男，1982年生, 博士生导师，研究员，专业方向为中小尺度动力学及海洋混合，海洋中小尺度动力学研究团队负责人

工作及教育经历：

2016年-至今，博士生导师

2015年-至今，中国科学院海洋研究所工作，任特聘研究员、研究员

2009-2015年，德国汉堡大学海洋研究所，博士后助理研究员

2004-2009年，中国科学院海洋研究所，物理海洋学博士

2000-2004年，中国海洋大学海洋系，学士

人才称号：

2015、2025年，分别获海洋国家实验室、山东省相关人才项目资助；2024年5月，作为副总设计师承担中国科学院战略先导性科技专项（A类）任务

研究领域：

1、 海洋中小尺度动力学、海洋混合及其大尺度海洋和气候效应

(1) 全球大洋中尺度、亚中尺度不稳定性及中尺度涡、亚中尺度涡生成和分布规律，涡致侧向混合规律及参数化；

(2) 热带太平洋小尺度不稳定机制、湍流混合发生规律及参数化；

(3) 中小尺度对大洋环流和气候的影响。

2、海洋数值模拟与数据同化、海洋模式关键参数反演优化、人工智能反演与预报

(4) 高精度海洋环流数值模拟与四维变分（伴随）大洋状态估算系统构建与发展（关键技术：四维变分数据同化技术）；

(5) 海洋混合系数反演及控制机理研究（关键方法：无人智能观测，理论创新）；

(6) 高影响海-气过程（如El Niňo、热带不稳定波等）对关键海洋参数的敏感性及响应机制研究（关键技术：四维变分伴随敏感性分析方法）；

(7) 基于人工智能的海洋参数反演及关键海洋过程预报（人工智能海洋学）

研究团队成员：

郝佳佳，副研，研究方向：多形态结构海洋中尺度涡旋的发生机制

田丰，研，研究方向：多圈层耦合模式及海洋多尺度动力过程-生物过程跨学科交叉研究

王晓玮，助研，研究方向： 区域高分辨率四维变分（伴随）数据同化数值模拟系统构建与应用；大洋潮致混合、中深层混合及效应

冯  岭，博士后助理研究员，研究方向：海洋中尺度和亚中尺度不稳定动力学

胡倩文，博士后助理研究员，研究方向：地形条件下近惯性内波发生规律；热带海洋次表层混合及其对ENSO发展的影响

杨伟生，博士生助理研究员，研究方向：基于四维变分（伴随）数据同化技术的全球海洋中尺度涡致混合三维结构研究

陈永强，博士生，论文内容：全球海洋垂向混合结构、参数化及大尺度效应

卢  磊，博士生，论文内容：赤道太平洋次表层湍流混合发生变异规律及参数化

安  旭，博士生，论文内容：全球大洋正斜压不稳定性与中尺度涡生成

耿倩倩，博士生，论文内容：内部强化型中尺度涡的生成机制

王卓越，硕士生，论文内容：异常型中尺度涡的转化机制

梁祥昭，硕士生，论文内容：基于机器学习的赤道温跃层湍流混合规律研究

刘潇然，硕士生，论文内容：赤道太平洋夹卷混合对ENSO的影响

汪建立，硕士生，论文内容：海洋亚中尺度涡旋混合参数化

已毕业研究生：

孙博雯，博士（2019年，合作导师：王凡），博士论文：全球中尺度涡结构特征及其导致的热量输运规律

冯  岭，博士（2021年，合作导师：王凡），博士论文：全球大洋中尺度不稳定型结构特征、分布规律和控制机理研究

王  锦，博士（2022年），博士论文：基于伴随敏感性方法的太平洋赤道潜流变异对风应力响应研究

霍  丹，博士（2022年），博士论文：赤道太平洋障碍层混合及影响

方丽媛，博士（2022年），博士论文：太平洋热带不稳定波多模态结构特征及混合效应

杨伟生，博士（2023年），博士论文：基于伴随敏感性方法的中部型El Niño发展过程对风应力响应研究

陈永强，博士（2025年），博士论文：全球中尺度涡对内波致湍流混合的贡献

张晶晶，硕士（2023年，联培），硕士论文：赤道太平洋温跃层湍流混合时空分布特征

马  凯，硕士（2023年，联培），硕士论文：太平洋热带不稳定波诱导的海气相互作用研究

刘丹丹，硕士（2025年，联培），硕士论文：全球大洋斜压不稳定长期变化趋势

招生专业及方向

物理海洋学（070701），包括大洋环流动力学，中、小尺度过程研究及不稳定动力学机制研究，海洋混合，海洋数值模拟与数据同化、人工智能海洋学等（具体研究内容见“研究领域”）

