Abstract：In recent years, the marine science developed very fast in China. The marine infrastructure and capacity building achieve big progress, some research programs and implementation plan in marine science are being formed or planned. This paper try to analyse the status, key questions, and the research strategies of marine science. To better understand the changing ocean, and the Essentioal Ocean Variables in the coastal and deep sea, there is a big gap in the regional and global ocean observing system, such as chemical and biological sensors, geographic gaps, data collect, sharing and distrituion etc. One Ocean Seven Seas, we should consider the interactions between coastal and the deep sea, the multidiscipline and the multi-sphere interaction in the ocean. Marine ecosystem health and sustainable development, capacity building of global ocean observing system and establishment of ecosystem based management system should be in the top priorities in ocean sciences in China.

　　Keyword：marine strategy; deep sea; ocean; coastal environment; ocean observation;

　　海洋研究在我國從來沒有像現(xiàn)在這樣受到教育界和科技界的重視,短短幾年時間幾十所海洋院校如雨后春筍般建立起來,很多新的海洋院校和科研機構(gòu)正在建設或籌劃,海洋科學考察船和大型海洋探索與研究設施也伴隨著新的海洋機構(gòu)的建設而大批建造,特別是大型現(xiàn)代化綜合科學考察船的建造,據(jù)統(tǒng)計,總量已經(jīng)超過歐洲。一系列與海洋相關的科技計劃被相繼提出,例如深海空間站、透明海洋、智慧海洋、深淵探索等。在這種海洋研究熱情空前高漲的情況下,我們有必要對海洋研究戰(zhàn)略進行系統(tǒng)分析,冷靜思考海洋科技發(fā)展如何才能滿足國家海洋戰(zhàn)略的需求,我國海洋科技如何部署才能跟上國際海洋研究的步伐,并且逐步在一些領域起到引領作用。

　             　對我國海洋科學研究戰(zhàn)略的研究

1 對海洋研究中幾個關鍵問題的認識

　　1.1 變化中的海洋

　　海洋一直處于變化之中,在很多情況下海洋的變化速度超出我們對海洋的認知速度,很多海洋現(xiàn)象的發(fā)生對于我們來說是“措手不及”的,對于為什么會發(fā)生、何時會發(fā)生、程度會多大、突發(fā)性還是趨勢性等這樣的基本問題在很多時候難以回答。海洋的這些變化有些我們是能夠感受得到的,如魚類種類和數(shù)量的劇烈年際變化、赤潮生物的種類與數(shù)量的年際變化、浮游動物和底棲生物的數(shù)量波動等。有很多變化我們是感受不到的,但是一旦發(fā)現(xiàn)就已經(jīng)很晚了,例如海洋溫度和鹽度的變化、溫躍層的改變、海水中營養(yǎng)鹽要素的變動、海洋基礎生產(chǎn)力的變動、海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的變化等。以澳大利亞大堡礁為代表的珊瑚礁的白化、死亡與破壞情況非常嚴重,珊瑚礁中長棘海星的暴發(fā)對珊瑚礁造成致命的影響,但是為什么長棘海星會暴發(fā)卻是一個未知之謎[1];2006年前后我國近海海盤車的暴發(fā)對近海養(yǎng)殖業(yè)造成很大影響,對于暴發(fā)的原因尚不清楚;2007之后江蘇和山東沿海滸苔連年暴發(fā),在其暴發(fā)機理、滸苔生物學與生態(tài)學特性上仍存在許多懸而未決的問題;海洋中水母的暴發(fā)、赤潮的暴發(fā)以及在一些區(qū)域出現(xiàn)的棕囊藻的暴發(fā)等一直困擾著企業(yè)和管理部門。海洋中發(fā)生的很多事情是未知的,例如海洋中有多少種生物?它們分布在哪里?數(shù)量有多少?有些海洋生物,在我們認識它們之前就已經(jīng)消失了,在一些海洋生物物種消失的同時,另一些新的物種也在產(chǎn)生。我們對海洋的了解在很大程度上依賴于我們對海洋的觀測與研究,很多海洋事件的發(fā)生,如果不是影響到近岸、影響到我們的生活,可能不會引起關注。一個不變的事實是,海洋一直處于變化之中,而且有時變化非常劇烈,這些變化會對整個海洋系統(tǒng)產(chǎn)生影響,從而影響到我們?nèi)祟惢蛘叩厍蛏洗蟛糠謩游锖椭参锷嫠蕾嚨暮Ｑ蟓h(huán)境。海洋是地球上所有生物的生命保障系統(tǒng),海洋環(huán)境的改變會影響到整個地球生命保障系統(tǒng)。

