中日海洋环境领域研究合作与展望

刘阳，田永军，于佳，王欣，周少丹，単谷，伊藤進一

( 1.中国海洋大学 水产学院，山东 青岛 266003；2.科学技术部国外人才研究中心，北京 100038；3.日本科学技术振兴机构，日本 东京 102-8666；4.东京大学 大气海洋研究所，日本 东京 277-8564)

由科技部外国专家服务司与日本科学技术振兴机构（JST）樱花科技计划推进本部联合主办，科学技术部国外人才研究中心、中国海洋大学承办的“2020-2021年中日高层次科学家研讨交流活动（海洋环境）”于2021年7月2日以“线上+线下”方式在青岛院士港举办。本次活动围绕气候与海洋环境变化、海洋渔业生物资源保护、海洋微塑料等主题，来自中日两国20余所知名高校和科研院所的29名科学家分别作了专题报告和圆桌讨论，逾1.07万人次在线参与。本次交流活动旨在加强中日科技界，特别是海洋环境前沿领域的高层次合作与交流，为该领域的发展和交流集聚人才力量，对应对全球范围内气候与海洋环境的日益变化作出贡献。

1 中日科学家共同关注海洋环境的科学前沿问题

本次交流活动结合海洋生态环境、物理海洋、海洋化学、海洋气象、渔业资源、卫星遥感等多学科交叉研究，针对当前全球海洋环境面临的热点科学问题进行了深入探讨。与会专家结合对气候变化具有积极影响的3种海洋固碳生物机制（Biological Carbon Pump,BCP; Carbonate Counter Pump,CCP; Microbial Carbon Pump,MCP）[1]，倡导在富营养化、酸化和缺氧的水域将这3种机制结合起来开发陆海一体化的生态固碳工程，形成绿色能源驱动的人工上升流生物修复，实现全面的海洋负碳排放[2]。在应对气候和海洋环境变化问题时，除了利用和开发可再生能源，也应该关注天然气等不可再生能源对海洋环境的影响[3]。日本周围海域呈现海洋酸化和变暖现象，西北太平洋海域酸化趋势与海表环流和大气CO2增速的变动有关[4]，因此，监测大洋中CO2和氧含量非常重要[5]。人为影响的氮沉降对海洋生态系统产生重大影响，未来北太平洋的氮沉降会与酸性物质结合产生更易溶的滞留污染物[6]。海洋酸化、海洋变暖和富营养化等多重压力对海岸带生态系统的影响加剧，因此，减少人类制造的碳排放是缓解这些压力的重要途径之一[7]。

在气候变化和人类活动的共同影响下，海洋环境与物理、生物地球化学之间的联系会发生前所未有的变化[8]。太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation,PDO）通常被认为是北太平洋气候年代际变动的主要模态，最新的研究表明大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）可以调节西北太平洋黑潮锋面和表层水温的年代际变动，并进一步影响西北太平洋上层热含量和渔获量[9]。PDO和北太平洋环流振荡（North Pacific Gyre Oscillation,NPGO）是影响整个北太平洋流域营养盐和溶解无机碳浓度变化的主要气候模态，进而影响生物量的季节性变动，北太平洋磷酸盐和硅酸盐的平均值随全球变暖呈下降趋势，而硝酸盐的变化趋势则不明显[10]。

渔业和水产养殖业在全球粮食安全中发挥着越来越重要的作用，然而，气候变化和人类活动所引起的海洋环境变化使水产资源的可持续利用面临巨大挑战[11]。探究气候变化引起的海洋生物变化模式，对制定基于生态系统的渔业管理策略具有重要意义[12]。气候变化引起的物种分布与丰度变动也给渔业管理制度带来了从局部到全球规模的挑战，未来监管区和管辖区之间的合作将成为推动发展的关键因素[13]。面对全球尺度的气候变化，渔业资源变化是在一个相对精细的空间尺度上，如何匹配这两种不同的空间尺度也是我们未来研究的一大挑战[14]。气候变化对鱼类的洄游分布和生态系统影响显著[15]，鱼类早期生活史研究对探究渔业资源变动机制尤其重要[16]。海草床、红树林、珊瑚礁生态系统在海洋中具有重要的生态作用，在气候变化背景下，建立生态系统保护措施与社会协调适应机制对海洋资源的可持续利用管理十分重要[17]。

