系统获取时间序列数据，我不妨尝试以百慕大岛为平台进行温度测量。这一建议由来已久。首先，在20世纪50年代初，斯托梅尔有了在百慕大群岛上建造一座天文台的想法，该岛距离波士顿和科德角很近，而且有当地船只可供使用。除了一些全球分散的验潮仪的测量之外，几乎不存在海洋时间序列数据。建造天文台后，他在维护几个不同的仪器操作和解释复杂数据方面都遇到了很大困难，于是他放弃了它。其次，斯托梅尔写了几篇劝诫性的论文，敦促“一些优秀的工程师”参与海洋学。他曾与MIT仪器实验室的一群前阿波罗计划工程师联系，他们很高兴摆脱了与NASA合作的严格规则，获得了海军ONR的宽松氛围。斯托梅尔把我介绍给这个小组，并帮助我获得ONR支持，我们开始了合作。

当时，WHOI海流计既没有测量温度也没有测量压力。Draper–MIT 温度/压力记录仪曾一度被广泛使用，但随着电流表开发人员增加该功能，该记录仪逐渐过时。德雷珀工程师喜欢称之为“海洋望远镜”的电缆处理技术被有效地应用于WHOI内波实验。

我开始担心巨大的百慕大地形对我们正在研究的现象的影响。在我第一次尝试理解地形影响时，我假设波浪在到达顶点之前会从斜坡反射。当我们在WHOI实验室技术人员的帮助下，试图在水槽中再现这些波时，很明显，它们并没有在我们使用的频率下反射，而是传播到角落里，在那里它们发生了故障。这促使我写了第二篇论文，强调了临界坡度的作用。

对百慕大群岛的海洋混合和搅动效应存在一些生物学推测。作为一名最近的博士后，我在新的亚特兰蒂斯II上获得了两周的出海时间。一个博士后，在获得博士学位一两个月后，可能会成为一艘拥有大约30名船员的大型海洋学船上的首席科学家，以及一支规模类似的科学团队，这在今天可能是一种幻想。事后看来，这可能是我所有工作中最可怕的一项，包括召集一个科学研讨会（没有船上的技术人员）；借用STD（盐度-温度-深度）系统、实验室表格等；邀请足够多的人上船，这样我们就可以24小时不间断地使用这艘船。当我们准备离开伍兹霍尔前往百慕大群岛时，汉克·斯托梅尔上船对我说，“记住你不能早回来”。这提醒我们，船上的时间不能浪费。

Inverse Methods

20世纪70年代，瓦尔（Val Worthington）多年来一直试图从水文数据中拼凑出北大西洋环流，并最终下结论：该海流必须打破地转平衡。当时的假设是，基于船测的长距离剖面数据代表了时间平均环流。他将向任何能找到平衡质量、温度、溶解氧等的地转流解决方案的人提供一箱威士忌。当时，我从未从事过海洋环流研究，但这事听起来很有趣，我也参加了。

我听了沃辛顿的话，认为存在大规模海流破坏地转平衡的想法不太可能。我认为解决这个问题会很有趣，但我并不清楚该如何着手。我问瓦尔，他是否可以给我一个数据集，我可以用它来理解这个问题，他立即给了我一组水文剖面数据，从哈特拉斯角附近的美国海岸到百慕大，然后再回到佛罗里达州的美国海岸。他说，如果我能平衡地转三角，他会相信的。

我所做的就是写下不同层的质量和温度守恒要求，让参考能级速度未知。这在我逐渐淡忘的地球物理问题记忆中敲响了一个警钟，我知道由乔治·巴克斯和弗里曼·吉尔伯特在SIO提出的地球物理逆理论声称能够在存在噪音的情况下处理这种情况。然后我读了巴克斯和吉尔伯特的各种文章。巴科斯是一位应用数学家，他开始在函数空间中证明定理，而我却在苦苦挣扎。所以有一天，我打电话给我的地球物理学同事西奥多·麦登，简要地解释了我想做的事情，他很快说，“哦，不要读那些，得读拉尔夫·威金斯的论文”。拉尔夫在离散空间中让数学变得更加简单（线性代数）。沃辛顿的结论被推翻了：存在一个无穷多的数字，用方程的零空间表示。

我写了一文章给出解决方案，它似乎很受欢迎。最后，瓦尔站了起来，说他不懂我说的话，但给了我一箱威士忌微缩模型！事后看来，日本著名海洋学家Hidaka Koji（1940）也曾尝试过类似的方法。但德凡已经证明，Hidaka的方程是病态的，实际上扼杀了这个方向。无论如何，都需要一台电脑！

巧合的是，当时正在德国休假的汉克·斯托梅尔与弗里茨·肖特一起工作，他提出了贝塔螺旋法来寻找参考层速度。我们用两种看起来截然不同的方法来解决经典问题，Russ Davis（1978）很快证明了它们在形式上是相同的，尽管在实践中有所不同。

The Mid-Ocean Dynamics Experiment and Eddies

汉克·斯托梅尔在担任MIT教授的15年里，一直对利用周围数百名工程师的创造力有兴趣。他建议，应共同努力开发新装备并观测更佳的时间序列。Walter Munk、D.James Baker和其他人一直在完善海底压力计；尼尔·布朗的CTD系统几乎司空见惯；约翰·斯沃洛、托马斯·罗斯比等人开发了中性浮力浮标和其他技术；模式界也在用新的计算机能力前进。

人们知道涡流场在大气环流中的强大作用。大洋中部动力学实验（MODE）及美苏POLYMODE结果表明，海洋中充满了支配海洋动能的地转平衡涡流场（错误命名为“中尺度”）。这一推论突然破坏我们已知的知识结构，即对海洋环流的漂亮理论受到了挑战，包括斯维尔德鲁普平衡、斯托梅尔-阿隆深海流、稳定的埃克曼层等等。

这似乎需要进行全球调查，许多科学家开始在世界各地的不同地点放置系泊装置一到两年，以了解全球领域的典型情况。然而，考虑到现有资源，很明显，要在全球范围内获得此类记录，需要几十年的时间，即便如此，在一个地点一年或两年是否足够还不清楚。

怎么办？

A GLOBAL TURBULENT OCEAN

当我们完成MODE-1时，要么物理海洋学家将成为无关紧要的理论科学家，要么我们必须解决获得可用的全球测量问题。

我去寻找解决方案。

卫星高度计

我最初参与遥感是不情愿的，因为我认为NASA所做的大部分工作的重要性被大大夸大了。有些牵强，我加入了一个国家研究委员会，该委员会大约在1973年左右为NASA提供咨询。如果足够精确的话，海面测高是我们可以与整个物理海洋学联系起来的唯一一种海洋表面测量方法。Seasat将于1978年飞行，携带一个原型高度计。

