在遼闊浩渺的海面上，海洋科考船劈波斬浪、風(fēng)雨兼程。一次次航次調(diào)查取樣，奠定了我國海洋科學(xué)底層的基石。而他——南京信息工程大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院副院長丘仲鋒，從18歲第一次看到海那刻起，就注定了他與海洋科研有解不開的情緣，從此成為一次次航次調(diào)查的參與者。
作為21世紀(jì)成長起來的海洋科學(xué)青年專家，丘仲鋒見證、參與了我國海洋科學(xué)快速發(fā)展的新航程。追隨丘仲鋒的航線，按圖索驥，可以窺見我國近20年來的海洋科學(xué)發(fā)展歷程。
丘仲鋒
結(jié)緣海洋，一往情深
1997年，18歲的丘仲鋒考入廈門大學(xué)。報(bào)到的時(shí)候，看慣了山間風(fēng)物的丘仲鋒才第一次看到海，曾經(jīng)在文學(xué)作品中對海洋的印象第一次復(fù)刻進(jìn)了現(xiàn)實(shí)，神秘又浪漫。雖然高考志愿填報(bào)海洋學(xué)專業(yè)實(shí)屬偶然，但自那一刻起，他對這個(gè)專業(yè)便開始無限憧憬。正所謂，結(jié)緣海洋——情不知所起，卻一往而深。
“我當(dāng)時(shí)學(xué)的是海洋物理專業(yè)，最主干的課程是海洋聲學(xué)，聲學(xué)是海洋水體環(huán)境探索一種最主要的手段。得益于當(dāng)時(shí)學(xué)科的全面設(shè)置，我們在學(xué)習(xí)水聲之外，把海洋涉及的學(xué)科都系統(tǒng)地學(xué)了一遍，包括物理海洋、海洋生物、海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)，甚至包括海洋法等，此外，還有數(shù)字電路、模擬電路、信號與系統(tǒng)等工科基礎(chǔ)課程，非常全面。這些專業(yè)知識的學(xué)習(xí)使我對海洋充滿了全方位的興趣，也為將來從事海洋研究打下了很好的基礎(chǔ)?！本瓦@樣，在廈門大學(xué)系統(tǒng)全面的4年學(xué)業(yè)結(jié)束以后，丘仲鋒被保送到中國科學(xué)院海洋研究所。
在中國科學(xué)院海洋研究所，丘仲鋒的研究方向大體上圍繞著海洋探測，同時(shí)也做了一些海洋環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的課題?！敖佑|到生態(tài)環(huán)境的課題后，尤其是接觸了水質(zhì)生態(tài)環(huán)境后，我意識到水質(zhì)問題對人類的影響、對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響非常大，這項(xiàng)工作意義重大。所以接下來的這么多年，我的工作主要圍繞著海洋環(huán)境探測開展，包括對水質(zhì)生態(tài)環(huán)境的探索。”
從2006年完成博士學(xué)業(yè)起的5年時(shí)間，丘仲鋒留在中國科學(xué)院海洋研究所做助理研究員、副研究員，繼續(xù)他的海洋研究。其間，兩年的法國馬賽地中海大學(xué)博士后和半年的香港中文大學(xué)博士后工作經(jīng)歷，帶給了他不一樣的體驗(yàn)。圍繞興趣開展的科研，更加純粹的學(xué)術(shù)工作，以及這些在學(xué)科上有著深厚積淀的團(tuán)隊(duì)的科研氛圍，都促進(jìn)使丘仲鋒在此后的科研教學(xué)中形成獨(dú)特的風(fēng)格。
回首近十年的求學(xué)生涯，丘仲鋒感慨萬千。他最難忘的是恩師們的關(guān)照，引領(lǐng)他走出了一條不斷攀登的科研路。
丘仲鋒說，本科期間，物理海洋學(xué)專家胡建宇老師就給他埋下了從事科研工作的種子?！氨究飘厴I(yè)論文設(shè)計(jì)那半年，我一直跟著胡老師和他的團(tuán)隊(duì)出海處理數(shù)據(jù)、寫程序，他完全把我當(dāng)研究生要求，對我的影響非常大。最后，我的本科畢業(yè)論文在胡老師的指導(dǎo)下，發(fā)表在了《海洋科學(xué)》上，那應(yīng)該是我科研的起步?！?/p>
