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新时代北海青年展风采③
让青春在科技突破中绽放光彩——记“青年突击标兵”李锐
字体【大  中  】 编辑日期: 2024/11/11 来源: 北海局

  李锐,中共党员,自然资源部北海预报减灾中心海浪预报室预报员,正高级工程师,首届“自然资源系统青年突击标兵”。李锐长期坚守一线海洋环境预报岗位,注重将科研工作与业务创新有机结合,先后研发了海浪、海冰、绿潮等8套预报系统并全部实现业务化应用,在海上卫星发射、大洋科考、海上风电建设等多项海洋环境保障工作中发挥了重要作用。近年来,李锐承担国家重点研发计划课题1项、国家自然科学基金委青年基金1项,发表论文18篇,获科技奖励1项。

李锐在全国海浪及小尺度海气相互作用学术研讨会上作报告

  勤于创新 深耕海浪数值预报技术 推动预报准确率提升

  海洋预报对于保障海洋环境安全与支撑海洋经济发展具有重要的作用,而海洋数值预报是一种通过结合物理学、数学、计算机科学和海洋学等知识,通过数值模拟技术预测海洋未来状态的方法。近年来,随着数值模拟技术与高性能计算能力的发展,海洋数值预报技术得到飞速提升,已成为北海区海洋业务化预报的核心环节。

  李锐在研究生期间有数值模型的研究基础,刚参加工作便接到海浪数值预报模型的研发与维护任务。虽然李锐前期对数值模型已有所掌握,但业务化数值预报工作更看重稳定性、时效性和准确性,对他来说提出了更高的要求。为了掌握中心海浪数值预报系统,李锐在工作之余,每天抽出时间从最基础的模型和脚本代码开始看起,把每一行代码的作用都认真地记录下来,脑子里不断构建这些代码之间的关系,历时一年多的时间,终于把整个海浪预报系统的结构厘清。有了坚实的基础,面对数值预报模型开发与维护工作,思路就变得清晰了,就知道了如何针对性地去改进模型、有效提升预报水平。

业务化海浪数值预报流程

  在一次预报值班工作中,李锐偶然发现,中心海浪数值模型对北海区的波高预报总是比浮标观测值偏小。由于前期摸清了数值预报模型的原理,他很快发现,之前的海浪数值模型里的参数化方案是适用于开阔大洋的,针对渤海和黄海这种半封闭海域没有专门考虑。于是李锐迅速开展专项技术攻关,把数值模型里和波高预报相关的物理量都梳理了出来,然后开始大量的数值实验,在开展了33组、每组模拟时间长达1年的海浪数值模拟实验后,筛选出了波高模拟精度最高的物理参数设置,最终形成了一套适用于渤黄海的海浪数值模拟方案。利用这套方案优化海浪数值预报模型,李锐将北海区近海浪高预报误差从21%降低到16%,对近岸波高预报的准确度居国内同类产品前列,有效提升了北海区业务化预报水平。

李锐在进行海浪数值模型代码调试

  勇挑重担 创新灾害预报和评估技术 助力海洋防灾减灾业务发展

  海洋防灾减灾是中心的核心业务工作,时刻关系到人民群众的生命财产安全。李锐坚持“人民至上,生命至上”的理念,在日常预报工作中,为了确保预报与实况吻合,李锐经常通过中心观测系统查看近岸摄像头传回来的实时海况。他发现在风暴潮过程中,青岛市澳门路近岸经常出现海浪翻过海堤、拍向陆地的漫堤现象,对附近的游客安全造成很大影响。但如果只看潮位预报结果,水位并没有达到摄像头中显示的高度。由于李锐的博士论文研究的是海浪和海流相互作用,他受此启发,想到这种漫堤现象可能是近岸浪和风暴潮叠加导致的结果。于是李锐通过查阅大量的文献,了解到一种新的耦合模型可以模拟这种现象,他用仅有的一个测试个例为基础不停地测试耦合模型,在解决了模型编译中遇到的一个又一个的问题后,终于得到了和模型开发团队一样的模拟结果。以这个耦合模型为基础,李锐开发出了北海区浪-潮-流耦合数值预报模式和青岛澳门路漫堤预警系统,实现了对海浪和风暴潮耦合过程的预报,并在“利奇马”等历次风暴潮过程中准确预报了澳门路漫堤过程,为青岛市滨海安全提供精准预报支撑。

