揭秘“透明海洋”工程:兩千米下深海 照樣看得透

　　工作人員正在下放溫鹽深儀，用于探測海水溫度、鹽度和深度。 資料圖片

“透明海洋”工程，通過立體觀測系統，獲取海洋環境綜合信息

兩千米下深海 照樣看得透(厲害了，中國科技)

本報記者 肖家鑫

猶如對浩瀚星空的癡迷，人類對于海洋深處的探索也從未止步。靜水流深，在廣袤神秘的深海，海水的運動有著怎樣的規律？海溫變化如何影響氣候？如何更加清晰地觀測海洋的動態并進行準確的預報？

近日召開的“透明海洋”科技創新工程新聞發布會，讓“透明海洋”的概念走近公眾?！巴该骱Ｑ蟆本褪峭ㄟ^建立海洋立體觀測系統，獲取海洋環境綜合信息，建立預測系統，掌握海洋環境變化，實現目標海域“看得清、查得明、報得準”。透明海洋工程實施4年了，目前進展如何？

構建了全球首個馬里亞納海溝觀測網，成功回收萬米綜合潛標

馬里亞納海溝是目前世界上已知的最深海溝，位于菲律賓東北、馬里亞納群島附近的太平洋洋底，最深處深度約為1.1萬米，堪稱地球第四極。

這里歷來是世界深海研究的焦點，更是難點。海溝的特殊性質使其海洋動力過程、生物地球化學過程、生物種群分布及起源、地球深部碳循環與開闊大洋相比具有不同的特性。馬里亞納海溝是探索海洋動力過程、物質與能量輸運、生物地球化學過程、殼幔結構及極端環境下物種起源的最佳天然窗口，同時是研究深?？茖W與技術的最佳場所。

作為“透明海洋”工程的重要成果之一，科學家們正是在這里，實現了首次將“人類的眼睛”放入萬米深?！麄儤嫿ㄆ鹑虻谝粋€馬里亞納海溝海洋科學綜合觀測網，還成功回收了世界首套萬米綜合潛標，使深海狀態變化不再神秘。

山東省科技廳巡視員徐茂波在會上宣布了包括這一成果在內的一系列成績：已經成功研發三項世界首創性技術，研制出兩項填補國內空白的技術，并有兩項技術打破國外壟斷。

青島海洋科學與技術國家實驗室由中國海洋大學等5家駐山東高校和科研單位共同發起籌建，也是目前“透明海洋”工程的實施者。據中科院院士、青島海洋國家實驗室主任吳立新介紹，海洋占地球表面的71%，84%的海洋水深超過2000米。遺憾的是，人類對2000米以下的海洋的了解多局限于“點和線”，不夠全面和立體。吳立新希望通過“透明海洋”工程，可以把2000米以下海洋看通看透。

徐茂波介紹，目前，“透明海洋”工程從四個方面進行了規劃：一是技術突破。著重加強深海觀測系統關鍵設備與技術研發，特別是水下浮力平臺觀測技術，形成核心自主產品，提升觀測能力，突破國外封鎖。二是觀測網拓展。著力提高觀測網的時空分辨率，從單一觀測拓展為多要素綜合觀測，形成立體、實時、多學科的觀測網。三是理論創新。深入開展西太平洋—中國海—印度洋與極地環境、氣候、資源的協同研究，力爭在海洋環境多尺度變化機理及氣候資源效應等方面取得重大原始創新。四是預測系統構建。逐步有序構建起西太平洋—中國海—印度洋氣候預測系統以及針對國家具體要求的區域預測系統，形成多層次、多學科、多目標的預測體系。

想把海洋看通透，需要穩定的全球觀測系統。為此，青島國家海洋實驗室聯合中國海洋大學等科研機構，成功研制出4000米深海自沉浮式剖面探測觀測浮標，使我國具備了對全球海洋4000米持續觀測能力。項目組還成功完成對世界上最大規模的區域海洋潛標觀測網——南海、西太平洋潛標觀測網的維護及擴充，在國際上首次實現了對蘊含豐富多尺度動力過程的南海深海盆的全面覆蓋及完整監測。這些研發加速了觀測裝備國產化，有的子項目甚至可以做到所用設備均為自主研發。