而丘仲鋒本科時(shí)的班主任陳明茹老師，則鼓勵(lì)他走上了科研道路?！霸谖易蠲悦５臅r(shí)候，陳老師的關(guān)心和鼓勵(lì)為我指明了方向。因?yàn)槲沂羌依锏拈L子，責(zé)任比較重，家里也希望我早點(diǎn)工作。所以我大學(xué)四年級沒有準(zhǔn)備考研，已經(jīng)要去找工作了。那時(shí)，陳老師和我聊天，她覺得我應(yīng)該能夠再往上走，那樣我的人生、事業(yè)可能會(huì)更好。一席話讓我個(gè)人的觀念有了轉(zhuǎn)變，從此走上了不同的道路?！?/p>
研究生期間，連同導(dǎo)師何宜軍老師在內(nèi)，丘仲鋒身邊的老師都是真正的海洋科學(xué)家。他們踏實(shí)、專注的工作態(tài)度，讓丘仲鋒很受觸動(dòng)?！霸谒麄兊难蘸透姓傧?，在那樣的氛圍下，我愿意跟隨他們做海洋研究，希望能為我們國家做點(diǎn)貢獻(xiàn)。”
老師們的影響在丘仲鋒這里實(shí)現(xiàn)了代際傳遞，他把這些感悟與體會(huì)應(yīng)用到了帶學(xué)生和團(tuán)隊(duì)中去?！拔矣X得培養(yǎng)學(xué)生最重要的，就是建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，讓他知道應(yīng)該做什么事。其實(shí)我覺得，知識是一方面，能力更重要，經(jīng)驗(yàn)一定要有。我讓他們出海，讓他們做培養(yǎng)測試，給他們推一些標(biāo)準(zhǔn)，這樣的話，不管學(xué)生本身的情況怎么樣，通過幾年的培養(yǎng)，他就能具備一定的科學(xué)素養(yǎng)，擁有思考問題、解決問題的能力，我覺得這就是一個(gè)很好的學(xué)生。當(dāng)然，有些學(xué)生有更多的自主特點(diǎn)，我們可以給他們更多的啟發(fā)?！?/p>
明德格物，立己達(dá)人
從2011年年底至今，丘仲鋒已經(jīng)在南京信息工程大學(xué)工作了9個(gè)年頭，南京的這些年對他來說是又一種成長。
走進(jìn)南京信息工程大學(xué)，“明德格物、立己達(dá)人”的校訓(xùn)首先映入眼簾?！懊鞯赂裎铩闭Z出《禮記·大學(xué)》，取“德才兼?zhèn)?、以德為先”之意，意為立德修身、篤學(xué)求是?！傲⒓哼_(dá)人”語出《論語·雍也》，取中國知識分子“獨(dú)善其身、兼濟(jì)天下”之意，意為自律自強(qiáng)、盡責(zé)盡心。這八字校訓(xùn)所表達(dá)的風(fēng)骨，在丘仲鋒身上體現(xiàn)得淋漓盡致。
南京信息工程大學(xué)的前身是南京氣象學(xué)院，辦學(xué)特色鮮明，大氣科學(xué)入選國家“雙一流”建設(shè)學(xué)科，在教育部一級學(xué)科評估中蟬聯(lián)全國第一、獲評A+等級，氣象學(xué)為國家重點(diǎn)學(xué)科，地球科學(xué)、工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)4個(gè)學(xué)科躋身ESI學(xué)科排名全球前1%。
“海氣不分家，大氣的驅(qū)動(dòng)很大一塊在海上。當(dāng)時(shí)我們學(xué)校大氣類學(xué)科是國內(nèi)最齊全的，做得非常好。但是，如果只發(fā)展單一學(xué)科，學(xué)校在發(fā)展過程中就會(huì)遇到瓶頸。瓶頸在哪兒？大氣相關(guān)學(xué)科已經(jīng)是全國第一了，再往上走，純粹地做大氣肯定不夠，還需要其他跟大氣相關(guān)聯(lián)的學(xué)科，比如海洋、水文、信息、環(huán)境等學(xué)科的發(fā)展，能夠反過來促進(jìn)大氣學(xué)科的提升。再加上我們國家對海洋越發(fā)重視，將海洋開發(fā)上升為國家戰(zhàn)略，所以當(dāng)時(shí)校領(lǐng)導(dǎo)就有意愿準(zhǔn)備成立海洋學(xué)院?！鼻鹬黉h說，正是這個(gè)契機(jī)讓他來到了南京信息工程大學(xué)。其實(shí)回過頭看，這個(gè)看似順理成章的選擇，丘仲鋒在當(dāng)時(shí)也是下了不小決心的。
海洋環(huán)境探測是與海洋衛(wèi)星工程建設(shè)、海洋環(huán)境安全保障、全球氣候變化密切相關(guān)的重大前沿課題。海洋科學(xué)學(xué)院成立后，丘仲鋒繼續(xù)相關(guān)課題研究，成果接踵而至，尤其是“海洋動(dòng)力和生態(tài)環(huán)境要素探測理論方法與遙感應(yīng)用研究”榮獲2018年江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，標(biāo)志著學(xué)院上了一個(gè)新臺(tái)階。