李锐研发的模型生成的台风“杜苏芮”期间澳门路漫堤预报

  2018年,媒体发布了国内部分海水浴场出现了裂流(离岸流)引发人员伤亡事件的报道。为减轻裂流引起的损失,摸清北海区裂流灾害的分布情况,北海预报减灾中心陆续开展了山东、辽宁和河北重点海水浴场的裂流灾害排查工作。李锐接到该任务后,面对这项全新的工作,立即开始资料查阅和学习工作,把裂流的特征、动力机制掌握清楚,并组建团队开始调查。由于缺乏可参考经验,他在裂流调查中淌着石头过河,一边干一边思考,逐渐总结出了一套裂流调查和评估的方法。山东省的裂流调查工作恰逢盛夏三伏天,李锐和同事们历时半个月,顶着炎炎烈日跑遍了山东省25个重点海水浴场,圆满完成了调查任务,并且通过实地踏勘和数据分析总结出了一套适用于北海区的裂流排查技术流程,被后续形成的裂流调查行业标准采纳。

李锐参加山东省海水浴场裂流调查

  攻坚克难 自主研发浒苔绿潮预测技术 破解海洋生态难题

  李锐在执行出海监测任务时发现,浒苔绿潮的漂移会受到海面风、海浪和海流的共同作用,但浒苔绿潮漂移预测模型中使用的风、浪、流作用系数主要靠经验设定,主观性较强。为了提高绿潮预测精度,他成功申请到国家自然科学基金委青年基金的支持,利用风-浪-流水槽开展了浒苔绿潮漂移实验,通过仪器测定不同风浪流环境下的浒苔绿潮漂移速度。水槽实验充满了不确定性,之前也没有在风浪流水槽中开展浒苔绿潮漂移实验的先例,水槽实验室没有专门的浒苔绿潮观测设备,李锐设计了一套结合同步摄像机、钽丝测波仪、风速仪的浒苔绿潮漂移观测装置;摄像机数量不够,就用自己的单反相机;人员不够,就利用周末时间把自己的家人也喊上参与实验。最终李锐克服了重重困难,完成了风、浪、流对浒苔绿潮漂移作用系数的测量,并将研究成果应用于浒苔绿潮漂移业务化预测模型,为浒苔绿潮拦截和打捞提供了技术支撑。

李锐实验用的风浪流水槽中浒苔绿潮漂移实验装置

  工作之余,李锐想到在之前出海过程中发现浒苔绿潮斑块会分裂,但在浒苔绿潮预测模型里却无法反映出这种现象,于是他抓住夜深人静没人打扰的时间,开始一行一行地写代码,自主研发浒苔绿潮生态动力学模型,把浒苔绿潮斑块分裂合并、生物量增长与消亡等过程都融入到了这个模型中。通过编写上万行代码、经历了无数次失败,终于完成了这个模型,实现了对浒苔绿潮生物量的预报,并将万数粒子的模拟时间从10分钟降低到了10秒钟。自2021年起,该模型开始应用于浒苔绿潮业务化预测工作中,为浒苔绿潮联防联控工作提供了有力的技术支撑。

李锐构建的浒苔绿潮生态动力学模型控制方程

  多年来,李锐以其卓越的专业技能和不懈的创新精神,在海洋预报和防灾减灾领域取得了显著成绩,其工作成果不仅体现了个人奋斗的价值,更彰显了新时代青年的担当与使命。他用实际行动诠释了“青年突击标兵”的内涵,展现了新时代北海区青年科技工作者在海洋事业中的责任担当与奋斗精神。展望未来,李锐将继续不忘初心、牢记使命,不断探索海洋预报的新领域、新技术,以更加饱满的热情和更加坚定的信念,投身到海洋预报减灾事业中,为保障海洋环境安全、支撑海洋经济发展作出新的更大贡献。

(策划:乔彬  陈艳丽;文图:北海预报减灾中心)

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