□ 本刊記者 邢 華

走向深藍(lán)需要“透明海洋”
—— 訪中國科學(xué)院院士吳立新

□ 本刊記者 邢 華

吳立新，物理海洋學(xué)家，中國海洋大學(xué)教授，中國科學(xué)院院士，青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室主任，國家杰出青年基金獲得者，教育部“長江學(xué)者”特聘教授，國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體學(xué)術(shù)帶頭人，科技部重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)學(xué)術(shù)帶頭人。

本刊記者 孫大勇/攝影

記者：吳院士，您好！縱觀中國歷史，我們從來沒有像今天這樣重視海洋；海洋強(qiáng)國之夢(mèng)，也從來沒有像今天這么近。作為著名海洋學(xué)家，您能談一談為什么要如此重視和發(fā)展海洋嗎？

吳立新：21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，習(xí)近平總書記講得更直接，“21世紀(jì)是太平洋世紀(jì)”，從這個(gè)角度講，把海洋列為國家整個(gè)大的發(fā)展戰(zhàn)略，既是民族復(fù)興之路，也是時(shí)代之所需。

我們講海洋的可持續(xù)發(fā)展，首先要看21世紀(jì)人類面臨哪些問題。第一是氣候問題。隨著高度工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，人類對(duì)自然災(zāi)害的抵抗能力在某種程度上越來越弱。比如，一場超級(jí)颶風(fēng)可以一夜之間把一座城市夷為平地。再比如，現(xiàn)在困擾人們的霧霾、極端天氣，等等。所以，氣候問題是整個(gè)社會(huì)發(fā)展不可回避的，每一次世界重要的首腦會(huì)議談的核心問題之一就是氣候問題。第二是水資源問題。現(xiàn)在地球上淡水資源越來越匱乏，過去在全球所有大的水循環(huán)研究計(jì)劃里面，很少考慮海洋。實(shí)際上，海洋控制著全球的水循環(huán)。第三是能源問題。能源，特別是可持續(xù)清潔能源，一個(gè)非常重要的來源就是海洋?，F(xiàn)在美國在中東的投入不像過去那么大。為什么？過去美國依賴中東的石油，但現(xiàn)在開始發(fā)展自己的頁巖氣等，對(duì)中東地區(qū)石油的依賴變得稍微弱一點(diǎn)。能源需求的變化，導(dǎo)致了大國之間的關(guān)系變化。第四是健康問題。海洋里面有一系列天然的、有可能對(duì)人類重大疾病有治療作用的天然藥物，由此可見，未來海洋在人類抵擋疾病的層面上，有非常重要的潛力和空間。還有食品問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，海洋中的生物資源能夠?yàn)槿祟愄峁?000倍于現(xiàn)有耕地所能提供的食物，是未來人類攝取蛋白質(zhì)的主要來源。

綜上所述，氣候、環(huán)境、健康、安全、食品、能源等一系列問題的背后，都跟海洋密切聯(lián)系在一起。所以，海洋強(qiáng)國夢(mèng)的實(shí)現(xiàn)需要深度認(rèn)知海洋，需要海洋科技的發(fā)展，需要在開發(fā)海洋、利用海洋、保護(hù)海洋、管控海洋方面，有強(qiáng)大的綜合實(shí)力。

記者：當(dāng)前，海洋科學(xué)有哪些前沿問題？

吳立新：21世紀(jì)的海洋科學(xué)可以歸納為6個(gè)方面：一是認(rèn)識(shí)正在變化的海洋、氣候和水循環(huán)。二是海洋觀測與預(yù)測，即觀測海洋中發(fā)生的現(xiàn)象、過程以及預(yù)測與這些有關(guān)的事件。三是復(fù)雜的近岸問題。日益加劇的人類活動(dòng)對(duì)近岸、近海環(huán)境帶來巨大影響。四是非平衡生態(tài)系統(tǒng)問題。建設(shè)海洋強(qiáng)國不能以犧牲海洋生態(tài)環(huán)境為代價(jià)，否則不可持續(xù)。五是研究海洋的底部，熱液和冷泉的發(fā)現(xiàn)，讓我們對(duì)海底有了新的認(rèn)識(shí)。六是洋殼與板塊動(dòng)力學(xué)，與礦產(chǎn)資源密切相關(guān)。由此可以看出，科學(xué)與人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求是相輔相成的，研究海洋一定要把氣候、環(huán)境、資源結(jié)合起來進(jìn)行研究。