Seasat测量只持续了三个月，但这足以让我用真实数据写一篇文章，描述大地水准面改善和海洋动力信号的非凡存在。JPL的科学家和工程师因此对更精确的测高航天器产生了热情。

Bob Stewart，Charlie Yamarone和我，以及在许多其他人的投入下，成立了一个测高科学工作组，该工作组涵盖了测高所涉及令人惊讶的不同领域，包括大地测量、轨道确定、潮汐、跟踪系统、后向散射、大气负荷、数据缩减和使用，电离层和大气水蒸气校正、校准，以及创建一颗能在轨数年工作的卫星所需的所有工程专业知识。

然而，美国海洋学界是不太情愿投入到这个项目中来的。一位著名的WHOI科学家告诉我，“我宁愿再有一艘船”，另一位说，“我们真正需要的是在墨西哥湾流附近有更多的浮标。”在一次简报会上，NASA局长詹姆斯·贝格斯尖锐地问我，为什么WHOI和SIO的人那么少。

我们利用TOPEX/Poseidon 帮助证明WOCE的现场数据是合理的，这是一个用真实的全球数据集补充现场测量的机会。T/P是NASA和法国CNES合作资助项目，法国大地测量科学家Michel Lefebvre的积极参与极大地帮助了与WOCE的合作，他从参与法国Poseidon高度计项目开始，就成为全球支持海洋学项目的精明而热情的支持者。与此同时，我们还与欧洲航天局合作发射ERS-1，该卫星的高度计精度稍低。

从1980年TOPEX报告中的草图设计到1992年TOPEX/Poseidon的实际发射，以及第一批数据集的发布，这段漫长的时间是一段传奇故事。从与法国合作的决定，到关于轨道的长期辩论，到当时被称为国防测绘局的对所有数据进行保密的威胁（存在一个保密但质量低的军事测高任务GEOSAT），到NASA/CNES需要确定一个非保密的大地水准面，再到与WOCE的结合。还有发射前发生了许多危机，包括NASA要求航天器可回收，电池将在数月内失效的公告，等等，这本身就是一个个的故事。

最后，现在大量的测高文献和测高任务的运行延续是这一努力值得的最好证明。我曾经是卫星测高专家，现在我是旁观者。

声学断层摄影

这是我参与的另一项主要技术，也是偶然发现的。1977年夏天，作为JASON政府咨询小组的一名成员，我去了拉荷亚进行为期三周的夏季研究，主要针对非声学反潜战。沃尔特·芒克很有说服力，他让我相信美国的能力正存在危机，而我应当有爱国责任与他一起解决这个问题。沃尔特描述了他的学生彼得·伍斯特进行的25公里声波互传实验。我一直在研究无运动水平问题的逆方法。当闲聊时突然意识到，如果我们把沃尔特对声学的了解与我对逆方法的了解结合起来，我们可以制作一个有趣的观测系统，尤其是在远距离。我们继续研究距离、覆盖范围、处理等细节。

几天后，JASON的主任迪克·加温进来问我们在做什么，当我们告诉他时，他说：“你刚刚重新发明了（医学）断层摄影术”。沃尔特和我在与伍斯特以及声学、工程学和海洋学的众多同事合作的基础上，继续将其付诸实践。在后来的一本书（Munk等人，1995年）中，我们试图对这项工作进行总结。

当沃尔特和我在英国剑桥的一次联合休假中再次共用一间办公室时，我们借此机会写了一篇论文，强调了到20世纪90年代已经或将要使用的新技术。我们确实强调了与测高相关的层析成像等，因为测高需要航天局批准数亿美元的支出，而层析成像似乎更多地掌握在我们一小群科学家自己的手中。尽管层析成像技术取得了很大进展，但它尚未得到我们预期的广泛应用。

世界海洋环流实验

有没有可能理解一个以变化（variability）为主导的地球系统行为？

1981年，迪恩·罗米奇和我受反演方法的启发，完成了自国际地球物理年（International Geophysical Year，IGY）以来第一次跨北大西洋自上而下的水文剖面。迪恩和我写下了与IGY中观察到的差异，但我们的论文标题以“明显的……变化”开头，因为旧南森瓶段和新南森瓶段之间的校准偏移量不清楚。这一切都证实了我的感觉，即作为物理海洋学家，我们需要在技术和采样策略方面采取新的方法。我于1979年在迈阿密的一次国际会议上提出了第一个被称为WOCE的建议，该小组正试图制定一个涵盖全球气候实验的后续方案。随后是数年的讨论、规划会议，最终于1992年至1997年期间推出了T/P卫星项目。自那时以来，测高测量一直在继续,我们最终还获得了星载风散射计和卫星重力任务（GRACE以及GOCE卫星），以及Argo剖面测量计划。

全球大洋环流数据同化模式系统 ECCO

到1992年左右，很明显会出现某种形式的WOCE，届时我们会有各种全球数据集。它们将具有完全不同的类型和采样属性。我们如何使用它们？我们所知道的将全球数据应用于流体的唯一例子是数值天气预报。目前正在做的是每隔6小时将大气观测数据同化到大气环流模式（GCM）中，目的是生成提前几天的有用预报，这基本上是一个工程问题。然而，对于年度和更长的时间尺度，海洋问题不是预测，而是理解。预测和理解是不同的目标。

20世纪90年代初，Jochem Marotzke作为博士后从基尔来到这里。我们着手证明，我们可以调整完整的海洋GCM，使其与各种数据类型保持一致。Marotzke和我决定在普林斯顿地球物理流体动力学实验室GCM进行尝试。20世纪90年代中期，拉尔夫·吉林作为博士后来到汉堡，他曾是克劳斯·哈塞尔曼 （Klaus Hasselmann，2021年获得诺贝尔物理学奖） 的学生，他的博士论文涉及到编写计算机代码。由于非常大的GCM代码不断被修改和更新，手动维护相应的伴随代码是一项禁止的任务。

巧合的是，约翰·马歇尔作为伦敦帝国理工学院的一名教员来到这里，他正在建造一个新的海洋GCM。在Giering的建议和帮助下，我们设法使MITgcm（正如大家所知）至少半自动地、始终是可调整的。随着同样来自基尔的Detlef Stammer的到来，我们制定了一个计划，并最终制定了一个成功的方案，名为 “全球大洋环流数据同化模式系统”（Estimating the Circulation and Climate of the Ocean，ECCO），项目一直持续到今天。