　　對于導致海洋變化的原因,我們不能夠?qū)⑵浜唵蔚貧w結(jié)為“全球氣候變化和人類活動”幾個字,如何了解海洋的變化、理解導致海洋變化的原因并找到應對措施,這是海洋研究的核心問題,同時也是海洋科技工作者所不能回避的問題,因為這些問題直接影響到海洋領域應該研究什么、如何進行研究。

　　1.2 神秘的海洋

　　據(jù)估測,迄今人類對海洋探測和了解的范圍僅僅是5%左右,也就是說有95%的區(qū)域我們是不了解的,主要是深海。我們對很多海洋現(xiàn)象的了解也非常膚淺,例如海洋物質(zhì)能量的傳遞與氣候變化;生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能變動之間的關系;海洋中熱量的丟失[2];海水中溶解氧的變化;海洋酸化;海洋生物多樣性的變動;海洋中大型魚類的消失——數(shù)據(jù)顯示全球海洋中90%的大型魚類已經(jīng)消失[3];海洋中膠質(zhì)類生物,例如水母和被囊類等的增多[4];海洋地質(zhì)過程、深海極端環(huán)境與生命、深層海底中的微生物等很多問題都有待于我們進行深入探索與研究,而這些問題與人類的生存與發(fā)展關系密切。

2 對海洋科學研究的體會與思考

　　2.1 近海研究

　　我國近海存在很多問題,近海環(huán)境安全面臨嚴重挑戰(zhàn),赤潮發(fā)生的頻率和范圍有增無減,已經(jīng)成為一種常態(tài)化的現(xiàn)象;自2007年開始,滸苔在黃海連年暴發(fā),海洋中水母的數(shù)量急劇增多,對漁業(yè)資源和沿岸工業(yè)設施以及旅游業(yè)造成影響;一些海洋生物的暴發(fā)對核電設施安全造成嚴重威脅;漁業(yè)資源處于崩潰的邊緣。近海資源與環(huán)境直接影響到藍色經(jīng)濟發(fā)展和沿海社會穩(wěn)定問題。近海所發(fā)生的問題是海洋研究領域所不能忽視和回避的問題。海岸帶和近海低氧可能會對水產(chǎn)養(yǎng)殖造成毀滅性的打擊;近海水體中氮的增加所帶來的生態(tài)問題不亞于海洋酸化所帶來的問題。我們對海洋生態(tài)系統(tǒng)承載力的研究遠不能滿足海洋資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需求。僅僅在近海開展工作可能不足以解析現(xiàn)在海洋中所出現(xiàn)的問題,需要進行鄰近大洋與近海的協(xié)同研究,這方面的關鍵問題是黑潮的變動對中國近海的影響——二者是一種什么樣的關系,黑潮的年際變異能夠產(chǎn)生多大的影響,特別應該加強黑潮對中國近海輸入通量方面的研究;我國長江口和蘇北淺灘是黃海東海生態(tài)災害的發(fā)源地,但這兩個地方的海洋環(huán)境非常復雜,既受到陸源物質(zhì)排放的影響,也受到鄰近大洋變化的影響,長期觀測數(shù)據(jù),特別是連續(xù)觀測和海洋立體綜合觀測數(shù)據(jù)的缺乏使我們對這個區(qū)域發(fā)生的很多生態(tài)問題難以理解。鄰近大洋對中國近海的影響以及近海本身的變化相結(jié)合才是解開中國近海生態(tài)系統(tǒng)演變的關鍵。海洋立體觀測網(wǎng)建設、近海生態(tài)環(huán)境綜合模擬系統(tǒng)的建立、生態(tài)系統(tǒng)承載力綜合評估模式的發(fā)展和漁業(yè)資源綜合評估模式的建立是近海資源與環(huán)境研究的核心問題。近海研究涉及到海洋研究評估體系的問題,因為近海研究往往是區(qū)域性的問題,加上問題的復雜性,所以近海研究在國際高端雜志發(fā)表論文相對困難,這也是很多人回避或不愿意進行近海研究的一個重要原因。因此,近海研究不能僅僅以論文論英雄,重點還在于是否能夠解決實際問題。從另一個方面來說,我國近海所出現(xiàn)的問題在很大程度上是管理上的問題,陸源物質(zhì)排放、過度捕撈、海岸帶環(huán)境改變等是導致近海資源環(huán)境問題的重要因素。近海問題的解決在很大程度上依賴于基于生態(tài)系統(tǒng)的綜合管理體系的建立。

　　2.2 深海研究

　　海洋領域很多關鍵問題都與神秘的深海關系密切。

　　海洋與氣候的問題。海洋中微弱的熱量變化就會導致全球氣候的劇烈變化,但是對于全球海洋熱量的傳遞和平衡問題我們卻知之甚少,其中一個關鍵問題就是目前我們只對表層海洋的熱量變化有所了解,而對深層海洋的了解非常少,缺少觀測數(shù)據(jù),對于熱量的傳遞速率和不同深度海水溫度的變動速率缺乏了解,而這些問題直接影響到我們對海洋與氣候相互關系的了解,這些問題不解決也就不可能從根本上解決全球氣候變化的問題。