联系方式

邮箱： chuanyu.liu@qdio.ac.cn

电话： 邮件获取

正在承担的主要科研项目：

1.  国家自然科学基金委重点项目：内部强化型海洋中尺度涡形成与变异机制及其对太平洋热带辐合带（ITCZ）上层海洋温度的影响 （主持，2025年1月-2029年12月，经费：230万）

2.  中国科学院战略先导性科技专项（A类）项目：关键海洋过程预报技术研究（主持， 2023年10月-2026年9月，经费：700万）

3.  崂山实验室“十四五重大项目”（“海洋中小尺度动力过程对气候变化的响应和反馈”）课题“气候变化背景下海洋内波和赤道中小尺度波动变异机理及其对湍流混合的影响”（主持，起止时间：2022年10月-2025年9月，325.50）

4.  国家重点研发计划“热带西太平洋海-气界面过程精细化协同观测与数据融合”项目课题：多尺度数值模拟和资料同化融合（参与， 2022年12月-2027年11月，经费：57万）

5.  中国科学院战略先导性科技专项（B类）（“印太交汇区地球系统模式及观测体系”项目）子课题：“两洋一海”高分辨率大洋状态估算系统发展（主持，起止时间：2020年1月-2024年12月，经费：88万）

6.  中国科学院国家重大科技基础设施维改项目：基于“科学”号的海洋动力环境自主观测系统研制（参与；起止时间：2021年11月-2024年12月）

已结题项目：

7.  国家自然科学基金委青年基金：全球大洋中尺度涡致侧向混合系数各向异性分布规律及大尺度效应研究（主持，起止时间：2017年1月-2019年12月）

8.  科技部国家重点研发计划课题：我国大洋观测系统评估（主持，起止时间：2016年9月-2020年12月）

9.  中国科学院前沿科学重点研究项目：赤道中太平洋温跃层混合研究（主持，起止时间：2015年10月-2020年12月）

10. 国家自然科学基金委面上项目：太平洋热带不稳定波双模态、跨赤道、倾斜流态结构变异机制及跨尺度效应研究 （主持， 2020年1月-2023年12月）

11. 中国科学院战略先导性科技专项（A类）（“深海界面过程与生命演化前沿问题研究”项目）课题：复杂地形下水文动力过程与生物区系形成（主持，起止时间：2018年10月-2023年10月） 

12. 国家高级青年人才项目（物理海洋-数据同化和海洋混合，含基金委、中科院、海洋国家实验室及海洋所匹配，起止时间：2018年-2023年）

研究成果

海洋中小尺度过程对物理海洋学的观测能力提升、理论创新和数值模拟技术改进均带来新的挑战，是当前国际研究前沿和热点。本人十余年来致力于海洋中小尺度动力过程及效应、海洋数值模式内部参数优化及参数化研究，近5年来重点开展中尺度不稳定动力学及赤道太平洋温跃层混合研究，取得了若干重要研究成果：

a) 中尺度涡旋蕴含了约90%的海洋动能，是物理海洋学最重要研究方向之一，首先须理解其其发生规律及效应。揭示了海洋斜压不稳定性不同结构全球分布规律、变异规律及控制机理，给出了不同结构中尺度涡全球分布规律及与不同斜压不稳定性分布规律之间的机制联系，特别是为卫星所不能观测的中尺度涡旋探测提供了依据；指出了涡旋向极地输运的热量可占海洋总输运量的50%；发现了海洋中尺度涡致混合各向异性结构全球分布规律与机理，进一步；发现了北赤道潜流区次表层（温跃层之下）中尺度不稳定波。

b） 热带太平洋是全球海气相互作用最显著区域，具有重要科学和社会意义。系统揭示热带不稳定波对温跃层混合规律的机制影响；发现了次表层热带不稳定波，揭示其对温跃层深层混合的影响；揭示了不同动力模态和时空尺度赤道波动（赤道陷波）对混合的影响机制；发现了热带障碍层混合并揭示其对海表温度影响规律；进而确立了赤道温跃层（次表层）混合的普遍存在性，给出了热量从表层向更深层传输的新机制，将深化对海表温度变化规律及海气相互作用的科学认识，对气候预报具有重要指示意义。

