地球物理学是一门应用性很强的基础学科，它的研究成果支持着众多在国民经济建设中具有重要意义的产业部门或高科技领域。例如，勘探和开发利用石油与天然气、预测与预防（或防治）诸如地震、火山等自然灾害，保护与监测地球生态环境，保障航天飞行安全等。为应对石油储备战略，解决一系列严峻的挑战性问题，地球物理学家正积极投入研究，同济大学海洋高等研究院冯波研究员就是其中一员。

冯波参加2018年SEG（国际经济地质学家协会）国际会议

攻坚克难 行走在创新前沿

同济大学海洋与地球科学学院坐落于上海市四平路1239号，穿过热闹的学校大门和广场通道，一座崭新的海洋楼安静地耸立在校园一角。在青翠色树木的映衬下，通体雪白的楼体显得生机勃勃。

冯波在这里有一间办公室，屋内陈设不多，但都摆放得整整齐齐。尤其显眼的是，办公桌后面的资料柜里摆放着满满当当的各类书籍和装订成册的专业文献。

“我国石油的对外依存度早就超过了60%！石油作为战略资源的重要性不言而喻。”采访刚一开始，冯波就说出了资料堆积的根本原因，“勘探地震学作为一门应用性学科，就是要为资源勘探提供理论指导的。”经过多年的地震勘探，地下构造简单的油气藏早已勘探完毕，剩下的都是难啃的硬骨头。而要啃掉别人都没啃下的硬骨头，提高油气资源的探明程度，需要在基础研究方面不断向前推进。

但冯波偏偏不怕啃硬骨头。学生时期，他从山东考生中，一跃考入同济大学海洋与地球科学学院地质系。大学期间，他始终保持全院第一的优异成绩。大二结束后，班主任杨锴教授看中了他数学和物理学方面的扎实基础，于是推荐他转入地球物理专业，做基础性理论研究。在地球物理系学习两年后，本科毕业时，冯波获得了同济大学优秀毕业设计奖。

2007年，冯波被保送至同济大学地球物理系读研究生，师从地震成像领域的著名学者王华忠教授。2009年年初，因为表现优异，他提前获批攻博。博士毕业后，他的学位论文获同济大学优秀博士论文奖，不仅如此，在同济大学110年校庆之际，作为110篇优秀博士论文之一，他的博士论文入选同济博士论丛并被同济大学出版社正式出版。

纵然如此，冯波的读书生涯也并非一直顺风顺水，只是他从不缺“啃硬骨头”的勇气。他啃的第一个硬骨头就是博士研究课题。当初，博士研读，别人3年就毕业了，而他整整用了6年。据冯波介绍，研究生前3年，他跟随导师在地震勘探代表性方向做训练。在此期间，他对地震勘探研究方向有了较为全面的了解，并逐渐确立了自己的研究方向。“我的博士论文主要利用波动方程反演地下介质的速度结构。通俗地讲，就类似于医学上通过C T来检测人体器官病变，我的研究也是利用波动方程对地球做C T，利用地表观测的地震信号去推测地表下岩石的几何结构和物性参数。”

然而波动方程解是速度场的非线性函数。冯波介绍说，论文所研究的问题是从（地面）观测到的地震信号，重建地下三维速度场。从数学上讲，这是一个典型的非线性反问题。然而对于大规模的强非线性反问题，目前数学上尚未发展出有效的数值求解方法。所以，如何处理强非线性反问题成为论文研究的关键。

为此，冯波探索了很久，但始终收效甚微。他苦闷地说道：“虽然系统的文献调研和国际学术会议的参与，让我对不同学派的学术思想及其局限性了然于胸，但相当长一段时间内，仍然苦于提不出一套自己的解决方案，只能复现别人的工作，这让我十分沮丧。”

博士选题的卡壳，让冯波的研究一度中断，也走了很多弯路。这也侧面证明，他攻读地球物理学博士学位的道路上，还有很多高峰需要征服。尤其是原创性研究，是博士阶段的挑战，也是优秀博士最直接的证明。在导师的建议和指导下，冯波又花了近两年时间消化知识，并慢慢整理出自己的研究思路和见解。“我逐渐知道问题该从哪个地方入手，如何一步步解决。”

冯波的导师王华忠教授曾指出，建立地震信号的主要特征与模型主要结构特征的映射关系，是解决反问题的根本。因此冯波想，既然数学上没有完美的解决方法，那就从物理角度出发，寻找合适的求解思路。这次冯波没有再一根筋地硬碰硬，而是转换研究思路，基于地震信号波场特征及其控制方程，将强非线性反问题拆解为一系列凸性较好（即相对更容易求解）的子问题，降低原问题的求解难度从而逐步逼近最优解。

文章来源：《自然灾害学报》 网址: http://www.zrzhxb.cn/qikandaodu/2021/0624/1256.html