地球海洋与海洋科学技术（3）
胡经国
第三节中国海洋科学技术的主要进展
中国《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006-2020）》将海洋科学研究列为国家基础研究的重要内容；将海洋技术列为前沿技术；将海水淡化、海洋资源高效开发利用、海洋生态与环境保护、大型海洋工程技术与装备列入重点领域的优先主题。
2006年中国发布的《国家“十一五”海洋科学与技术发展规划纲要》和《海水利用专项规划》，对发展中国海洋科学技术，推动国家海洋事业和海洋经济的发展具有重要意义。
一、中国海洋科学研究进展
㈠、综述
近年来，中国海洋科学研究发展较快，开拓了一些新的研究领域，研究步伐基本上与国际海洋科学发展同步。主要研究内容紧紧围绕资源、环境和气候这些当今世界的热点问题，并且已初步具备与国际同步开展研究的支撑条件。
中国通过实施科技攻关计划、高技术发展计划（“863”）、攀登计划、重点基础研究计划（“973”）、国家自然科学基金、国家科技人才计划以及科技兴海计划等，设立了一些突出海域特色和中国研究优势并且与国际接轨的区域研究计划，支持和补充了国际海洋科学计划，促进了中国与国际海洋科学技术合作和研究的发展，海洋调查研究手段、技术不断提高，缩小了与先进国家的差距。
1、基础研究方面
中国物理海洋学/海洋物理学、海洋生物学/生物海洋学、海洋化学/化学海洋学、海洋地质/地球物理学、古海洋学/海洋沉积学、河口海岸学等海洋分支学科有了长足的发展，同步进入了国际前沿领域，并且取得了重要成果，有些还达到了国际先进水平。
2、区域海洋学调查研究方面
中国加强了向深海大洋海域扩展。2005年，完成了横跨三大样的环球海洋科学考察，获取了整块重达45千克的完整热液硫化物（海底黑）烟囱体矿石样品。这在中国大洋科学考察史上具有里程碑意义。中国已连续20次开展南极科学考察、2次北极科学考察，建设了长城、中山、黄河常年考察站，跻身于国际极地考察大国行列。
3、国际合作方面
在全球海洋生态动力学（GLOBEC）、国际海洋科学钻探（IODP）、国际大陆边缘计划（InterMargins）、国际洋中脊计划（InterRidge）、海岸带陆海相互作用（LOICZ）、全球有害赤潮的生态和海洋学（GEOHAB）、全球海洋观测系统计划（GOOS）、全球海洋次表层温盐观测计划（Argo）等一系列重大国际海洋科技合作项目中，中国海洋科学家都做出了应有的贡献。中国还积极开展了双边和多边海洋科技合作，分别与美国、俄罗斯、加拿大、德国、法国、日本、韩国、朝鲜、印度等国家签订了海洋科技领域的合作协议。中国还联合全球环境基金、联合国开发计划署等国际组织，实施了东亚海计划、渤海环境保护与管理行动、黄海大海洋生态系计划、南中国海北部生物多样性保护计划等一批区域海洋科技合作项目，取得了显著成绩。
4、海洋科学研究中存在的问题
中国在海洋科学研究中存在的问题和不足主要表现在：海洋科学的基础性工作薄弱，缺乏海洋调查、实验、监测的的基础资料和长期的（断面）连续观测资料；自主研发的海洋开发技术有限，调查研究的技术装备落后，共享机制尚不完善，利用率不高，资源浪费严重；海洋科技对海洋经济的贡献率不高；海洋科研经费投入分散，并且部门间的沟通、协调力度不够；海洋科研队伍相对较小，总体水平不高，结构不合理，学科带头人少，人才储备过低，并且流失严重；科研机构分散，强有力的学科群体不多，学科影响力小；海洋信息系统基础薄弱，信息化、网络化程度低，信息交流渠道不畅等。
中国海洋科学的研究资源和研究水平，与世界发达国家相比还有相当大的差距。这与中国的整体发展战略和在国际上的应有地位很不相称。我们必须科学地利用中国的海洋科学研究资源，加大力度，建立与中国国际地位相应的海洋科学研究队伍、研究基地、研究设备，并且做出相应的研究成果。
㈡、中国海洋科学重大研究进展
近年来，中国海洋科学研究一直是围绕着全球化和国家有关计划进行的，研究的重大科学问题可以概括为：全球变化的驱动力问题、重要过程问题、地球系统中几个重要组成部分的相互作用问题、全球变化与人类活动相互影响问题、地球过去环境变化及其原因、变化的预测等6大问题。中国海洋科学工作者围绕这些问题，取得了以下重大研究进展。
1、海洋环境变化驱动力综合研究
建立全新的海浪－环流耦合理论与海洋数值预报模式。
2、热带海洋与全球气候变化研究
中国学者在热带太平洋暖池/印度洋暖池变化与全球气候变化研究中取得了“热带驱动”的新成果。
