走向深蓝需要“透明海洋”—— 访中国科学院院士吴立新

□ 本刊记者 邢 华

走向深蓝需要“透明海洋”
—— 访中国科学院院士吴立新

□ 本刊记者 邢 华

吴立新，物理海洋学家，中国海洋大学教授，中国科学院院士，青岛海洋科学与技术国家实验室主任，国家杰出青年基金获得者，教育部“长江学者”特聘教授，国家自然科学基金委创新群体学术带头人，科技部重点领域创新团队学术带头人。

本刊记者 孙大勇/摄影

记者：吴院士，您好！纵观中国历史，我们从来没有像今天这样重视海洋；海洋强国之梦，也从来没有像今天这么近。作为著名海洋学家，您能谈一谈为什么要如此重视和发展海洋吗？

吴立新：21世纪是海洋的世纪，习近平总书记讲得更直接，“21世纪是太平洋世纪”，从这个角度讲，把海洋列为国家整个大的发展战略，既是民族复兴之路，也是时代之所需。

我们讲海洋的可持续发展，首先要看21世纪人类面临哪些问题。第一是气候问题。随着高度工业化和经济全球化的发展，人类对自然灾害的抵抗能力在某种程度上越来越弱。比如，一场超级飓风可以一夜之间把一座城市夷为平地。再比如，现在困扰人们的雾霾、极端天气，等等。所以，气候问题是整个社会发展不可回避的，每一次世界重要的首脑会议谈的核心问题之一就是气候问题。第二是水资源问题。现在地球上淡水资源越来越匮乏，过去在全球所有大的水循环研究计划里面，很少考虑海洋。实际上，海洋控制着全球的水循环。第三是能源问题。能源，特别是可持续清洁能源，一个非常重要的来源就是海洋。现在美国在中东的投入不像过去那么大。为什么？过去美国依赖中东的石油，但现在开始发展自己的页岩气等，对中东地区石油的依赖变得稍微弱一点。能源需求的变化，导致了大国之间的关系变化。第四是健康问题。海洋里面有一系列天然的、有可能对人类重大疾病有治疗作用的天然药物，由此可见，未来海洋在人类抵挡疾病的层面上，有非常重要的潜力和空间。还有食品问题。据统计，海洋中的生物资源能够为人类提供1000倍于现有耕地所能提供的食物，是未来人类摄取蛋白质的主要来源。

综上所述，气候、环境、健康、安全、食品、能源等一系列问题的背后，都跟海洋密切联系在一起。所以，海洋强国梦的实现需要深度认知海洋，需要海洋科技的发展，需要在开发海洋、利用海洋、保护海洋、管控海洋方面，有强大的综合实力。

记者：当前，海洋科学有哪些前沿问题？

吴立新：21世纪的海洋科学可以归纳为6个方面：一是认识正在变化的海洋、气候和水循环。二是海洋观测与预测，即观测海洋中发生的现象、过程以及预测与这些有关的事件。三是复杂的近岸问题。日益加剧的人类活动对近岸、近海环境带来巨大影响。四是非平衡生态系统问题。建设海洋强国不能以牺牲海洋生态环境为代价，否则不可持续。五是研究海洋的底部，热液和冷泉的发现，让我们对海底有了新的认识。六是洋壳与板块动力学，与矿产资源密切相关。由此可以看出，科学与人类社会、经济发展的需求是相辅相成的，研究海洋一定要把气候、环境、资源结合起来进行研究。

记者：您在全球最早提出了“透明海洋”计划，开拓了当今世界海洋研究的新视野，在国家海洋强国建设战略的支持下，这个计划已经取得了一系列的阶段性进展。您能给我们科普一下什么是“透明海洋”计划吗？

吴立新：海洋占地球表面的71%，84%的海洋水深超过2000米。深海巨大的热容量和碳储存量是地球气候系统的调节器，对地球系统的生物地球化学循环和水循环有重要的调控作用。可以说，对气候系统中长期变化的预测能力与水平，在很大程度上取决于对深海大洋的巨大热容量及热输送能力变化的观测、机理认识以及预测能力。海洋科学研究中的重大发现和科学问题，如大洋环流、中尺度涡旋、厄尔尼诺现象等，往往都是气候长期预测所关注的内容。所以，海洋与气候是今天的一个“超级科学”，它几乎包含了各个学科层面的问题。