記者：您在全球最早提出了“透明海洋”計(jì)劃，開拓了當(dāng)今世界海洋研究的新視野，在國家海洋強(qiáng)國建設(shè)戰(zhàn)略的支持下，這個(gè)計(jì)劃已經(jīng)取得了一系列的階段性進(jìn)展。您能給我們科普一下什么是“透明海洋”計(jì)劃嗎？

吳立新：海洋占地球表面的71%，84%的海洋水深超過2000米。深海巨大的熱容量和碳儲(chǔ)存量是地球氣候系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器，對(duì)地球系統(tǒng)的生物地球化學(xué)循環(huán)和水循環(huán)有重要的調(diào)控作用?？梢哉f，對(duì)氣候系統(tǒng)中長期變化的預(yù)測能力與水平，在很大程度上取決于對(duì)深海大洋的巨大熱容量及熱輸送能力變化的觀測、機(jī)理認(rèn)識(shí)以及預(yù)測能力。海洋科學(xué)研究中的重大發(fā)現(xiàn)和科學(xué)問題，如大洋環(huán)流、中尺度渦旋、厄爾尼諾現(xiàn)象等，往往都是氣候長期預(yù)測所關(guān)注的內(nèi)容。所以，海洋與氣候是今天的一個(gè)“超級(jí)科學(xué)”，它幾乎包含了各個(gè)學(xué)科層面的問題。

因此，要解決海洋科學(xué)對(duì)氣候預(yù)測影響這一重大科學(xué)問題，我們需要將海洋變成“透明海洋”，即針對(duì)特定海區(qū)，實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)獲取和評(píng)估不同空間尺度海洋環(huán)境信息，研究其多尺度變化及其氣候資源效應(yīng)機(jī)理，并以此為基礎(chǔ)，預(yù)測未來特定一段時(shí)間內(nèi)海洋環(huán)境、氣候及資源的時(shí)空變化。它是一個(gè)大科學(xué)計(jì)劃，包含六大體系建設(shè)，即核心技術(shù)體系、觀測體系、認(rèn)知體系、預(yù)測和預(yù)報(bào)體系以及信息服務(wù)體系，需要分步驟、有序推進(jìn)，要從透明陸架海、透明南海，向透明西太平洋-印度洋以及南大洋和兩極推進(jìn)。

目前，國際上已經(jīng)建立了覆蓋全球的海洋Argo計(jì)劃浮標(biāo)觀測網(wǎng)，讓科學(xué)家在辦公室里就可以知道全球海洋水深2000米以上發(fā)生的變化。Argo計(jì)劃浮標(biāo)觀測網(wǎng)在全球布放了約4000個(gè)浮標(biāo)，其中大部分來自發(fā)達(dá)國家，我國的貢獻(xiàn)大約為200個(gè)。目前，國際上正在醞釀第二輪Argo計(jì)劃，向2000米以下的深海拓展。對(duì)我國來說，這不僅是挑戰(zhàn)，更是一次難得的機(jī)遇，應(yīng)抓住機(jī)遇，發(fā)展深海觀測技術(shù)特別是面向全球深海大洋的移動(dòng)觀測技術(shù)，以搶占深海大洋研究的制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)我國深海大洋研究跨越式發(fā)展。