3、重要过程研究
⑴、海－气相互作用过程研究
⑵、海－陆相互作用以及物质交换过程研究
⑶、沉积物－海水界面物质通亮研究
4、海洋物理学领域
⑴、海洋微波遥感、光学遥感方面
利用高分别率海洋卫星测高资料，构制中国南海及邻近海域完整到3600阶次的甚高阶大地水准面的数值模型，使其表示大地水准面起伏的空间分辨率≤5.5公里，对大地水准面进行滤波和平滑，滤除相关的波长，得到了中国南海及邻近海域高分辨率海底地形图像，清晰地勾画出中国南海及邻近海域海底地貌、构造特征和动力学事件。
⑵、海洋声学研究
通过声波与海底的相互作用研究，提出海底参数声学反演方法。
5、海洋生物学领域
⑴、基因组测序及其应用研究
⑵、生态环境研究
“海洋初级生产力结构与微型生物生态学研究”成果获2006年国家自然科学奖二等奖。
6、化学海洋学领域
⑴、防腐蚀技术系统研究
“海洋环境钢铁设施及其防腐蚀技术系统”研究成果获2002年国家科学技术进步奖二等奖。
⑵、海洋地球化学研究
海洋沉积的磷累积量减少和碳酸钙含量增加，可能是导致冰期大气CO2浓度降低的一个关键因素。
7、河口海岸研究领域
⑴、海平面变化研究
海平面上升影响的综合评估表明，对长江三角洲与太湖湖东低地，特别是对上海市的影响最严重；其次是对杭州湾北岸的影响；对废黄河三角洲、苏北滨海平原和里下河低地的影响最轻。
⑵、长江三角洲环境变化及沉积通量研究
8、海洋地质学领域
⑴、碳同位素地层学对比研究
通过ODP184航次取得的岩芯分析，获得了具有重大科学意义的两条地质时代跨度不同的、具有不同分辨率的氧同位素曲线和一条迄今唯一的碳同位素曲线。反映了全球气候逐渐变冷过程的变化。显示出低纬度海区在全球气候长周期变化中的重要性。为南海与全球进行碳同位素地层学对比提供了基础。
⑵、冲绳海槽研究
⑶、多金属结核/壳研究
⑷、东太平洋中国多金属结核调查区研究
⑸、建立了中国边缘海形成演化的理论框架
9、极地科学研究
⑴、南极内陆冰川学综合考察与研究
2004-2006年，中国科学家在南极内陆DomeA地区开展了冰川学综合考察与研究，获得了一批在国际南极雪冰研究领域有一定影响的研究成果。首次获得该地区年平均温度为-58.4℃。这是目前已知的地球表面最低年平均温度。确定了DomeA最高点的精确地理位置是南纬80°22′00″、东经77°21′11″，最高点高程为4093米。
⑵、南极普里兹带地质编图
完成了南极普里兹带1∶50万地质编图工作。
⑶、南极格罗夫山考察
对南极中山站以南450公里的格罗夫山进行了4次考察，发现回收9834颗陨石。
⑷、南极生物研究
探讨了南极企鹅、海豹粪土层中的污染物波动与企鹅、海豹种群数量以及与生物体内微观的代谢变化的关系。
⑸、南极区电离层一维、三维数值模拟
⑹、北极白令海水团研究
10、大洋科学考察
⑴、1997～2006年
组织“大洋1号”和“大洋2号”海洋调查船进行了12个航次综合调查。对西太平洋和中太平洋海山的重点靶区开展了深海浅钻、电视抓斗和拖网地质取样、海底视相、多波束测深、重力、磁力、地震等地球物理测量和环境基线调查。调查面积超过30万平方公里。为中国向国际海底管理局申请富钴勘探区做好了技术资料准备。
⑵、2006年1月
“大洋1号”海洋调查船历时297天，航程43230海里，横跨太平洋，并且沿着东太平洋中脊、大西洋中脊和印度洋中脊，进行了一次时间长、航程最远的科学考察。这次环球考察，除了获得大量常规的海洋地质、地球化学、地球物理、物理海洋、水文气象等科学数据以外，成功获得放在海底近两年之多的锚系设备，获得了海底长时间连续观测数据，并且首次在超缓慢扩张的西南印度洋中脊发现了强度达330毫伏的超强浊度异常（通常浊度异常为几十毫伏），从而判定附近有热液硫化物喷发活动。
⑶、2007年
2007年大洋考察第19航次，在西南印度洋中脊超慢速扩张区发现了热液活动区；准确定位了喷口，取得了大量海底硫化物、黑烟囱、生物和岩石的照片；系统地获得近海底温度、Eh（溶液的氧化—还原电位）、浊度、底流场等的分布图和活动区微地形资料。并且，成功地获取了黑烟囱样品和这种极端环境下的生物样品。该次调查初步圈定100米×100米左右的热液活动区范围。在该区内分布有两个冒烟的黑烟囱和一个未观测到黑烟的高温区，属于高温热液喷口，热液生物分布有一定规律。这是超慢速扩张洋中脊热液硫化物调查的重大突破，也是中国在大洋中脊热液硫化物调查领域的零的突破，标志着中国跨进世界海底热液活动研究先进国家行列。
二、中国海洋技术研究进展