因此，要解决海洋科学对气候预测影响这一重大科学问题，我们需要将海洋变成“透明海洋”，即针对特定海区，实时或准实时获取和评估不同空间尺度海洋环境信息，研究其多尺度变化及其气候资源效应机理，并以此为基础，预测未来特定一段时间内海洋环境、气候及资源的时空变化。它是一个大科学计划，包含六大体系建设，即核心技术体系、观测体系、认知体系、预测和预报体系以及信息服务体系，需要分步骤、有序推进，要从透明陆架海、透明南海，向透明西太平洋-印度洋以及南大洋和两极推进。

目前，国际上已经建立了覆盖全球的海洋Argo计划浮标观测网，让科学家在办公室里就可以知道全球海洋水深2000米以上发生的变化。Argo计划浮标观测网在全球布放了约4000个浮标，其中大部分来自发达国家，我国的贡献大约为200个。目前，国际上正在酝酿第二轮Argo计划，向2000米以下的深海拓展。对我国来说，这不仅是挑战，更是一次难得的机遇，应抓住机遇，发展深海观测技术特别是面向全球深海大洋的移动观测技术，以抢占深海大洋研究的制高点，实现我国深海大洋研究跨越式发展。

气候预测是长期而艰巨的任务，离不开海洋科学的支撑。我国的深海大洋研究起步晚，基础较为薄弱，有很长的路要走，要将其融入国家发展战略，融入“一带一路”规划中，推进我国海洋强国建设，提高海洋环境与气候变化预测能力，服务国家安全，增强我国在气候国际谈判中的话语权。

记者：海洋中蕴藏着巨大的能量，只要海水不枯竭，其能量就生生不息。作为新能源，海洋能源虽然吸引了越来越多人的兴趣，但在开发研究上，肯定会存在一些难题。您能介绍一下吗？

吴立新：海洋有一个非常重要的产业，即海洋能源。但目前对海洋能源的认知、开发、探测，面临一个非常重要的问题，就是能源问题。一方面，我们观测、探测、开发海洋缺少能源。比如海底观测网，需要在海底铺设光电缆，来解决观测与探测的供电与通讯问题。另一方面，海洋里面的能源又是巨大的，包括潮汐能、海流能、温差能量、波浪能甚至化学能，是清洁能源，也是可持续能源，但如何高效捕获这些环境能源，是一个巨大的难题。

另外一个问题就是海水里面的通讯。陆地上，光是照明、通讯和探测的手段，在海水里，普通的可见光基本上是穿不过去的，蓝绿光最多穿透100米左右；容易透过大气的电磁波在海水中的衰减非常迅速，难以用于对海洋中目标物的探测以及通讯；声波是目前海水中通讯与目标探测的最重要手段。

上天容易下海难。今天我们可以登月，可以到太空去，但是对于深海缺乏系统的认知。未来相当长的一段时间里面，我们对2000米以下深海的巨大战略空间，应该加大观测与探测力度。今天，国家把海洋提到这么高的高度，一方面是因为需要，另一方面是因为能力到了。做海洋研究，复杂而昂贵，如果国力到不了，就很难去做这件事。

记者：之前听得比较多的是国家重点实验室，它与国家实验室有什么不同？

吴立新：国家重点实验室是针对某一个学科的，比如物理海洋或者海洋化学。目前，我们国家重点实验室有250多个。国家实验室是针对某一个领域，比如海洋领域。在全球，比较有名的海洋科技研究中心大概有6个。最顶尖的两个分别是美国的伍兹霍尔海洋研究所和SCRIPPS研究所，确确实实为美国的海洋科技发展发挥了重要的作用。当前我国进入运行的国家实验室，只有落户在山东的海洋国家实验室。“十三五”期间，海洋国家实验室有五大战略任务，分别为“透明海洋”“蓝色生命”“海底资源”“深远海与极地”“健康海洋”，致力于打造全球海洋科技高地。围绕战略任务，海洋国家实验室启动了一批重大科学平台建设，包括大型深远海科考船队、海洋模拟器、海洋药物筛选平台、分子生物学平台、海洋高端仪器研发平台、滨海实验平台等。