古气候

随着WOCE的预期成功，我自己的注意力转向了全球海洋。

如果全球采样需要几十年的等待，很难理解海洋环流及其预期变化对气候系统的影响。如果复杂的区域行为不能从一个地方推广到另一个地方呢？很明显，海洋确实在任何地方、任何时候，在无数的时空尺度上都发生了变化。即使是最基本的理论也表明，海洋环流在几秒钟到数千年的时间尺度上发生变化。由于海洋是多尺度运动的集成体，海洋应该“记住”数百至数千年来大气和其他变化（冰盖）的影响。

我知道古气候发生了革命，包括古海洋学。这项激动人心的活动大部分是基于同位素分馏化学和测量。古气候记录将补充过去事件的一些缺失数据，这一概念非常有吸引力。我开始熟悉古海洋学和古气候，从基础课本开始。 一个有力的结论是，过去气候系统和海洋的状态肯定完全不同。但我对区分过去可能发生的事情和原因，以及明显发生的事情和原因带有一些有点偏见的观点。也许古海洋学将遵循物理海洋学的模式，在数据密度上进行一场革命，然后在物理理解上取得巨大进步。

回到潮汐

高度计解决了确定公海正压潮汐的世纪难题。T/P发现内潮在全球范围内显著存在。根据我与阿德里安·吉尔的论文经验，我本应该预料到这一点。实际上，理查德·雷及其合作者的工作开创了一个潮汐新领域，这个领域至今仍在全面发展。我一直倾向于寻找海洋学问题，在那里我不必担心来自许多其他群体的严重竞争。 因此，除了我与Haidvogel和Iskandarani一起写的一篇关于长周期潮汐建模的论文外，我基本不涉及测高的这一方面。

然而，1996年大卫·卡特赖特 (David Cartwright) 70岁时，伦敦皇家学会为纪念他举行了一次研讨会，沃尔特·芒克和我都参加了。我们开始思考潮汐耗散问题，当时人们普遍认为它主要发生在浅海大陆架上。沃尔特对这个主题非常感兴趣，并写了几篇关于潮汐消散的论文，部分原因是关于月球轨道的历史存在着一个重大的谜团。 我们开始了关于强大的内潮含义的讨论，这又促使我们研究了海洋混合现象，我们写这篇文章有点开玩笑，正如一位同事对我说的，“每个人都知道潮汐与海洋环流无关。” 但它触动了人们的心弦，成为研究内潮生成、传播和衰减的一个刺激因素。

改变

当我开始从事物理海洋学研究时，吸引力在于能够几乎认识所有人。从前，无论是理论上还是观测上，都存在着许多明显的问题，而且不需要与任何其他人竞争。广大公众对我们在做什么没有特别的兴趣。

经过几十年的努力，观测和计算能力才开始接近应对的需要。物理海洋学已经发生了翻天覆地的变化，在1980年6月的JPO杂志中，有一篇论文有三个作者，三篇有两个作者，其余14篇有一个作者。在2019年6月的期刊中，没有论文只有一个作者，5篇有两个作者，其余11篇有3个或更多（2篇有8个作者）。 这些数字说明了一个成熟的、现在高度合作的科学的故事，这对前几十年的海洋科学家来说是无法想象的。它必然会随着时代的变化而变化，并随着新技术或新思想的出现而变化。对于物理海洋学来说，将新思想的出现与新技术的出现分开是不可能的。除了极少数的例外情况，理论都是跟着新的观察结果走的。

在MODE之后，出现了无数的湍流研究。许多人在他们的职业生涯中作为第八或第十五位作者出现在不断延长的名单中，而他们的真正贡献不为外人所知。随着论文增长和多样化，一些评价委员会采取简单地统计出版物、引文等，而不去了解文章原创性。

在所有的空间和时间尺度上，海洋的大量新的和有趣的问题，仍然是未来几十年内需要解决的核心。

原文有所删减。

Walter Munk

简介

沃尔特-海因里希-蒙克（1917年10月19日-2019年2月8日）是美国物理海洋学家，获得国家科学奖、京都奖和法国荣誉军团等奖项。

蒙克研究广泛，包括海浪、地球自转的地球物理意义、潮汐、内波、深海钻探、海洋声学测量、海平面上升和气候变化。

蒙克的职业生涯始于第二次世界大战爆发前，战争打断了他在斯克里普斯海洋学研究所（Scripps）的博士学习，使他参与美国军事研究工作。蒙克和他的博士生导师哈拉尔德-斯维尔德鲁普（Harald Sverdrup）开发了预测波浪的方法，被用于诺曼底海滩登陆。蒙克的职业生涯包括一些著名的职位，包括成为JASON智囊团的成员，并担任海军部长/海军作战司令部海洋学主席。

主要成就

• 提出风生环流概念，不仅解释西边界强化现象，也可解得东边界回流；
• 通过动力学机制解释地球自转的极移；
• 提出“Project Mohole”项目建议，钻穿地壳以获得边界处的地幔样本；
• 研究涌浪传播和衰减规律，组织长期的海上海浪调查试验，定义了“有效波高”概念；
• 提出了著名的潮汐“响应”分析法；
• 合作发明内波Garrett–Munk谱；
• 与Wunsch共同开创海洋声学层析法（Ocean Acoustic Tomography），利用声传播来反演大尺度海洋运动及其变化规律；
• 提出潮汐能量对海洋深层混合的重要性。

轶事

• 蒙克在1939年开始读博，受二战影响，他1947年获得博士学位。其博士论文仅用3周写完，创造了Scripps最短论文记录。后来，他认识到论文的主要结论还是错误的。
• 1978年，蒙克为团长的美国海洋科学代表团应邀来我国访问。
  
• 第二任妻子是建筑师，和Munk一起建造了自己住的房子（Seiche），并参与建造了Scripps中心园区建筑。
• 2006年，Munk第二任妻子去世，2011年和社会活动家Mary Coakley结婚。