海洋微塑料污染对鱼类、蟹类等海洋生物的早期发育产生不利影响，扰乱其种群动态和物种间的相互作用，会对渔业资源和社会经济产生不利影响[18]。通过集成世界海洋中上层的8 218个微塑料样品而建立的微塑料丰度数据集，结合数值建模方法，为探究微塑料的时空分布及其影响提供了重要数据支撑[19]。未来可以通过双边和多边合作为海洋微塑料对全球生态系统影响进行风险评估和提供解决方案[20]。

地球系统模式是定量描述气候系统的数值模型，也是理解和预测气候变化的重要工具[21]。在预测未来波浪的全球气候模型中，应该加入风等相关数据，并使用集合数据来减少模型的不确定性[22]。从基于卫星遥感数据的长期监测来看，台风“风泵”可以改变海洋中的营养盐输运，促进海洋初级生产的发展，从而影响渔业资源的变动,对海洋环境生态效应产生重要影响[23]。加强对气候变化和海洋环境监测十分重要，对渔业资源产卵场的评估不应只使用海表环境因子，也应对各水层尤其是海洋底部进行监测[24]。

2 中日海洋环境领域合作机遇

如今，海洋生态环境问题日趋严重，海洋微塑料、珊瑚礁退化等问题对海洋生态系统的潜在影响机制尚不明确，中日两国应加强和完善在有关海洋生态环境监管制度上的合作。两国已经充分认识到渔业和水产养殖业对全球粮食安全的重要性，中日两国一衣带水，拥有相邻海域，应加强两国在渔业资源监测、评估和管理上的合作，共同应对未来气候变化、人口增加、海洋环境变化、渔业资源衰退等方面的挑战。

在国际开展数据共享和全球数据深入挖掘的背景下，进一步推动中日两国科学数据共享，加速成果转化，建立起数据需求者之间的桥梁，完善两国的数据开放标准、规范，建立起科学共享开放的合作平台。期望未来中日两国在海洋环境数据收集和共享上能加大合作创新力度，促进海洋环境领域向更加可持续的方向发展。

通过本次交流活动，中日双方科学家积极讨论并提出许多具有建设性的意见，在双边研究中具有诸多共通性和互补性，专家们建议科技部和JST建立中日双方在海洋环境科学领域稳定和持续的交流机制，共同培养高层次海洋研究人才和后备力量，鼓励青年人才积极探索，多学科交叉，扩展学科领域，增强沟通合作，促进各涉海学科的融合发展。

3 中日科学家共同提议

随着社会经济的飞速发展，相伴产生的温室效应、海洋酸化、微塑料等海洋环境问题，严重威胁着人类赖以生存的蓝色家园。中日高层次科学家开展跨学科研讨交流，对我国海洋事业的发展起到积极促进的作用，科学家们针对以上中日及世界在海洋环境领域面临的共同挑战与机遇，提出以下建议：

（1）持续监测海洋环境变化。我国全面推进“透明海洋”的建设，但是人类至今对海洋的认知还十分有限。我们需要结合物理、化学、生物等多学科交叉方法对海洋生态系统做更多的观测和监测工作，例如在全球变暖、极端气候事件、海洋酸化、缺氧、富/贫营养化以及海平面上升、海洋污染、微塑料等科学前沿方向。

（2）提高预测模型的准确性。引入人工智能技术是未来提高模型可预测性、减少气候模型偏差的重要手段之一。建立科学有效的气候模型，推动气候模型的开发和应用，对增强海洋环境未来变化的研究十分重要。

（3）提高对海洋现象的认识和过程的理解。提高多时空尺度海洋动力过程及海气相互作用的认识，特别是对极端气候和天气事件、海洋中小尺度过程，如：混合、锋面、模态水、次中尺度涡旋、动力-生态-生物相互作用、海洋生物群的生理反应等的认知，提高对副极地-极地区域、沿海区域以及近海-远洋过渡区的认知。

（4）搭建中日科技合作交流平台。提高两国在海洋环境和监测方面数据交流能力，在海上蓝色粮仓、蓝色能源、应对气候变化以及海洋环境管理和保护等方面展开交流与合作。为联合国构建的2021-2030年海洋科学促进可持续发展的7个目标（A clean ocean; A healthy and resilient ocean; A predictable ocean;A safe ocean; A sustainably harvested ocean; A transparent ocean; An inspiring and engaging ocean）作出中日两国科学家的积极贡献。

致谢：感谢所有参会专家，尤其是焦念志院士、李华军院士对本次会议顺利举办给予的重要支持。