作為項(xiàng)目第三完成人，丘仲鋒深入?yún)⑴c其中。這個(gè)項(xiàng)目的歷程可以溯源到15年前。而項(xiàng)目的完成單位——南京信息工程大學(xué)和中國科學(xué)院海洋研究所，是丘仲鋒學(xué)習(xí)、工作的地方?？梢哉f，這個(gè)項(xiàng)目的成果，正是由丘仲鋒和所在團(tuán)隊(duì)一脈相承的努力和在科研工作中點(diǎn)滴積淀培育出來的。
經(jīng)過近15年的努力，在國家原“863”計(jì)劃等項(xiàng)目的持續(xù)支持下，該項(xiàng)目闡明了新型傳感器海洋微波遙感機(jī)理，建立了一套完備的海洋動(dòng)力環(huán)境遙感研究方法體系；揭示了渾濁水體固有光學(xué)特征變異的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，建立了生態(tài)環(huán)境要素遙感信息提取方法；構(gòu)建了典型海洋災(zāi)害遙感監(jiān)測新理論與新技術(shù)，解決了高海況和復(fù)雜水體海洋動(dòng)力和生態(tài)環(huán)境關(guān)鍵要素遙感探測的難題，提出近岸海域波浪觀測和遠(yuǎn)海水體剖面生態(tài)要素觀測的新策略。
此外，項(xiàng)目還取得了一系列創(chuàng)新成果：揭示了新型干涉與極化雷達(dá)海面高風(fēng)速和海浪遙感機(jī)理，建立了以理論建模、系統(tǒng)仿真、信息反演為框架的海洋動(dòng)力環(huán)境要素遙感研究方法體系；揭示了近海渾濁水體固有光學(xué)變異特征的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，構(gòu)建了面向復(fù)雜水體生態(tài)環(huán)境要素的系列區(qū)域化遙感模型；構(gòu)建了海洋環(huán)境災(zāi)害（臺(tái)風(fēng)、溢油、綠潮）探測關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展了全球海洋拖曳系數(shù)和斯托克斯漂流信息獲取方法，研發(fā)了近岸海域波浪觀測系統(tǒng)。
在項(xiàng)目攻關(guān)過程中，丘仲鋒帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立了區(qū)域化的復(fù)雜水體懸浮物、葉綠素等一系列生態(tài)環(huán)境要素遙感反演模型，提高了中高渾濁水體的遙感算法適用性和反演精度，為項(xiàng)目的成功做出了重要貢獻(xiàn)。
對于海洋遙感應(yīng)用來說，這個(gè)項(xiàng)目的成功意義非凡。它突破了一系列典型海洋環(huán)境災(zāi)害探測關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的岸基雷達(dá)波浪觀測設(shè)備。這些研究成果為我國近海海洋災(zāi)害監(jiān)測和災(zāi)后損失評估提供了有效的觀測數(shù)據(jù)和科學(xué)決策；為我國近海交通運(yùn)輸、漁業(yè)生產(chǎn)、應(yīng)急搜索救助等提供了可靠的服務(wù)信息保障；為我國自主海洋衛(wèi)星進(jìn)行全球海洋環(huán)境探測奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐；為我國海洋環(huán)境安全保障、海洋資源調(diào)查、海洋與氣候變化研究提供了重要科學(xué)依據(jù)；為我國空間海洋遙感領(lǐng)域培養(yǎng)了一批專業(yè)技術(shù)骨干和拔尖人才。
與此同時(shí)，項(xiàng)目研究成果豐富和發(fā)展了海洋環(huán)境遙感探測研究的理論與方法，拓展了海洋遙感應(yīng)用領(lǐng)域，深化了對新型衛(wèi)星傳感器海洋遙感機(jī)理的認(rèn)知，為我國自主海洋衛(wèi)星進(jìn)行全球海洋環(huán)境探測奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