CARL WUNSCH 的讣告文章

Munk去世后，他的亲密伙伴CARL WUNSCH在Nature杂志发表了讣告文章。下面通过这篇精简的文章回顾伟大海洋学家蒙克的传奇一生。

C. Wunsch, “Walter Munk (1917-2019),” Nature, vol. 567, no. 7747, pp. 176–177, Mar. 2019.

沃尔特-蒙克彻底改变了我们对海洋和地球旋转的理解。他综合了调查、理论和经验，解决了海浪、潮汐、混合、环流等基本和实际问题。他的早期工作帮助盟军在第二次世界大战中抢滩登陆。从1968年起，他成为JASON的一员，这个精英科学家小组为美国政府提供军事方面的建议。

他性格开朗，直觉敏锐，几乎在他漫长的一生中都预见到了关键的、刚刚成熟的问题。几十年后，其中许多问题仍然是几乎所有物理海洋学和大部分地球物理学的焦点。很怀疑是否会有人再次拥有这样一个通才的能力。他喜欢出海，精通数学，对统计学意义有深刻的理解，对海洋有一种直觉，尽管有时有错误，但他不止一次地找到了正确的答案。

蒙克1917年出生于奥地利，来自维也纳的一个银行家庭。在纽约一家银行工作后，他作为科学家的故事开始了，1939年他跟随一位女友来到加利福尼亚的拉霍亚。在那里，他发现并爱上了物理海洋学，他的导师和朋友是哈拉尔德-斯维尔德鲁普，他是斯克里普斯海洋学研究所的主任，蒙克在那里度过了他的职业生涯。

早年，他因与斯维尔德鲁普合作预测海浪而闻名。在1941年12月珍珠港被轰炸前不久，斯维尔德鲁普让蒙克从美国陆军退役，并最终以老百姓身份被派往五角大楼工作。在1942年11月盟军从沿海进入北非的几个月前，两人担心巨浪会给盟军登陆带来灾难。结合理论和经验主义，斯维尔德鲁普-蒙克的海浪预测方法首次在北非海岸登录中被成功使用。经过进一步发展，它为诺曼底和太平洋登陆提供了帮助。

1950年，蒙克发表了关于海洋大尺度环流的极其丰富论文中的第一篇。他将Sverdrup和物理海洋学家Henry Stommel的不同观点协调起来，形成了风驱动海洋环流的基础理论。他与应用数学家乔治-开利一起，将湾流等洋流与更广泛的数学流体动力学领域联系起来。1951年，他发表了一篇论文，指出他自己的理论在南大洋会因为海底地形而失败。这些观点仍是当前研究的一个主要焦点。

与此同时，蒙克将注意力转向了地球物理学中被认为是无人问津的领域–地球极移和自转率的变化，他认为这是跨越地球科学范围的重要信息源泉。他与合作者戈登-麦克唐纳一起编写了经典教科书《地球的旋转》（1960）。在20世纪50年代，他还是 “Project Mohole”的关键人物，这一个大胆的尝试，即钻穿地壳以获得边界处的地幔样本。蒙克从未隐瞒该项目是失败的事实。他写道，他没有给予它足够的重视；历史学家会说，它被石油工业的政治所束缚。他毫不畏惧，继续前进。

他在1966年发表的 “abyssal recipes”论文中回到了大尺度海洋，将深海的温度和盐度的总体结构解释为上升流和混合的平衡，这一观点也被化学家和生物学家所接受。到2000年左右，这种情况被涉及海底地形的混合机制所取代–这种结果使Munk干脆耸耸肩。他的口头禅是，正确的问题比正确的答案重要得多。

在20世纪60年代和70年代，他和英国的合作者David Cartwright恢复了对潮汐的研究，这是一个在20世纪已经奄奄一息的课题，现在是理解海洋混合的关键。到1970年，海洋学家们开始积累”内波”的温度测量值。蒙克和博士后Chris Garrett认为，与海面上的风动波不同，这些波没有风暴和平静期，也没有主要的传播方向。加勒特-蒙克（GM）的内波谱将大量原本神秘的运动整合到一个相对简单的框架中。随之而来的是理论和全球观测的开花结果。

蒙克参与军事工作长达70年之久。他把对海洋的深刻认识与对在海洋中工作的人的关心结合起来，有一种解决实际问题的亲和力。他是战后新成立的美国海军研究办公室（ONR）最早资助的学者之一。他的最后一份ONR合同是在4年前达成的，当时他已经97岁，也是关于表面波的工作。他是JASON的早期成员，对核武器和雷达时代的知名人士的国防建议进行了补充，对海洋的波动机制进行了深入研究，从而帮助解决美国海军的实际问题。

从20世纪70年代中期开始，他对声音在水下传播的研究汇集了他的许多兴趣：波浪、潜艇探测、海洋分层、时间序列分析以及在海上使用新仪器。现在被称为海洋声学层析成像的技术也许是一个超前的想法，这种测量大面积温度和海流的技术可能会像蒙克的许多其他想法一样被证明是革命性的。

作为一个长期的国际旅行者和长期访问者，沃尔特是科学和个人魅力相互作用的一个典范。他培养了一长串有能力的合作者，不分年龄。他喜欢与人打交道：在他家吃午饭或晚饭时，很少有客人不在的。在家里，他的办公桌在入口处，与来来往往的人在一起。他喜欢说，这很好，”只要没有人窃窃私语”。

工欲善其事，必先利其器。
科研软件非常重要，正确的使用科研工具，能提高科研生产力。

文献管理

• Zotero：https://www.zotero.org/；文献、知识管理工具
  

可能大部分人的第一个文献管理软件是Endnote，但Endnote作为商业软件，存在版权问题。Zotero作为开源的文献管理软件，自由度高，生态环境好，社区已经有很多实用插件，可以在Linux、Windows下工作，跨平台云同步，关键还免费。

Zotero可以作为科研小白的首款文献管理软件。

文献计量、综述

• Citespace:https://citespace.podia.com/download, 文献计量分析，了解学科动态
  
• Bibliometrix：https://www.bibliometrix.org/, R语言包
  
• VOSviewer:https://www.vosviewer.com/, 上手快
  

文献计量分析工具可以将国内外文献进行可视化分析，来帮助了解一门学科的前世今生和未来趋势，也是文献综述的得力工具。Citespace功能复杂，属于学院派；VOSviewer上手简单，具备主要分析功能；Bibliometrix基于R语言开发，有不少特色，统计功能强大。

三款软件，可综合使用，取长补短。

文献查询和下载

• Scihub：https://sci-hub.se/，下载SCI文献
• Web of Science:
  https://clarivate.com/webofsciencegroup/solutions/web-of-science/, SCI论文检索，淘宝有10元包年账号
• oatd: https://oatd.org/, Open Access Theses and Dissertations. 国外硕士、博士论文
  

