文/劉東華(解放軍31010 部隊)

本文以新時代我國從海洋大國向海洋強國邁進為基線，對海洋環(huán)境保障的需求、特點，以及存在的主要問題和技術發(fā)展趨勢進行分析，旨在為更好地認識理解新時代海洋環(huán)境保障相關問題提供參考。

黨的十八大正式提出建設“海洋強國”,十九大又進一步強調“加快建設海洋強國”,標志著我國陸海復合型地緣戰(zhàn)略進入向海洋轉型的新時代。建設海洋強國既是新時代國家宏偉戰(zhàn)略目標，也是實實在在的系統(tǒng)性戰(zhàn)略工程，海洋環(huán)境保障作為這個復雜系統(tǒng)工程的重要組成部分，如何全面提高自身能力，適應和滿足海洋強國建設要求，切實為建設和實現海洋強國保駕護航，是新時代海洋環(huán)境保障面臨的重要課題。

海洋環(huán)境是海上大氣環(huán)境、邊界層海氣環(huán)境、水下水文環(huán)境和海底環(huán)境等環(huán)境狀況的總稱（于宇、黃孝鵬、崔威威等，2017）。海洋環(huán)境保障則是指綜合運用海洋科學及其相關科學技術，通過掌握海洋環(huán)境背景特征、實時狀態(tài)和演變特點，診斷預測海洋環(huán)境變化規(guī)律及未來發(fā)展趨勢，評估海洋環(huán)境影響效應，提出規(guī)避或利用海洋環(huán)境現象的措施建議，從而確保海洋活動安全、順利、有效實施的一系列專業(yè)活動的統(tǒng)稱。由此可見，海洋環(huán)境保障具有如下特征：一是以科學技術為支撐，且隨著科學技術的進步而發(fā)展；二是屬于多學科交叉領域范疇，需要通用學科與不同保障對象的專業(yè)學科緊密結合；三是基于預測基礎上的保障，時變性、動態(tài)性強，把控上存在不確定性風險。這些特征既體現了海洋環(huán)境保障的科技屬性，又反映出海洋環(huán)境保障的復雜性。本文以需求為切入點探討新時代海洋環(huán)境保障的特點，分析面臨的主要問題，梳理技術發(fā)展趨勢，提出發(fā)展建議，以期為更好地推進海洋環(huán)境保障建設提供參考借鑒。

一、需求變化

任何海上活動都是在一定的海洋環(huán)境背景中實施的，都會與一定的海洋環(huán)境要素產生相互作用，從而受到海洋環(huán)境的影響。因此，從應用角度講，必然會對海洋環(huán)境保障提出這樣或那樣的需求，由此進一步牽引出海洋環(huán)境保障對科學技術的需求。長期以來，我國海洋環(huán)境保障主要針對陸海復合型應用需求實施，屬于中近海保障范疇。隨著我國綜合國力的不斷增強，海上戰(zhàn)略利益的不斷拓展，尤其是“一帶一路”倡議的全面實施，對外經貿、投資、海洋資源的開發(fā)利用、極地科考以及海上護航等活動越來越多，對海洋環(huán)境保障提出了新的需求和更高要求（謝志敏、尹建平、徐全軍，2018）。主要體現在以下三個方面：一是要求海洋環(huán)境保障范圍和區(qū)域進一步擴大，要從中近海向中遠海乃至全球拓展，覆蓋海上絲綢之路沿線戰(zhàn)略支點、戰(zhàn)略通道等利益攸關區(qū)，由此牽引出對廣域、遠域海洋環(huán)境信息獲取技術和全球、區(qū)域多尺度嵌套數值模式技術等一系列技術的新需求；二是要求海洋環(huán)境保障要素內容進一步擴展，特別是針對我國在探索深海、開發(fā)利用深海資源以及保障國家深海安全等方面的新需求，海洋環(huán)境保障需要從海面要素、淺水層要素進一步向深海要素乃至海底要素延伸，由此牽引出深遠海水下環(huán)境信息獲取技術和海洋中尺度現象識別、分析預測技術等一系列技術的新需求；三是要求海洋環(huán)境保障方式進一步改進，一方面保障范圍擴大、內容擴展對海洋環(huán)境信息快速便捷傳輸和高效準確處理帶來了新的挑戰(zhàn)，另一方面用戶需求的多樣性對海洋環(huán)境保障的決策支持功能帶來了新的挑戰(zhàn)，由此牽引出對先進的網絡化、信息化、智能化技術在海洋環(huán)境保障領域充分應用的新需求。綜上所述，新時代海洋環(huán)境保障的特點可以概括為三個“轉變”：保障范圍從近海向遠海乃至全球擴展的轉變；保障內容從近岸、近海要素向深遠海要素延伸的轉變；保障方式從基于網絡的信息化向信息化、智能化融合應用的轉變（李晉、蔣冰、姜曉軼等，2018）。