該項(xiàng)目研究成果在BAMS、JGR、GRL、IEEE TRGS、RSE等國際著名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表SCI論文136篇，SCI他引1170次；其中8篇代表性論著被SCI引用132次（他引90次）。他引期刊和著作包括RSE、GRL、IEEE TGRS等國際權(quán)威刊物和世界著名出版機(jī)構(gòu)Elsevier出版的學(xué)術(shù)專著。項(xiàng)目主要完成人多次參加國際學(xué)術(shù)會(huì)議，宣講主要?jiǎng)?chuàng)新成果，得到了國際同行的積極評價(jià)。項(xiàng)目研究成果獲國家發(fā)明專利4項(xiàng)，并在原國家海洋局第二海洋研究所石油平臺(tái)項(xiàng)目中開展了海面風(fēng)、浪、流觀測示范性應(yīng)用。
而這一系列榮耀的背后，是一磚一瓦搭建新院系的辛勤付出，以及一點(diǎn)一滴培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)的巨大努力。
團(tuán)隊(duì)合影
專注遙感，拓展應(yīng)用
21世紀(jì)“海上絲綢之路”、海洋安全保障、海洋資源調(diào)查、海洋與氣候變化研究、“透明海洋”和“智慧海洋”建設(shè)亟須海洋環(huán)境探測提供科學(xué)決策。
針對這些需求，丘仲鋒帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)，圍繞海洋水質(zhì)生態(tài)環(huán)境遙感的兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題——“海水顆粒物對水體光學(xué)特性影響機(jī)制”和“近海復(fù)雜水體水質(zhì)生態(tài)要素信息提取方法”，開展了系統(tǒng)深入的研究，為我國近海水質(zhì)生態(tài)環(huán)境的衛(wèi)星遙感監(jiān)測提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
近5年來，在國家原“863”計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的持續(xù)支持下，丘仲鋒團(tuán)隊(duì)在我國近海開展了17個(gè)航次的觀測，初步認(rèn)清了顆粒物及水體光學(xué)特性的時(shí)空分布變化規(guī)律，揭示出水體顆粒固有光學(xué)特征變異的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，建立了近海復(fù)雜水體水質(zhì)生態(tài)要素的系列遙感信息提取方法，并進(jìn)行了結(jié)合遙感與數(shù)值模擬的海洋生態(tài)災(zāi)害監(jiān)測應(yīng)用。
在上述項(xiàng)目攻關(guān)過程中，懸浮物粒徑對海水光學(xué)性質(zhì)及遙感算法的影響是一個(gè)難題?！昂Ｋ鈱W(xué)性質(zhì)與許多海洋過程及海洋生態(tài)系統(tǒng)密切相關(guān)，受顆粒物性質(zhì)影響很大，粒徑就是其中一項(xiàng)重要因素，影響著水體吸收散射等光學(xué)特性及水體中光的輻射傳輸，其分布跨度達(dá)到12個(gè)級別，對水色要素濃度的遙感反演影響很大?！鼻鹬黉h介紹，開展粒徑對水體光學(xué)性質(zhì)及遙感算法的影響研究，不僅有利于了解區(qū)域水體光學(xué)特征，而且對于發(fā)展適合我國的水色遙感算法，具有重要的科學(xué)意義，但在以往中國近海的研究中較少涉及。
2013年至今，丘仲鋒負(fù)責(zé)的國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“懸浮物粒徑對海水光學(xué)性質(zhì)及遙感算法影響研究”和“低于2微米海水小顆粒的物理特征及其光散射的響應(yīng)機(jī)制研究”，就是通過理論數(shù)值模擬、現(xiàn)場觀測和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，研究顆粒物特性對水體光學(xué)的影響及貢獻(xiàn)，不同波長水體光吸收、散射特性受粒徑影響情況，粒徑與成分、密度等特性對水體光學(xué)性質(zhì)的聯(lián)合影響，并評估遙感反演算法所受影響程度，進(jìn)行可能的算法改進(jìn)。