Scihub可下载大部分历史文献，但最近的文献无法下载；若希望获得最新文献，可在淘宝购买数据库账号，通常含大部分中外数据库；Web of Science即SCI检索，它的数据库质量高且内容丰富，还提供初步的文献计量分析；国外博士论文可使用Open Access Theses and Dissertations数据库。

知网好像因为垄断出事了。

翻译

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• quillbot：https://quillbot.com/；可以提供拼写错误、语法检查和润色，专业版20美元。
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同学们直接写出的英文基本上是不太完美的，在提交之前，可以先通过quillbot这款软件进行语言修改，能很方便找出语法错误。quillbot专业版还能帮助你扩展句子，很神奇的工具。

• quillbot可以开发票。

制图

• GMT：https://github.com/GenericMappingTools/gmt；通用地学绘图工具，地球物理、大地测量方向常用。

• NCL：https://www.ncl.ucar.edu/；地学科学绘图工具，海洋、大气、气候科学常用

• plotly:https://plotly.com/graphing-libraries/, 支持Python、R等，功能强，可绘制gantt、PIE、Bar、Map等图。

漂亮的插图可以给论文加分不少，同学们都要熟练掌握一种制图软件。这儿仅仅列出众多软件的几种常用工具，而且是偏向地学类。

掌握一种制图工具可能需要很长的时间，但往往能有意想不到的收获。

专刊信息

近日，《Remote Sensing》（中科院二区TOP）推出“Advances in Satellite Altimetry”专刊，特邀编辑为希腊克里特理工大学Stelios Mertikas教授、澳大利亚纽卡斯尔大学Xiaoli Deng教授和欧空局地球观测项目主管Jérôme Benveniste博士。

在本期专刊中，将接受雷达和激光测高领域的最新研究成果，比如处理算法、定标检验、干涉测高、空间基准、海洋遥感、海平面变化、环流和海洋动力、海岸带测高、极地测高、内陆测高、海洋测绘等各方面应用，并鼓励提交测高应用综述文章。

截止时间

专刊截止时间：31 January 2023

投稿地址

https://www.mdpi.com/journal/remotesensing/special_issues/satellite_altimetry

世界正在经历“百年未有之大变局”，而俄乌冲突无疑是一个重大事件和重要节点。

2022年2月24日，俄罗斯以“非军事化、去纳粹化”为由发起特别军事行动，至今俄乌冲突已超三个月。由此引发的世界级冲击波，对全球各个方面产生深远影响。几个月内，西方在各领域推动与俄“脱钩”，有关俄罗斯的国际科技合作也受到了巨大冲击。有评论称这一科学共同体正在被地缘冲突逐渐摧毁，并预示着科学逆全球化和联盟化的趋势，以及西方科学帝国主义的回归。（出处）

近期Nature发表多篇评述文章，不同立场的科学家对科技领域对俄罗斯的孤立做法进行了严肃的讨论。

Nature 文章

以下内容为仅代表作者个人观点，不代表Nature和本微信公众号观点。

一、乌克兰的抵制

原文：https://www.nature.com/articles/d41586-022-00695-2
作者：Dmytro Chumachenko, National Aerospace University “Kharkiv Aviation Institute”, Kharkiv, Ukraine.

译文

我是乌克兰科学界公开信（https://doi.org/hjw9）的发起人之一，该公开信呼吁对俄罗斯2月24日对乌克兰的可耻军事袭击进行广泛的学术制裁（Nature https://doi.org/hjxc;2022）。 到目前为止，已有6,000多名来自乌克兰和世界各地的科学家签署了该协议（go.nature.com/3hoh）。

这种制裁将有效地切断俄罗斯获得新技术、科学研究和信息支持的渠道。如阻止对所有科学数据库和国际资助计划的访问，以及将俄罗斯的科学出版物踢出SCI等检索。

在乌克兰这个难过的时刻，我们恳求国际研究界的大力支持（Nature https://doi.org/hjxb; 2022）。只有团结一致，我们才能在这场可怕的战争中幸存下来。要签署请愿书，请访问 go.nature.com/3cmwp。

二、极地研究需要俄罗斯

原文： https://www.nature.com/articles/d41586-022-01266-1
作者：Sarah Marie Strand, Association of Polar Early Career Scientists, Tromsø, Norway.
Mathieu Casado, Laboratory for Sciences of Climate and Environment, Gif-sur-Yvette, France.

译文

作为极地青年科学协会(APECS; go.nature.com/3ghrtwe)执行委员会的执行董事和副主席，我们表达对多国极地研究人员对俄罗斯学术制裁的震惊。这种分裂将阻碍科学进步，并阻止应对气候变化的重要行动。

极地研究有超越国界的历史传统。例如，1961年的《南极条约》保障了南极洲的国际地位。在冷战期间，美国、法国和苏联合作制定了分析沃斯托克冰芯的计划，该冰芯提供了几个冰川周期中二氧化碳浓度的首次记录，以及将这些排放与全球变暖联系起来的可靠证据。

APECS支持对石油、天然气等燃料的制裁，但谴责学术制裁。科学植根于合作，所以我们应该抵制孤立俄罗斯气候科学家的行动。

波浪骑士是测量海浪的经典设备，目前市场最常见的有荷兰Datawell公司的Waverider产品，其成熟产品主要有两种：加速度计类型和GNSS类型。

波浪骑士采集的数据有专门的软件进行读取和处理，本文以Datawell 数据为例简单总结处理方法。

软件下载

下载Waves5软件并安装，安装无需注册。

下载地址：https://www.datawell.nl/Support/Download.aspx

导入数据

新建项目，并将存放数据的文件夹导入。之后，数据文件将在左侧栏的Logged中显示。

其数据格式主要有raw,hxv,wvs,spt。

数据格式

1、hxv:Raw buoy messages

Meaning: HeXadecimal Vectors
Description: Stream of raw buoy messages
Buoys: DWR MkI, MkII, MkIII
From: HF receiver
Format: Ascii/Text, hexadecimal

该数据包含了浮标的原始记录，半小时一个文件，通过右侧工具栏可以查看统计信息、波浪功率密度谱、二维和三维方向谱。

数据样例

00A4,8B53,80C0,0501,92B7
00A5,A1AB,8040,0101,A978
00A6,C3D7,00D0,0502,5EDF
00A7,65C6,0160,1C01,8E58

数据格式

Format
SSNN,YYYY,HHHN,NNWW,WPPP

SS: status
00: correct
01: transmission error, repaired
02: transmission error, not repaired
03: all-0 or all-1 vector
04: synchronizing
05: = 04 + 01
06: = 04 + 02
07: = 04 + 03
NN: index, 0-255, modulo 256
YYYY: spectral/system word
HHH: heave (vertical displacement), 12 bit, sign-magnitude
NNN: north displacement, 12 bit, sign-magnitude
WWW: west displacement, 12 bit, sign-magnitude
PPP: Parity, BCH(63,51)-code