降低海洋災害強度，帶動工程裝備等產業轉型升級

據青島海洋國家實驗室不完全統計，“透明海洋”工程相關課題目前已獲得了超過6億元科技資金支持。除了加深對海洋的認識，還有一項重要功能就是開展海洋科技基礎性、公益性的關鍵技術研究和突破，影響和改善民生。

青島海洋國家實驗室教授陳顯堯介紹，近年來，由大型綠藻滸苔形成的綠潮在南黃海連年暴發，長達10年之久，對山東、江蘇沿岸的旅游業和海水養殖業造成了巨大危害。每年夏季，受綠潮影響的地區，政府部門都需要投入大量人力、物力，對沿海一線綠藻進行收集、打撈和處理?！巴该骱Ｑ蟆惫こ虡嫿瞬滁S東海高分辨率精細化短期預報系統，根據衛星遙感反演的滸苔生物量和其他觀測數據，建立了滸苔漂移的短期預報，可以實現對一周內滸苔的漂移路徑及覆蓋范圍的定量預報。2017年系統進一步應用到黃海滸苔的預警預測中，基于系統預報的滸苔漂移路徑及覆蓋范圍影響，有關單位向青島市政府提出在滸苔漂移過程中對關鍵區域進行先期打撈攔截，減緩了滸苔大范圍侵入青島沿海，從而降低了災害強度。

徐茂波表示，近幾年，美國、加拿大、日本、歐盟等國家和地區，都在加快制訂并實施全球海洋立體觀測系統計劃，因此建設中國的全球海洋立體觀測網的需求十分迫切。這不僅對國家海洋國土安全、海洋資源利用和海洋保護開發具有重大意義，對山東省發展海洋經濟同樣具有推動作用。

山東省科技廳海洋科技處處長孫高祚認為，“透明海洋”工程可以及時反映近海以及遠洋海洋資源開發狀況和開發潛力信息，為實現海水養殖、遠洋漁業等合理有序開發提供科學依據；可以及時提供海洋的環境和氣候信息，為港口運輸、海上捕撈、海上油氣開發等作業活動提供安全生產保障。還可以通過對海洋資源環境信息的綜合運用，對海洋經濟發展前景作出預測。對于山東來說，“透明海洋”工程產生新技術、形成新動能，將會帶動山東省海洋觀測、海洋工程裝備、海洋油氣資源開發等產業轉型升級。

多學科協同創新，將建立準確的海洋模擬系統

根據吳立新的構想，“透明海洋”工程共分為海洋星簇、海氣表面、深海星空、海底透視、海洋模擬器5個子計劃，分別通過衛星遙感、水下機器人、超算等技術，實現對海洋表層、海洋深處、海底等的立體觀測，建立可靠準確的模擬系統，實現真正意義上的透視。

“這是一項復雜的大科學工程，需要諸多學科的協同創新?！眳橇⑿抡f，這絕不是一個省份、一所科技機構所能支撐的。

以深海星空計劃為例，吳立新希望能制造出綜合多種傳感器、智能可控的幾千個水下機器人，可以實現水下組網與導航。這項工作不僅難度大、花費高，更需要材料、能源、自動控制、通信等多個學科的協同研發。在海洋深處，如何完成大數據高速傳輸、如何實現超長續航、智能觀測等技術，都是吳立新團隊目前正在攻關的難題。

2017年底，美國國防部高級研究計劃局公布了“?；锫摼W”構想，根據該構想，美國海軍可以通過部署數量眾多的小型低成本浮標傳感器來形成分布式網絡，從而在廣闊的海洋上實現持久的態勢感知。這一構想與我國“透明海洋”工程大致相似，“我們提出時間更早，并已經成功開展前期研究工作，我們已經走在了前面?！眳橇⑿抡f。

吳立新這樣描述“透明海洋”工程的未來：“科學家在實驗室就能知道全球海洋正在發生的事情，如海洋的溫度變化、水聲通道的變化、魚群的變化等，并能做出預測，國家海洋利益拓展到哪里，‘透明海洋’工程就建設到哪里。”