二、面臨的主要問題

經過多年發(fā)展，我國海洋環(huán)境保障已經形成了較為完備且具有一定規(guī)模的業(yè)務技術體系，保障能力也有相應提升，但與實現從海洋大國向海洋強國邁進的目標要求相比，仍然存在著較大差距?？傮w來看，在技術層面上不少技術瓶頸尚未突破，部分關鍵技術受制于人，核心產品依賴進口，科技創(chuàng)新能力不足和技術支撐力度不強的問題比較突出。例如，從信息獲取技術領域講，在寬幅高分辨率衛(wèi)星有效載荷技術、適用于深遠海長期布設且能夠支撐業(yè)務化實時觀測技術、多傳感器協同組網探測技術等等技術方面都存在著不少瓶頸問題，這些關鍵技術不突破，就無法構建大范圍海洋環(huán)境立體監(jiān)測網，從而無法獲取海洋環(huán)境保障所必需的實時資料。從海洋環(huán)境預報領域講，在海洋環(huán)境數值預報模式設計技術、海洋觀測資料同化技術、大中小多尺度模式并行計算技術等等技術方面也都存在著瓶頸問題，嚴重制約著我國海洋環(huán)境預報保障能力的進一步提高（《“十三五”海洋領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》，2017）。同樣，在管理層面上也存在著“管理技術瓶頸”，具體表現為，缺乏行之有效、協同高效的聯合保障運行機制（包括國家層面、部門之間、軍地之間等），業(yè)務體系建設全國一盤棋的科學統(tǒng)籌力度不夠，相關規(guī)劃計劃落實不到位，各自建設、各為己用的各自為政現象仍然存在，寶貴的海洋環(huán)境數據共享程度不高、應用效益有待進一步提高等等（孫立尹，2019）。

三、技術發(fā)展趨勢

在海洋環(huán)境保障技術體系中，信息獲取、分析預報、保障應用技術是最為重要的組成部分。從海洋環(huán)境保障技術屬性與功能作用角度講，信息獲取是基礎、分析預報是核心、保障應用是紐帶，技術發(fā)展的方向重點主要集中在這三個領域中。

（一）信息獲取技術

海洋環(huán)境信息獲取技術從原理上講大致可分為遙感探測、直接測量和海洋探查三類。

（1）海洋環(huán)境遙感探測技術。主要應用于衛(wèi)星或航空器有效載荷，是幾十年來海洋衛(wèi)星業(yè)務應用的關鍵支撐技術，未來應重點關注以下兩個方面的發(fā)展：一是圍繞新技術應用，創(chuàng)新技術體制，如以光學系統(tǒng)為例，在進一步提高傳統(tǒng)載荷技術性能的同時，發(fā)展偏振、高光譜等新技術體制探測載荷；二是針對不同要素探測應用需求，在進一步深化可見光、紅外、微波等探測應用的基礎上，發(fā)展全天時、多尺度、高精度綜合探測技術，如寬幅高精度高分辨率海面高度探測載荷技術等，實現刈幅與分變率的最佳組合。（2）海洋環(huán)境直接測量技術。廣泛應用于海洋浮標、潛標、漂流標、水下航行器等幾乎所有海上觀測平臺，未來需要重點關注以下兩個方面：一是智能觀測技術，通過多種觀測傳感器的有效集成，形成多參數集成獲取處理，實現低功耗、高效率的水下智能觀測；二是水下機動平臺自供能技術，利用波浪能、太陽能等環(huán)境能源的收集轉換，完成探測器動力驅動能量的自行供給，大幅延長探測器航行時間，實現海上長航時、大范圍監(jiān)測。（3）海洋探查技術。重點應用于海底或近海底原位觀測系統(tǒng)，近年來海底組網觀測成為海洋探查技術的熱點之一，與之相關的技術關注點主要有三點：一是深海測量技術，能夠保持設備在高壓環(huán)境下長期穩(wěn)定可靠有效工作，大幅延長免維護周期（《“十三五”海洋領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》，2017）；二是海底組網觀測節(jié)點接駁技術，能夠確保模塊化設計的傳感器能夠在水下實現熱插拔水密鏈接；三是海底組網供能技術，能夠為觀測網提供長期穩(wěn)定大功率電能（李風華、路艷國、王海斌等，2019）。