丘仲鋒和團(tuán)隊(duì)希望通過這些項(xiàng)目的研究，了解中國典型海域顆粒物對水體光學(xué)性質(zhì)的影響機(jī)制，解決顆粒物對水體后向散射影響及對遙感算法影響的關(guān)鍵科學(xué)問題，為提高懸浮物濃度反演精度、發(fā)展適合算法打下基礎(chǔ)。
“懸浮顆粒物是海洋水體中重要的物質(zhì)之一，其對海洋水體光學(xué)性質(zhì)、諸多海洋過程、海洋生態(tài)系統(tǒng)以及海洋光學(xué)遙感有著重要的意義。為此，我們做這個(gè)項(xiàng)目的時(shí)候，針對我國海域，基于多個(gè)航次的調(diào)查數(shù)據(jù)，以懸浮顆粒物粒徑為切入點(diǎn)，開展了懸浮顆粒物的粒徑分布特征及其模擬模型、固有光學(xué)量特性及其受控因素，以及懸浮顆粒物粒徑和有效截面的遙感估測模型等相關(guān)研究內(nèi)容?！鼻鹬黉h介紹，2013年至2016年期間，項(xiàng)目組成員搭載“東方紅2”科考船，參加了國家自然科學(xué)基金委組織的黃渤海共享航次7次，開展了黃渤海海洋光學(xué)調(diào)查，獲取了800多個(gè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)資料。“在大量的觀測資料基礎(chǔ)上，我們建了一個(gè)黃渤海現(xiàn)場生物光學(xué)數(shù)據(jù)庫?！?/p>
通過對海量數(shù)據(jù)的獲取與分析，丘仲鋒和團(tuán)隊(duì)有了三項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)：
一是，黃渤海懸浮顆粒物的粒徑分布呈現(xiàn)出明顯的空間變化特征，小顆粒物通常主導(dǎo)近岸水體，而大顆粒物主導(dǎo)遠(yuǎn)岸水體；在垂直空間上，懸浮顆粒物粒徑分布呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)差異，夏季由于水體明顯的層化現(xiàn)象，上層顆粒物比下層大，而冬季在風(fēng)浪作用下水體混合充分，使得粒徑垂向分布更加均勻。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，在黃渤海，模擬懸浮顆粒物粒徑分布的常用冪律模型在不同的參考粒徑下呈現(xiàn)出不同的模擬精度，為此提出了一種新的混合式粒徑分布模型，相比單一模型，該模型具有更高的模擬精度。
二是，懸浮顆粒物的衰減和后向散射特性的一級變異主要由懸浮顆粒物的有效截面積濃度控制；而二級變異本質(zhì)上則受懸浮顆粒物粒徑、密度、物質(zhì)組成、折射率的綜合影響，相比之下，懸浮顆粒物的粒徑能夠解釋二級變異最大比例的變化，而密度和折射率的影響次之，物質(zhì)組成的影響最小；同時(shí)發(fā)現(xiàn)利用懸浮顆粒物粒徑、密度、折射率和物質(zhì)組成可以對其衰減和后向散射特性的二級變異進(jìn)行有效的模擬，并建立了高精度的模擬模型。
三是，為了利用遙感技術(shù)，豐富對懸浮顆粒物屬性的認(rèn)識和研究，基于懸浮顆粒物粒徑與遙感反射率的相關(guān)關(guān)系，建立了懸浮顆粒物中值粒徑的經(jīng)驗(yàn)遙感估算模型；同時(shí)，也建立了基于懸浮顆粒物比后向散射系數(shù)的懸浮顆粒物中值粒徑遙感估算半分析模型；此外，基于懸浮顆粒物有效截面積與光學(xué)參量的強(qiáng)相關(guān)性，建立了懸浮顆粒物有效截面積的經(jīng)驗(yàn)遙感反演模型，這些模型能夠成功地用于現(xiàn)有衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，具有較好的反演精度。以上研究發(fā)現(xiàn)為黃渤海海水光學(xué)特性的全面理解、水體光輻射傳輸機(jī)制的揭示、耦合光學(xué)參量的海洋過程和生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)研究以及水色遙感技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，提供了重要的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。
這些研究成果豐富和發(fā)展了海洋光學(xué)遙感的理論與方法，拓展了海洋水色遙感的應(yīng)用，為更好地利用光學(xué)遙感進(jìn)行海洋水質(zhì)生態(tài)環(huán)境探測提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和支撐。