2、raw: raw buoy displacements

Meaning: RAW displacements
Description: the heave, north, west displacements @ 1.28 Hz
Buoys: DWR MkI, MkII, MkIII
From: post-processing
Format: Ascii/Text, decimal

该数据包含了浮标的位移信息，通过右侧工具栏可以查看时间序列、波浪功率密度谱、二维和三维方向谱。

数据样例：

0, 13, 3, -13
0, 3, 13, -13
0, 15, 17, -11
0, -10, 2, -1

数据格式

Format
sta, hv, no, we

sta: status
0 to 7: see *.HXV
16: one of the three displacements outside +/- 4s.
32: two of the three displacements outside +/- 4s.
48: all three displacements outside +/- 4s.
64: dummy vector to replace unreceived vector
128: gap in GPS link (DWR-G buoys only)
hv: heave [cm]
no: north displacement [cm]
we: west displacement [cm]

3、WVS:the chronological list of upcross waves

Meaning: upcross WaVeS data
Description: the chronological list of upcross waves
Buoys: DWR MkI, MkII, MkIII
From: post-processing
Format: Ascii/Text, decimal

该数据包含了按时间排列的波浪主要信息，通过右侧工具栏可以查看波峰、波谷和周期信息。

数据样例

2012-01-25T05:00:00.000,100, 116, 4.1, 78, 4.0, 62, 3.9, 40, 3.2, 0.534,553
171, 28, -21, 4.071
451, 14, -7, 2.835
385, 8, -20, 2.637
15, 32, -49, 3.230

数据格式

Format
Summary (12 parameters) .
Timestamp: date and time (ISO8601)
Coverage: percentage of raw data used in constructing the upcross waves [%]
Hmax: maximum wave height [cm]
T(Hmax): period of the highest wave [s]
H[1/10]: mean height of the highest 1/10 of the waves [cm]
T(H[1/10]): mean period of the highest 1/10 of the waves [s]
H[1/3]: mean height of the highest third of the waves [cm]
T(H[1/3]): mean period of the highest third of the waves [s]
Hav: mean height of all waves [cm]
Tav: mean period of all waves [s]
eps: bandwidth parameter [-]
NumWaves: number of upcross waves [-]

List of upcross waves (NumWaves x 4 matrix) .
rank, crest, trough, period

rank: index of wave when sorted ascendingly (1 = highest)
crest: maximum heave within present upcross wave
trough: minimum heave within present upcross wave
period: duration of present upcross wave
NB: the wave height of an upcross wave is the difference between crest and trough.

4、spt:the heave and directional spectrum

Meaning: SPecTral data
Description: the heave and directional spectrum
Buoys: DWR MkI, MkII, MkIII
From: post-processing
Format: Ascii/Text, decimal

该数据包含了按时间排列的波浪谱信息。

数据样例：

10
22.0
3.774
1.7287E-2
25.00
14.30
7
0.04125
-0.04500
0.07750
260.2
53.833
0.025,9.9040E-5,60.5,78.6,-2.95,1.71
0.030,6.6547E-4,99.8,69.2,3.77,2.47
0.035,7.6734E-3,279.8,46.3,-0.37,4.47
0.040,8.4804E-3,292.5,67.5,4.55,2.50

数据格式

Format
System file (12 parameters)
tn: transmission index (1 to 8)
Hs: significant wave height [cm]
Tz: zero-upcross period [s]
Smax: maximum of the psd S(f) [m^2/Hz]
Tref: reference temperature [°C, centigrade]
Tsea: Sea surface temperature [°C, centigrade]
Bat: Battery status (0 = empty to 7 = full)
Av: offset of the vertical accelerometer
Ax: offset of the x-accelerometer
Ay: offset of the y-accelerometer
Ori: buoy orientation [°]
Incli: magnetic inclination [°]

Spectrum file (64 x 6 array)
f, S(f) / Smax, Dir(f), Spr(f), Skew(f), Kurt(f)

f: wave frequency [Hz]
S(f) / Smax: relative psd (power spectral density) [-]
Dir(f): wave direction [°]
Spr(f): directional spread [°]
Skew(f): skewness of the directional distribution [-]
Kurt(f): kurtosis of the directional distribution [-]

波浪能量密度谱计算方法

能量密度谱主要包含一下信息：

能量：海面高度波动的方差。
能量密度谱：积分之后即能量。
周期：峰值即周期（频率）。

使用Matlab可做如下计算和测试：

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% Load spectral density data From SPT file
TrPath='test.spt';
TrFid = fopen(TrPath,'r'); % 路径
FormatString='%f,%f %*[^\n]'; % 读取数据的类型
Ctr = textscan(TrFid, FormatString, 'HeaderLines', 12,'EndOfLine','\r\n');
Ctr = cell2mat(Ctr); % 转矩阵
fclose(TrFid);

% Load max value of spectral density form SPT file
TrPath='test.spt';
TrFid = fopen(TrPath,'r'); 
FormatString='%f'; % 读取数据格式
smax = textscan(TrFid, FormatString, 'HeaderLines', 3);
smax = cell2mat(smax); % 转矩阵
fclose(TrFid);

% Calculate PSD using RAW data
wb=load('test.raw');
fs_g=1.28;% hz
len=length(wb(:,2));
[Pxx_wb,fxx_wb]=pwelch(wb(:,2)/100,fix(len/20),[],[],fs_g,'onesided');

% Plot
figure('name','wavebuoy')
plot(Ctr(:,1),Ctr(:,2)*smax(1));hold on
plot(fxx_wb, Pxx_wb);
legend('From SPT file','By matlab pwelch')

可见使用波浪骑士的原始波动数据计算PSD和SPT文件中的PSD是符合的。所以采集数据之后，既可以使用wave5进行数据处理，也可以自己编程实现，二者一致。

方向谱

波浪骑士可观测海浪的三个方向的加速度，进而可以通过交叉谱确定方向谱。

Maltab开源程序包diwasp也可以独立计算方向谱，下面比较Wave5软件和diwasp计算方向谱的差异。

Matlab程序

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% WB的方向谱
folder ='C:\Users\lei\Documents\MATLAB\diwasp'; 
addpath( genpath(folder) );   