（二）分析預報技術

數值預報技術代表著預報技術的發(fā)展方向，海洋環(huán)境數值預報技術經過50 多年的發(fā)展，全球大尺度模式預報已在多個國家實現業(yè)務化，但海洋中小尺度現象預報難題尚未解決，因此與之相關的同化技術、模式技術將成為未來發(fā)展的重點。（1）海洋環(huán)境資料同化技術。將衛(wèi)星遙感資料、各類浮標潛標資料、地波雷達資料等多種探測資料有效融合處理并同化到海洋模式中，始終是海洋資料同化的重要內容，不同的海洋模式需要相應的同化方法，發(fā)展能夠協調多種尺度模式且適用于高分辨率、精細化預報的資料同化新方法，解決海洋中小尺度現象的強非線性問題是海洋環(huán)境資料同化技術的未來發(fā)展方向；另外，隨著利用海氣耦合模式開展從年代際到天氣尺度的模擬和預報越來越受到重視，將大氣和海洋資料同化到海氣耦合模式中也成為同化技術的重要發(fā)展方向之一（王輝、劉娜、李本霞等，2014）。（2）海洋中尺度現象的海洋學-聲學耦合模式預報技術。內波、渦旋等海洋中尺度現象預報一直是海洋環(huán)境保障的重難點問題，因此，預報方法創(chuàng)新是未來海洋中尺度現象預報技術發(fā)展的必要途經：一是發(fā)展非精力平衡條件下的海洋中尺度模式，解決復雜地形、多尺度現象的模式難題；二是建立海洋聲場模型，利用海洋中聲學傳播特性，研究海洋中尺度動力環(huán)境預報模式。

（三）保障應用技術

保障應用技術主要用于評估海洋環(huán)境對各種海上活動的影響，生成保障對象或用戶所需的決策支持產品。相對而言，我國保障應用技術研究起步較晚，目前海洋環(huán)境影響評估還主要是定性評估，定量化評估的關鍵技術尚未取得突破，因此，與環(huán)境影響定量化評估相關的技術將是未來較長一段時間內的發(fā)展重點。例如，海洋環(huán)境影響仿真技術，包括理論仿真、實物及半實物仿真，海洋環(huán)境影響建模技術，包括普適性建模技術和針對不同用戶需求的專用建模技術等。

四、幾點思考

從實現國家戰(zhàn)略目標的高度認識海洋環(huán)境保障的重要性。海洋環(huán)境保障關系到海上活動的方方面面，離開海洋環(huán)境保障，海上活動的安全就得不到保證，活動效益就會受到嚴重影響，因此，海洋環(huán)境保障建設必然是建設海洋強國不可或缺的重要組成部分，必須把海洋環(huán)境保障的能力水平作為海洋強國的重要標志之一。

充分認識海洋保障建設的復雜性，加強國家層面的統(tǒng)籌指導。海洋環(huán)境保障建設涉及眾多行業(yè)部門和學科領域，需要攻克的技術問題涵蓋面廣、難度大，因此，搞好全國一盤棋的頂層設計尤為重要，必須加強建設內容、建設步驟、建設力量的三個統(tǒng)籌，瞄準技術發(fā)展趨勢，重點突破全球信息獲取和精細化預報關鍵技術，通過重點躍升，帶動體系建設水平的整體發(fā)展。

切實加強自主創(chuàng)新，加大基礎研究支持力度。打破技術壁壘封鎖，改變核心關鍵技術受制于人的局面是建設海洋強國征程中必須跨越的屏障，為此，必須在大力發(fā)展應用技術的同時，進一步加強理論基礎和應用基礎研究，必須在國家層面上給予高度重視和強力支持，只有這樣才能為可持續(xù)的自主創(chuàng)新提供堅實的基礎。

建立健全聯合保障機制，促進軍民融合深度發(fā)展。對海洋環(huán)境保障來說，軍民融合發(fā)展既是國家戰(zhàn)略，也是必然要求和趨勢，這是海洋環(huán)境保障特點屬性所決定的，因此，必須以更高的目標、更高的標準、更高的要求做好海洋環(huán)境保障軍民融合發(fā)展這篇大文章。一是要進一步加強頂層設計，充分考慮軍民需求與體制特點，從體系的高度和維度謀劃軍民融合的整體建設；二是要進一步完善制度機制設計，以業(yè)務管理、標準規(guī)范、資源共享等為切入點，開展全領域、全方位聯合保障機制建設，形成職責分明、高效運行、優(yōu)勢互補的軍民聯合保障長效機制。