專注海洋科學(xué)研究
航次調(diào)查，醉心研究
茫茫天海之間，廣闊無際，實(shí)驗(yàn)船就是一個(gè)孤島般的存在，與外界隔絕、信息不通，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)停電的情況。就是這樣一個(gè)特殊的實(shí)驗(yàn)場所，丘仲鋒和團(tuán)隊(duì)一去至少十天，最長的時(shí)候甚至是“一待就是兩個(gè)月”。有時(shí)候海況不好，大風(fēng)大浪，暈船嚴(yán)重。種種問題伴隨著，但實(shí)驗(yàn)不能出差錯(cuò)。丘仲鋒調(diào)侃極端情況的情景：“往往是一邊做實(shí)驗(yàn)，一邊抱著一個(gè)桶隨時(shí)準(zhǔn)備吐?！?/p>
“我們做海洋研究的，要是不去海上做實(shí)驗(yàn)、不去現(xiàn)場看，根本無法了解海洋到底是怎么樣的，那對海洋是沒有感情的?！逼诤Ｉ系目蒲泄ぷ?，讓18歲以前沒見過海的丘仲鋒在此后的人生中與海結(jié)下了不解情緣。條件雖苦，丘仲鋒卻樂在其中。
在丘仲鋒給記者展示的一份航次調(diào)查報(bào)告中，有這樣一段描述：“2017年1月1日至17日（冬季）在長江口—東海區(qū)域進(jìn)行航次調(diào)查，通過斷面和走航航次觀測、關(guān)鍵站點(diǎn)浮標(biāo)—潛標(biāo)時(shí)間序列觀測、海底沉積觀測、遙感資料時(shí)間序列分析，結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)，從多時(shí)空尺度上對長江口—東海生態(tài)環(huán)境變化過程與機(jī)理和長期演變規(guī)律開展多學(xué)科綜合調(diào)查與研究。航次收集數(shù)據(jù)情況如下：其中，冬季航次采集遙感反射率數(shù)據(jù)48條，獲取葉綠素樣品154個(gè)、CDOM樣品214瓶和顆粒物樣品141個(gè)；夏季航次采集遙感反射率39條、葉綠素樣品140個(gè)、CDOM樣品140瓶和顆粒物樣品135個(gè)。2017年5月14日至2017年5月27日開展了一次春季航次，該航次依托于國家自然科學(xué)基金委2016年東海共享開放航次，搭載‘向陽紅18’科學(xué)考察船，通過定點(diǎn)過程性觀測、船基走航和大面調(diào)差，獲取海區(qū)理化生地等參數(shù)的綜合數(shù)據(jù)集和樣品集，包括氣象水文要素、生源要素、理化因子、遙感光學(xué)和相關(guān)要素、懸浮顆粒物、葉綠素、浮游植物診斷色素等?！?/p>
這段記述只是丘仲鋒及其團(tuán)隊(duì)參與的眾多航次調(diào)查中的冰山一角?？梢钥闯觯?xì)致的采樣，不僅包括數(shù)據(jù)、樣品，還包括海區(qū)理化生地等參數(shù)的綜合數(shù)據(jù)，而且不同季節(jié)和時(shí)間也都要分別采樣。上述樣品和數(shù)據(jù)的獲取，是參與國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“海洋光學(xué)遙感探測機(jī)理與模型研究”里的研究內(nèi)容，對以藻類顆粒物和黃色物質(zhì)為主的二類水體的吸收系數(shù)特性開展研究，探索水體懸浮顆粒物固有光學(xué)量的二階變異特性，并深入分析二階變異特性與懸浮顆粒物本質(zhì)屬性，包括平均粒徑、平均表觀密度、折射指數(shù)和組成之間的聯(lián)系。
丘仲鋒說，像這樣的出海取樣航次調(diào)查工作，是后續(xù)整個(gè)研究工作鏈條中的第一步?！皬谋举|(zhì)上來講，海洋環(huán)境探測是幫助了解海洋、認(rèn)識海洋的一種手段。所以在很多時(shí)候，我們需要與做動(dòng)力環(huán)境或生態(tài)環(huán)境的研究人員聯(lián)合，對應(yīng)他們的需求獲取數(shù)據(jù)，然后提供給他們，跟他們交流，從他們那里再得到信息反饋，對數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性等加以改進(jìn)，促使我們更好地去發(fā)現(xiàn)、去探索。”