ID.fs=1.28;
ID.depth=25;
ID.datatypes={'elev','dspx','dspy'};
ID.layout=repmat([0 0 25]',[1 length(ID.datatypes)]);

wb=load('C:\Users\lei\Documents\wavebuoy\2021\November\2021-10-24T06h30Z.raw');
ID.data=wb(:,2:4)/100;

SM.freqs = [0.01:0.002:0.7];
SM.dirs = [-180:1:180];
SM.xaxisdir = 0 ;

EP.dres = 180 ;
EP.nfft = 64;
EP.iter = 100;
EP.smooth = 'ON';
EP.method = 'DFTM';

[SMout,EPout]=dirspec(ID,SM,EP,{'PLOTTYPE',2,'FILEOUT','sampleout.spec'});

结果为：

MATLAB计算的方向谱和波浪骑士自带工具显示的方向谱形态大致符合，但是角度相差了90度。原因不确定，但可能是参考轴的差异引起。后面需要进一步分析差异原因。

海洋潮汐由诸多分潮组成，同潮图的绘制是潮汐研究的常见操作。这里介绍GMT绘制同潮图的主要步骤，并导出振幅和相位的等值线，转为kml格式，以便在google earth查看。

数据下载

使用AVISO网站的FES2014潮汐模型，各分潮为单独的nc文件。
内容包含：

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$ ls
2n2.nc  k2.nc  m3.nc  m8.nc    mm.nc   msf.nc  nu2.nc  q1.nc  s2.nc  ssa.nc
j1.nc   l2.nc  m4.nc  mf.nc    mn4.nc  mu2.nc  o1.nc   r2.nc  s4.nc  t2.nc
k1.nc   m2.nc  m6.nc  mks2.nc  ms4.nc  n2.nc   p1.nc   s1.nc  sa.nc

绘图代码

以山东周边海域M2和S2分潮为例绘图。

主要用到了grdcontour绘制等值线，在相位一行代码中，注意加入-Z+p，代码如下。

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#!/usr/bin/env bash
ps=sd.ps

gmt pscoast -R115/125/34/42 -JM6i -Baf -Gburlywood  -Di -A10 -P -K --FORMAT_GEO_MAP=dddF > $ps
gmt grdimage "m2.nc?amplitude" -J -R -O -K -Q >> $ps
gmt pscoast -R -J -Gwhite  -Df -K -O >> $ps

gmt grdcontour -R "m2.nc?phase" -J -Gl123/37/120/34,122/39/125/39 -C20 -A40+f7p+a0+u@. -Z+p  -Wc0.25p,white -Wa0.75p,white -O -K  >> $ps
gmt grdcontour -R "m2.nc?amplitude" -J -GlBL/TR -C20 -A40+f7p+a0  -Wc0.25p,black -Wa0.75p,black -O -K  >> $ps

数据导出

首先使用grdcontour的-D输出等值线文件，再使用gmt2kml制作kml文件，可进一步导入Google Earth。

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# Output data
gmt grdcontour -R "m2.nc?phase" -J -C10 -A20+f7p+a0  -Wc0.25p,gray -Wa0.75p,gray -Dcontours_p.txt
gmt grdcontour -R "m2.nc?amplitude" -J -C10 -A20+f7p+a0  -Wc0.25p,red -Wa0.75p,red -Dcontours_a.txt
# Transform to kml
gmt 2kml contours_p.txt -Wthick,black -Fl > contours_p.kml
gmt 2kml contours_a.txt -Wthick,white -Fl > contours_a.kml

海冰遥感测量的中国研究

本文使用文献计量快速获取中国学者在海冰厚度遥感方面的研究现状。工具为VOSviewer和R语言包bibliometrix，数据源为Web of Science。

基本原理

卫星高度计可以通过测量海冰表面（含积雪）到海水面的高度，进而利用浮力公式得到海冰总厚度。因为雷达高度计分辨率低，而激光高度计沿轨分辨率高，因此极地海冰研究多采用激光高度计。由于浮力公式和介质密度密切相关，因此海水密度、海冰密度和积雪密度是影响测量结果精度的关键因子。下图说明了海冰厚度反演的基本原理（季青 etal., 2016）：

数据源

由于数据开放程度高，原理简单，海冰反演在我国的研究较为广泛。另外我国极地事业的不断发展也对海冰调查提出了更多需求，促进了该领域的发展。下面以Web of Science检索的SCI文章为样本，简单统计中国学者的研究情况。使用的关键词为“sea ice” and “depth” and “satellite”，设置国家为中国，出现106篇文章，其中包含一部分的国际合作研究。

文章数量

从数量看，中国学者发表的海冰厚度成果增长趋势明显，2021年发表的相关SCI文章超过15篇。预计我国在将来还将发表更多的海冰厚度反演文章。

从数量看，作者主要有Qu Bo（Nantong University），Wang Bin（Tsinghua Univ），Zhou Lu（Tsinghua Univ），Cheng Xiao（Sun Yat Sen Univ），Liu JP（Beijing Normal Univ）, Xie Hongjie (Univ Texas San Antonio)等人。

合作作者

从合作网络看，国内学者在海冰反演领域合作密切，并以单位及合作单位的形成作者群体，图中红橙蓝节点为清华、北师、遥感所的合作，其中清华又表现出丰富的国际合作。图中左下为极地中心（Lei ruibo）、武大研究群体，中间的紫色群体有桥梁连接作用，为MOSAiC任务的研究人员，有丰富和国际合作背景。继续向左连接到另一个国外研究群体（Xie Hongjie），并最终连接南京大学（Shen Xiaoyi）群体，在南大群体作者中可见卫星中心相关人员，表示二者有项目合作。

合作机构

从卫星海冰厚度的研究机构看，国内主要有清华、北大、中科院、北师、中山大学、武大、原海洋局系统单位、南大、南信等单位。主要的国外合作机构有nasa等。最大的节点为清华和中科院，清华的国际合作又强于其他机构。

关键词

意外的是，尽管WoS数据检索主题是“sea ice”，但关键词主题最广的却是积雪厚度（snow depth），由此可见积雪厚度对卫星反演海冰的重要性和创新性，这也说明现在从事海冰厚度反演，无法避免的需要积雪厚度信息。此外，也可发现除了Icesat、Cryosat等激光高度计卫星外，也有我国学者使用amsr-e卫星辐射计亮温数据等进行相关研究，表明海冰厚度可以被动遥感进行反演，辐射计的特点主要是刈幅宽，周期短，正好可以补充高度计的不足，未来主被动结合的海冰厚度信息提取或许是一个趋势。