氣候預(yù)測是長期而艱巨的任務(wù)，離不開海洋科學(xué)的支撐。我國的深海大洋研究起步晚，基礎(chǔ)較為薄弱，有很長的路要走，要將其融入國家發(fā)展戰(zhàn)略，融入“一帶一路”規(guī)劃中，推進(jìn)我國海洋強(qiáng)國建設(shè)，提高海洋環(huán)境與氣候變化預(yù)測能力，服務(wù)國家安全，增強(qiáng)我國在氣候國際談判中的話語權(quán)。

記者：海洋中蘊(yùn)藏著巨大的能量，只要海水不枯竭，其能量就生生不息。作為新能源，海洋能源雖然吸引了越來越多人的興趣，但在開發(fā)研究上，肯定會(huì)存在一些難題。您能介紹一下嗎？

吳立新：海洋有一個(gè)非常重要的產(chǎn)業(yè)，即海洋能源。但目前對(duì)海洋能源的認(rèn)知、開發(fā)、探測，面臨一個(gè)非常重要的問題，就是能源問題。一方面，我們觀測、探測、開發(fā)海洋缺少能源。比如海底觀測網(wǎng)，需要在海底鋪設(shè)光電纜，來解決觀測與探測的供電與通訊問題。另一方面，海洋里面的能源又是巨大的，包括潮汐能、海流能、溫差能量、波浪能甚至化學(xué)能，是清潔能源，也是可持續(xù)能源，但如何高效捕獲這些環(huán)境能源，是一個(gè)巨大的難題。

另外一個(gè)問題就是海水里面的通訊。陸地上，光是照明、通訊和探測的手段，在海水里，普通的可見光基本上是穿不過去的，藍(lán)綠光最多穿透100米左右；容易透過大氣的電磁波在海水中的衰減非常迅速，難以用于對(duì)海洋中目標(biāo)物的探測以及通訊；聲波是目前海水中通訊與目標(biāo)探測的最重要手段。

上天容易下海難。今天我們可以登月，可以到太空去，但是對(duì)于深海缺乏系統(tǒng)的認(rèn)知。未來相當(dāng)長的一段時(shí)間里面，我們對(duì)2000米以下深海的巨大戰(zhàn)略空間，應(yīng)該加大觀測與探測力度。今天，國家把海洋提到這么高的高度，一方面是因?yàn)樾枰?，另一方面是因?yàn)槟芰Φ搅恕Ｗ龊Ｑ笱芯?，?fù)雜而昂貴，如果國力到不了，就很難去做這件事。

記者：之前聽得比較多的是國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，它與國家實(shí)驗(yàn)室有什么不同？

吳立新：國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是針對(duì)某一個(gè)學(xué)科的，比如物理海洋或者海洋化學(xué)。目前，我們國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有250多個(gè)。國家實(shí)驗(yàn)室是針對(duì)某一個(gè)領(lǐng)域，比如海洋領(lǐng)域。在全球，比較有名的海洋科技研究中心大概有6個(gè)。最頂尖的兩個(gè)分別是美國的伍茲霍爾海洋研究所和SCRIPPS研究所，確確實(shí)實(shí)為美國的海洋科技發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。當(dāng)前我國進(jìn)入運(yùn)行的國家實(shí)驗(yàn)室，只有落戶在山東的海洋國家實(shí)驗(yàn)室。“十三五”期間，海洋國家實(shí)驗(yàn)室有五大戰(zhàn)略任務(wù)，分別為“透明海洋”“藍(lán)色生命”“海底資源”“深遠(yuǎn)海與極地”“健康海洋”，致力于打造全球海洋科技高地。圍繞戰(zhàn)略任務(wù)，海洋國家實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)了一批重大科學(xué)平臺(tái)建設(shè)，包括大型深遠(yuǎn)?？瓶即?duì)、海洋模擬器、海洋藥物篩選平臺(tái)、分子生物學(xué)平臺(tái)、海洋高端儀器研發(fā)平臺(tái)、濱海實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等。