海霧能見度方面的工作，就是這樣一個(gè)不同研究之間互相促進(jìn)的案例。丘仲鋒介紹，這項(xiàng)研究是基于全球首顆靜止軌道海洋水色衛(wèi)星，在無中紅外通道的前提下，通過建立海霧、低云和中高云的真實(shí)光譜數(shù)據(jù)集，分析其光譜特征，挖掘出能夠有效提取海霧的光譜指數(shù)，進(jìn)而設(shè)定相關(guān)閾值，建立海霧遙感提取算法，并利用實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，最后將新算法用于長時(shí)間衛(wèi)星數(shù)據(jù)，分析理解黃海海霧的時(shí)空分布規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，建立針對黃海海上能見度反演算法并分析其時(shí)空變化特征，以期為黃海海霧及能見度的準(zhǔn)確數(shù)值預(yù)報(bào)提供科學(xué)支持。這個(gè)項(xiàng)目讓海洋環(huán)境探測與海氣相互作用研究之間有很好的合作，海霧提取算法實(shí)現(xiàn)從衛(wèi)星對海霧能見度的探測，對海霧生成、消散等研究提供支撐；海霧性質(zhì)及機(jī)理研究又從微物理層面給海霧探測提供參照，兩者相互促進(jìn)。
另一項(xiàng)多研究合作促進(jìn)的工作是X波段測波雷達(dá)系統(tǒng)的研制。丘仲鋒主持的國家原“863”項(xiàng)目“X波段雷達(dá)產(chǎn)品化技術(shù)研究”，通過與電子科技大學(xué)等單位合作，經(jīng)過團(tuán)隊(duì)成員十幾年的研究攻關(guān)，且在大連獐子島、平潭等海域長達(dá)3年多現(xiàn)場觀測試驗(yàn)，研制出一套海面波浪監(jiān)測系統(tǒng)，融合了獨(dú)創(chuàng)的海浪參數(shù)雷達(dá)提取技術(shù)?；诠潭ǖ钠脚_(tái)或移動(dòng)的船只，該系統(tǒng)可用于測量有效波高、主波周期、主波波長和波向等海浪參數(shù)，以及海浪的一維頻率譜和二維波數(shù)譜；另外，也可同時(shí)獲取海表面流速、流向、風(fēng)速和風(fēng)向資料。該成果具有探測精度高、實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能在無人監(jiān)管下自行運(yùn)行，對于海上工程建設(shè)、航行安全、軍事登陸作戰(zhàn)等活動(dòng)具有重要作用。國產(chǎn)X波段雷達(dá)測波系統(tǒng)的成功研制，將打破國外產(chǎn)品的壟斷，對提高海洋環(huán)境現(xiàn)場探測技術(shù)國產(chǎn)化水平做出積極貢獻(xiàn)。
海洋對于人類社會(huì)生存和發(fā)展具有重要意義。海洋孕育了生命、連通了世界、促進(jìn)了發(fā)展。站在國家大力倡導(dǎo)建設(shè)海洋強(qiáng)國的風(fēng)口浪尖，對團(tuán)隊(duì)未來的工作重點(diǎn)和方向，丘仲鋒心中已經(jīng)有了規(guī)劃：“海洋環(huán)境探測作為海洋研究和開發(fā)利用非常重要的部分，我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)一方面同相關(guān)科研院所研究團(tuán)隊(duì)開展緊密合作；另外一方面同海洋相關(guān)業(yè)務(wù)部門進(jìn)行交流與討論，從中找出相關(guān)的結(jié)合點(diǎn)，成立聯(lián)合體，以便今后進(jìn)一步開展相關(guān)研究工作?！?/p>
從18歲到40歲，丘仲鋒已經(jīng)在海上“漂”了22年。醉心海洋科學(xué)的他，也散發(fā)著海洋帶給他的熱血與浪漫。每一次航次調(diào)查時(shí)，他都喜歡久久遙望著遼闊無邊的天海之間，那里有遠(yuǎn)航的目標(biāo)和前進(jìn)的方向……
附錄
創(chuàng)新成果一：初步認(rèn)清了顆粒物及水體光學(xué)特性的時(shí)空分布變化規(guī)律，揭示出水體顆粒固有光學(xué)特征變異的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
基于中國近海水體復(fù)雜多變的特征，利用17個(gè)航次現(xiàn)場調(diào)查資料，初步認(rèn)清研究海區(qū)水體顆粒物濃度、粒徑、密度及色素成分等顆粒屬性的分布規(guī)律，以及水體吸收散射固有光學(xué)特性的差異規(guī)律；發(fā)展了水體顆?；旌鲜搅椒植寄Ｐ停沂玖怂w懸浮顆粒特性的時(shí)空變異規(guī)律。