国际合作

中国最大的合作伙伴是美国，其次是欧盟国家。另外中国和俄罗斯、澳大利也、新西兰、韩国、印度也都存在直接合作。

本文内容比较简单，许多信息未挖掘，又想法的同学可增加中外的研究差异、热点演化等。文献计量分析近年来发展迅猛，诸多国内外学术期刊均接受该类文章。其意义在于帮助新手快速了解领域进展，老手快速掌握前沿热点，促进科学选题。

本文面向GMT的初学者或者即将打算学习GMT的新人。

GMT简介

GMT是一套地学绘图的工具，可以输出高质量的论文插图，并具备优秀的数据处理工具，比如进行网格插值、数据筛选、空间滤波甚至重力场反演等。GMT在测绘、地球物理、海洋、遥感等领域有广泛的使用，GMT通常被指定为研究生必备技能之一。然而由于其采用命令行模式，有一定的学习门槛。不过掌握之后，会大大提高科研生产力。

GMT由美国夏威夷大学Paul教授等人开发，至今已有30多年历史，且仍旧在更新维护。中国也有一批热衷于更新GMT的粉丝。

下面分Windows和Linux来介绍安装GMT使用。

Windows

安装

需要准备的程序：

• GMT可执行程序，地址：https://github.com/GenericMappingTools/gmt/releases/tag/6.3.0
• GhostScript，地址：https://www.ghostscript.com/releases/gsdnld.html
• gsview（可选）, 地址：https://pages.cs.wisc.edu/~ghost/

Ghostscript是为了解释ps矢量语言，支持转化成pdf格式。gsview是为了打开ps文件。

安装后，记得查看下系统路径PATH时候设置？如果没自动设置路径，请手动加上。

不需要重启电脑。

使用

GMT采用了脚本程序，在window中可以写bat文件进行批量运行。简单说就是把一行一行的代码放进bat中依次执行，后面的绘图代码将叠加到上一行的结果之上。

一般，请前往GMT安装目录找到example目录，随便进入一个例子（动画除外），找到bat文件，双击执行，结束后当前目录会有图片产生。

例子的目录一般在：C:\programs\gmt6\share\doc\examples

注意，有些例子使用了在线数据，因此需要联网运行。有些例子可能使用了gawk等文本处理工具，需要下载后放到GMT的bin目录（其他可以被path搜索的目录也行）。

下面是ex01代码：

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REM		GMT EXAMPLE 01
REM
REM Purpose:	Make two contour maps based on the data in the file osu91a1f_16.nc
REM GMT modules:	set, subplot, grdcontour, coast
REM
gmt begin ex01
	gmt set MAP_GRID_CROSS_SIZE_PRIMARY 0 FONT_ANNOT_PRIMARY 10p
	gmt subplot begin 2x1 -A -M0.5c -Blrtb -Bafg -T"Low Order Geoid" -Fs16c/0 -Rg -JH16c
		gmt coast -JH? -Glightbrown -Slightblue -c0,0
		gmt grdcontour @osu91a1f_16.nc -C10 -A50+f7p -Gd10c -Ln -Wcthinnest,- -Wathin,- -T+d8p/2p+l
		gmt grdcontour @osu91a1f_16.nc -C10 -A50+f7p -Gd10c -LP -T+d8p/2p+l

		gmt coast -JH0/? -Glightbrown -Slightblue -c1,0
		gmt grdcontour @osu91a1f_16.nc -C10 -A50+f7p -Gd10c -Ln -Wcthinnest,- -Wathin,- -T+d8p/2p
		gmt grdcontour @osu91a1f_16.nc -C10 -A50+f7p -Gd10c -LP -T+d8p/2p
	gmt subplot end
gmt end show

上述代码是GMT6风格。大概意思如下：
‘REM’表示注释，gmt begin 表示开始，gmt set在本例中修改一些绘图默认值，gmt coast表示正式的绘图开始，这一行是加海岸线，后面各有不同含义，按顺序执行。

如果上面的例子复杂了，也可以打开cmd，运行一行的代码:

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gmt pscoast -JM6i -Baf -EGB,IT,FR+gblue+p0.25p,red -EES,PT,GR+gyellow -P > map.ps

使用gsview打开ps图片

装换格式使用：

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gmt psconvert map.ps -A -Tg

Linux

这里以Ubuntu为例。

安装

联网情况下，GMT安装只需要几行命令，不要自己编译。

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sudo apt-get install gmt gmt-dcw gmt-gshhg
sudo apt-get install ghostscript

检查安装是否成功使用，直接在命令窗口输入gmt，出现版本信息即表示安装成功。

使用

Linux下同样采用脚本，把每一行命令写到一个可执行的文本即可。

和Windows有所不同的是，Linux下面有大量的文本处理工具可以使用，比如cat,sed,ls,awk等。

在命令窗口输入:

1

gmt pscoast -JM6i -Baf -EGB,IT,FR+gblue+p0.25p,red -EES,PT,GR+gyellow -P > map.ps

可以得到和Windows一样的结果。

如果使用批处理运行，比如代码已经写进test.sh，则执行./test.sh。

学习资源

文档

命令窗口输入gmt docs gmt，可以打开本地帮助。

论坛

有问题可以去论坛提问，这里有许多活跃用户。GMT论坛已经更换了很多次，这次看起来比较稳定。

GMT论坛地址：https://forum.generic-mapping-tools.org/

QQ群

国内有两个千人的群，都比较不错。

GMT QQ群1: 218905582
GMT QQ群2: 791856541

中文社区

有一些翻译的中文手册和案例，可作为初学者参考。

地址：https://gmt-china.org/

github

可以在GitHub搜索到一些共享的例子。

本公众号

初心是提供海洋数据服务，有空会更新一些GMT案例，往往比较实用，且别处找不太到。

其他

另外，还有许多的个人网站和博客，不一一列举。

MATLAB，Python，Julia的GMT版本

GMT MATLAB和Julia相对成熟，特别是MATLAB版本完美结合GMT，实现互相调用数据。Julia用的不多，但好像有一些黑科技在里面，可以实现一般GMT做不到事情。Python还在开发中，工具不完全，可以尝尝鲜，但不能替代GMT。

三者程序：https://github.com/GenericMappingTools