c）海洋模拟误差普遍存在，但囿于观测能力和理论认知不足，误差产生原因难以明确，因此采用国际先进的“海洋环流气候估算系统（ECCO）”系统的伴随敏感性分析及四维变分方法，以及人工智能海洋学手段，开展海洋参数反演估计研究，为理论创新、针对性观测设计和数值模拟改进提供直接参考。首次给出全球中尺度涡致混合系数和小尺度湍流扩散系数优化值分布特征；获取导致关键海洋过程（如赤道潜流、中部型El Nino）变异的最优海洋驱动力（如风应力）结构；构建国内首个基于ECCO框架的“两洋一海”高分辨率四维变分（伴随）大洋状态估算和参数优化系统TOOSSE，为海洋数值模式参数化改进提示方向。

发表论文50余篇，主要成果发表在Nature Communications （一作2篇）, Journal of Physical Oceanography, Journal of Geophysical Research-Oceans, Geophysical Research Letters等本领域高水平期刊。

上述工作深化了对中小尺度过程动力学及效应的科学认知，得到了国内外知名科学家认可。如得到15名中科院院士、美国国家科学院院士、美国地球物理学会会士等级别顶尖科学家及数十位国内外知名科学家引用；被十几次大篇幅单独引述；被Nature Climate Change, Nature Communications, Science Advances等顶级期刊、《中国物理海洋学研究70年》综述文章及《海洋环流与气候—21世纪视角》英文著作引用。值得指出的是，本人工作直接引导了大西洋次表层热带不稳定波的发现及推动了大洋状态估算系统的发展。

代表性论文:

1.  Liu, C. *, Wang, F., Köhl, A, Wang X., Wang, C. Richards, K. Subsurface ocean turbulent mixing enhances central Pacific ENSO. Nature Communications, 16, 2315 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57058-4

2.  Chen, Y., Liu, C.*, Wang, F., Köhl, A., & Huang, R. X. (2025). Quantifying the contribution of mesoscale eddies to global internal wave‐driven turbulent mixing. Journal of Geophysical Research: Oceans, 130, e2025JC022416. https://doi.org/10. 1029/2025JC022416

3.  Feng, L., Liu, C.*, McWiliams, J. C., Wang, F. Global distribution and Seasonal Variations of Charney-type Submesoscale Baroclinic Instabilities (C-SBCIs). Journal of Geophysical Research: Oceans, 2025, 10.1029/2024JC022103.

4.  Feng, L., Liu, C.*, McWiliams, J. C., Wang, F. Scaling Estimation for Growth Rate and Horizontal Wavelength of Charney-type Submesoscale Baroclinic Instabilities (C-SBCIs). Journal of Geophysical Research: Oceans, 2025, 10.1029/2024JC022104.

5.  Jing T, Chen R, Liu C, Qiu C, Zhang C and Hong M (2025) Global surface eddy mixing ellipses: spatio-temporal variability and machine learning prediction. Front. Mar. Sci. 11:1506419. doi: 10.3389/fmars.2024.1506419

6.  Yingjie Liu, Xiaofeng Li, Chuanyu Liu, Qian Liu (2024) Transitions in surface thermal signatures during the evolution of long-lived eddies in the global ocean, Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 206, ttps://doi.org/10.1016/j.dsr.2024.104279.

7.  Wang X, Liu C.* and Wang F (2024) Influence of tidal mixing on bottom circulation in the Caroline Sea. Front. Mar. Sci. 11:1301541. doi: 10.3389/fmars.2024.1301541

8.  Ma K, Liu C Y*, Xu J L, Wang F (2023). Contrasts of Bimodal Tropical Instability Waves  (TIWs) -Induced Wind Stress Perturbations in the Pacific Ocean among Observations. Ocean Models and Coupled Climate Models, Journal of Oceanology and Limnology. https://doi.org/10.1007/s00343-023-2326-z

9.  Liu, C.*, Huo, D., Liu, Z., Wang, X., Guan, C., Qi, J., & Wang, F. (2022). Turbulent mixing in the barrier layer of the equatorial Pacific Ocean. Geophysical Research Letters, 49, e2021GL097690. https://doi.org/10.1029/2021GL09769

10. Wang, J., Liu, C.*, Wang, X., Armin Köhl, Yilong Lyu, Yuanlong Li, Fan Wang. (2022) Adjoint-based wind-driven mechanisms for the variations of the Pacific Equatorial Undercurrent. Frontiers in marine science，DOI: 10.3389/fmars.2022.908939.