在統(tǒng)一的生物光學(xué)框架下，初步揭示了水體顆粒固有光學(xué)特征變異的驅(qū)動(dòng)機(jī)制和控制因素，闡明水體顆粒固有光學(xué)特性的一階影響因素并非顆粒濃度，而是顆粒的截面積濃度；揭示出后向散射效率呈現(xiàn)出明顯的聚類特征，可區(qū)分有機(jī)大顆粒主導(dǎo)和無機(jī)小顆粒主導(dǎo)的兩類顆粒物。
探索了水體顆粒固有光學(xué)量的二階變異特性，率定了水體衰減及散射的光譜變化規(guī)律、時(shí)序性變化特征、與水體組分物理特性的關(guān)聯(lián)關(guān)系，量化了懸浮顆粒物粒徑、密度、濃度、物質(zhì)組成等對水體衰減及后向散射特性的影響程度，其本質(zhì)上受懸浮顆粒物粒徑、密度、物質(zhì)組成、折射率的綜合影響，粒徑能夠解釋二級變異中最大比例的變化，而密度和折射率的影響次之，物質(zhì)組成的影響最小，然而，對比光束衰減系數(shù)和比后向散射系數(shù)影響更大的是顆粒物密度而非顆粒粒徑。
創(chuàng)新成果二：構(gòu)建了近海水體顆粒特性的系列遙感算法模型，開展了滸苔與馬尾藻海洋生態(tài)災(zāi)害遙感監(jiān)測應(yīng)用。
在水體顆粒濃度遙感反演算法研究方面，建立了一系列區(qū)域化模型，包括葉綠素a濃度的半分析算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演算法，顆粒物濃度的經(jīng)驗(yàn)算法、聯(lián)合算法，有色可溶性有機(jī)物(CDOM)濃度經(jīng)驗(yàn)算法，以及濁度的直接反演算法等一系列生態(tài)環(huán)境要素遙感反演模型，提高了中高渾濁水體的遙感算法適用性和反演精度；
在與水體顆粒關(guān)聯(lián)的生物光學(xué)參數(shù)遙感反演方面，建立了顆粒中值粒徑、折射率、顆粒等效密度等的遙感估算經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，以及漫射衰減系數(shù)、透明度、吸收系數(shù)、后向散射系數(shù)等半分析模型，并首次提出水體顆粒物有效截面濃度的遙感估測模型方法，發(fā)展了適用于我國近海水體的浮游植物粒徑等級遙感反演算法，拓展了水色遙感技術(shù)在海洋要素探測方面的應(yīng)用范圍；
搭建了黃海滸苔與馬尾藻海洋生態(tài)災(zāi)害遙感監(jiān)測應(yīng)用系統(tǒng)，建立了滸苔和馬尾藻人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速檢測模型，開發(fā)了漂浮藻漂移擴(kuò)散數(shù)值模式，得到了準(zhǔn)確的滸苔和馬尾藻分布變化監(jiān)測信息。
專家簡介
丘仲鋒，南京信息工程大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院副院長，國家衛(wèi)星氣象中心遙感應(yīng)用室副主任（掛職），學(xué)術(shù)任職有：中國海洋學(xué)會(huì)海洋物理分會(huì)第六屆理事、中國光學(xué)工程學(xué)會(huì)第一屆海洋光學(xué)專家委員會(huì)委員等。
近年來，丘仲鋒帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)，以海洋環(huán)境探測為專業(yè)領(lǐng)域方向，圍繞海水顆粒物對水體光學(xué)特性影響機(jī)制、近海大氣與環(huán)境生態(tài)要素信息提取方法、海洋環(huán)境探測裝備研制及海洋環(huán)境信息可視化等關(guān)鍵科學(xué)問題，開展了系統(tǒng)深入的研究，為我國海洋環(huán)境探測提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。近5年，其研究成果在國際著名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表SCI論文46篇，其中第一作者或通訊作者發(fā)表SCI論文29篇，得到了國內(nèi)外同行的積極評價(jià)和廣泛認(rèn)可。
來源：科學(xué)中國人