　　海洋碳循環(huán)一直是人們關注的問題。海洋作為最大的碳庫,能夠吸收多少碳,以及海洋碳通量、碳的生物地球化學循環(huán)、海洋碳泵與全球氣候變化和海洋食物網(wǎng)變動之間的關系等,在這些方面我們對深層海洋中的情況缺乏了解,對深海知識的缺乏使我們難以從根本上對海洋碳循環(huán)問題有一個深入的了解。

　　海洋領域另一個受關注的問題是海洋酸化問題。海洋在吸收二氧化碳的同時,自身也發(fā)生了變化,海水p H值的改變就是一個非常重要的現(xiàn)象。我們需要了解海洋在多大深度上受到海洋酸化的影響,海水p H值的變化在多大程度上會對海洋生物產(chǎn)生影響。海洋的容量很大,從表層海水到深層海水,海洋酸化的梯度和速率變化是我們需要研究的重要方向。

　　海水中溶解氧的減少對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成很大的影響,而深層海水中的溶解氧來自表層海水。深海中溶解氧的數(shù)量變動、氧從表層海水向深層海水的傳遞及其與海洋環(huán)境變動的關系也是我們所不清楚的,而海水溶解氧的變動是海洋生態(tài)系統(tǒng)變動的最重要的驅(qū)動因子之一,與海洋生物多樣性、海洋生態(tài)系統(tǒng)變動和未來海洋預測等關系密切。

　　深層海洋中的生物多樣性、深海食物網(wǎng)的現(xiàn)狀、變動規(guī)律、與全球氣候變化和人類活動之間的關系,特別是與海底采礦和其他深海活動之間的關系等是亟待解決的問題。對一些海底潛在礦區(qū)的生物本底調(diào)查是深海生物,特別是海底生物研究的一個重要驅(qū)動因素,這方面的研究對于未來海底礦物資源開發(fā)利用的環(huán)境評估是十分重要的。

　　在深海研究中,我們應該重點關注的深度也是一個非常重要的問題,對深海概念的不同會導致研究戰(zhàn)略的不同。目前大部分人還是主張將200 m水深作為深海的一個標準。因為200 m是海水補償深度,真光層的界限就是在200 m,所以很多海洋調(diào)查和觀測的深度定為200 m。我們對200 m水深以下的海洋資料相對很少,也就是說應該加強對200 m以深的區(qū)域的觀測。有很多人主張將深海的深度定在1 000 m,理由是1 000 m深度之后海水溫度相對穩(wěn)定,海水流動減弱,認為超過1 000 m才是真正的深海。因為從海洋研究的角度,在很多情況下我們需要對全水層進行觀測,而且各個學科甚至針對不同的`科學問題對海洋觀測深度的要求也是不一樣的。海洋研究中最大的挑戰(zhàn)在深海,深海中的很多問題屬于國際前沿問題。沒有對深海的了解,我們就不可能對海洋的問題有一個確切的了解。海洋中大部分未知的事情都發(fā)生在深海,很多戰(zhàn)略性資源也存在于深海,對深海的探索與研究更多地體現(xiàn)在未來戰(zhàn)略層面上,或者說是為我們子孫后代造福。深海研究涉及到一個國家疆域的拓展、戰(zhàn)略性資源的探索、海洋技術(shù)發(fā)展和地球科學的發(fā)展,是科學與技術(shù)有機結(jié)合、海洋多學科交叉研究和海洋多圈層研究的理想領域。深海研究也是一個國家科技水平和綜合國力的體現(xiàn),所以未來海洋領域的競爭在很大程度上將體現(xiàn)在深海的探索與研究上。

　　2.3 海洋裝備研發(fā)

　　海洋探索與研究在很大程度上依賴于海洋探測與研究裝備的研發(fā)。關鍵是研發(fā)滿足科學研究需求的、實用的裝備。科學考察船和深潛器等在海洋探索與研究中發(fā)揮了不可替代的作用,但是面對變化中的海洋,從對海洋感知和認識的角度,僅僅依靠科學考察船進行海洋觀測是遠遠不夠的,更多的是依賴長期自動觀測設備的研發(fā)與應用,長距離遙控探測與采樣設備的研制將會大大推動對海洋極端環(huán)境與生命探索的步伐。目前的熱點和瓶頸問題是化學傳感器和生物傳感器的研發(fā),帶有化學和生物傳感器的深海Argo、大洋滑翔器、AUV(自主式水下航行器)和智能化海底觀測網(wǎng)等是全球海洋觀測,特別是深海觀測的重點。