11. Feng, L., Liu, C.*, Köhl, A., & Wang, F. (2022). Seasonality of four types of baroclinic instability in the global oceans. Journal of Geophysical Research: Oceans, 127, e2022JC018572. https://doi.org/10.1029/2022JC018572

12. Liu, C.*, Feng, L., Köhl, A., Liu, Z., & Wang, F. (2022). Wave, vortex and wave-vortex dipole (instability wave): three flavors of the intra-seasonal variability of the North Equatorial Undercurrent, Geophysical Research Letters, DOI: 10.1029/2021GL097239

13. Qi J, Liu C, Chi J, Li D, Gao L, Yin B (2022). An Ensemble-Based Machine Learning Model for Estimation of Subsurface Thermal Structure in the South China Sea. Remote Sensing. 2022; 14(13):3207. https://doi.org/10.3390/rs14133207

14. Wang, X., Liu, C.*, Köhl, A. Geng W., Wang F. and Stammer D. The adjoint-based Two Oceans One Sea State Estimate (TOOSSE). J. Ocean. Limnol. 40 (1), 1–21 (2021). https://doi.org/10.1007/s00343-021-0439-9

15. Ling Feng; Chuanyu Liu*; Armin Köhl; Detlef Stammer; Fan Wang* (2021), Four Types of Baroclinic Instability Waves in the Global Oceans and the Implications for the Vertical Structure of Mesoscale Eddies. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2021, 126: 1-24.

16. Chuanyu Liu*, Xiaowei Wang, Zhiyu Liu, Armin Köhl; William Smyth, Fan Wang (2020), On the formation of a subsurface weakly sheared laminar layer and an upper thermocline strongly sheared turbulent layer in the eastern equatorial Pacific: interplays of multiple time scale equatorial waves. Journal of Physical Oceanography, DOI: 10.1175/JPO-D-19-0245.1 (in press)

17. Bowen Sun, Chuanyu Liu*, Fan Wang* (2020), Eddy Induced SST Variation and Heat Transport in the Western North Pacific Ocean, Journal of Oceanology and Limnology, 2020, 10.1007/s00343-019-8255-1

18. Chuanyu Liu*, Liyuan Fang, Armin Köhl; Zhiyu Liu, William Smyth, Fan Wang (2019), The Subsurface Mode Tropical Instability Waves in the Equatorial Pacific Ocean and Their Impacts on Shear and Mixing. Geophysical Research Letters, 46. https://doi.org/10.1029/2019GL085123

19. Bowen Sun; Chuanyu Liu*; Fan Wang*(2019), Global meridional eddy heat transport inferred from Argo and altimetry observations, Scientific Reports, 2019, 9(1345 )

20. Chuanyu Liu*; Xiaowei Wang*; Armin Köhl; Fan Wang; Zhiyu Liu (2018), The northeast-southwest oscillating equatorial mode of the tropical instability wave and its impact on equatorial mixing. Geophysical Research Letters, 2018, 70:559-571. DOI: 10.1029/2018GL080226.

21. Chuanyu Liu*; Armin Köhl; Zhiyu Liu; Fan Wang; Detlef Stammer (2016), Deep-reaching thermocline mixing in the equatorial pacific cold tongue. Nature Communications, 2016, 7(1): 0~11576   

22. Chuanyu Liu*; Armin koehl; Detlef Stammer (2014), Interpreting layer thickness advection in terms of eddy–topography interaction, Ocean Modeling, 2014.7.28, 81(2014): 65~77

23. Chuanyu Liu; Fan Wang*; Xinping Chen; Jinsong von Storch (2014), Interannualvariability of the Kuroshio onshore intrusion along the East China Sea shelfbreak: Effect of the Kuroshio volume transport, Journal of Geophysical Research: Oceans, 2014.9.17, 119(9): 6190~6209(4)

24. Chuanyu Liu; Armin Koehl*; Detlef Stammer (2012), Adjoint-Based Estimation of Eddy-Induced Tracer Mixing Parameters in the Global Ocean, Journal of Physical Oceanography, 2012, 42: 1186~1206

25. Fan Wang; Chuanyu Liu*; Qingjia Meng (2012), Effect of the Yellow Sea warm current fronts on the westward shift of the Yellow Sea warm tongue inwinter, Continental Shelf Research, 2012, 45(2012): 98~107

26. Fan Wang; Chuanyu Liu* (2009), An N-shape thermalfront in the western South Yellow Sea in winter, Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 2009, 27(4): 898~90