㈠、综述
中国是海洋大国。大力发展海洋科学技术，对于保障国家安全、发展海洋经济、促进和谐社会建设起着越来越重要的作用。在国家863计划、科技攻关计划及其它有关计划的支持下，中国海洋科技取得了跨越式的发展。一批海洋观测和资源开发的高技术和装备，显著地提高了海洋环境观（监）测与资源开发的能力。
1、海洋卫星和航天遥感技术
中国先后发射了两颗海洋卫星，建立了较为完善的卫星地面应用系统，使中国成为继美国、欧洲、日本等国家之后掌握这项航天遥感技术的国家之一。突破了高频地波雷达、高精度CTD剖面仪、声学海流剖面系统等一批海洋观测高技术装备，构建了区域性海洋环境立体监测系统。
2、深潜器
中国先后研制和建造了浅海缆控潜器、3500米缆控潜器、1000米和6000米无人潜器，正在建造7000米载人潜器。中国已成为世界上少数能设计和建造深潜器的国家之一。这为深海观测和采样、深海科学研究和资源开发、国家海上安全，提供了强有力的支持。
3、大洋矿产调查技术
中国先后开展了18次大洋矿产资源勘查。在太平洋国际海底区域，获得了7.5万平方公里的多金属结核开辟区。研制成功海底地形地貌全覆盖高精度多波束测深系统、6000米水深高分辨率测深侧扫声纳、超宽频海底剖面仪、多次取芯富钴结壳浅钻、深海彩色数字摄像系统和电视抓斗、天然气水合物保真取样装置等深海资源勘查和环境监测关键技术设备。用国产天然气水合物采样设备在南海成功地获取了天然气水合物样品。
4、深海平台技术
在国家863计划支持下，深海半潜式钻井平台技术取得了突破性进展。近年来，建造了工作水深2000米的半潜式平台主结构，并且完成了最大工作水深3000米的新型多功能半潜式钻井平台技术的研究，为中国今后设计、建造深远海油气平台奠定了坚实的基础。
5、海洋生物技术
海水养殖种质的优良化、养殖生物病害监测与健康养殖、海洋天然产物及海洋药物的研发，都取得了重要进展。深海生物基因研究取得了阶段性进展。
6、海洋天然产物与药物
在抗肿瘤、治疗心血管病和肾病等方面的海洋药物的研究，取得了重要进展。已有6种海洋药物和一批保健食品已被批准上市，一批新药已进入临床研究。
7、海水淡化和综合利用研究
已建海水淡化工程44套，每日淡化海水15.08万吨。核电－淡化耦合等技术已列入国家计划。海水提镁、提钾技术已得到应用。
8、海洋可再生能源开发利用
潮汐能、波浪能的开发技术已基本成熟。海岸、岛屿的风能、太阳能的开发利用目前发展迅速。
㈡、海洋技术重大进展
1、海洋环境立体监测技术
⑴、卫星遥感海洋监测技术
2007年4月11日，中国成功发射了“海洋一号B”（HY-1B）卫星。实时监测渤海、黄海、东海、南海及海岸带区。中国成为继美国、欧洲、日本等国家之后掌握该项航天遥感技术的国家，并把中国的海洋观测技术推向了空间遥感海洋观测的新时代。
⑵、海洋调查观测技术
声学海流剖面测量和声成像技术、岸基海表环境监测高频地波雷达技术、高精度温盐深测量技术、自持式剖面探测漂流浮标、实时数据传输潜标、光学浮标、极区水文气象观测浮标等观测技术、台湾海峡及毗邻海域海洋动力环境实时立体监测示范系统。
⑶、海洋环境监测技术
海洋生态环境监测仪器、无人值守水下海洋生态环境检测试验站、拖曳式生态环境要素剖面测量系统、船载海洋生态环境现场监测集成示范系统、渤海海洋生态环境海空准实时综合检测示范应用系统。
2、海洋油气平台工程技术
⑴、半潜式钻井平台技术
2007年8月，新型多功能半潜式钻井平台研制项目通过验收。
⑵、圆筒形海洋钻井平台技术
2007年5月，中国为挪威建造了世界上第一座圆筒形海洋钻井平台。
⑶、浮式生产储卸油系统（FPSO）技术
中国目前共有14艘FPSO在海上作，数量和吨位均居世界第一，是全球最大的FPSO的制造国和应用国。
3、深潜器技术和水下作业机械
⑴、遥控潜水器（ROV）技术
以上海交通大学等院校为主，重点发展了有缆遥控潜水器。
⑵、深水自持潜水器（AUV）
以中科院沈阳自动化研究所为主，先后研制成功下潜深度1000米的“探索者”号和下潜深度6000米的“CR-1”号、“CR-2”号AUV。
⑶、载人深潜器（HOU）技术
由国家海洋局主持，中船重工702所承担，开展了“海极1号”7000米载人深潜器研制，用于海底资源勘查和深海科学研究。预计2008年进行海上试验。
⑷、水下作业机械和环境工程技术
研制出水下电动铺管系统和浅海底载人管线电缆检测维修装置。
4、浅海工程地质探测技术
开发了近海工程高分辨率多道浅地层探测技术，整体上达到国际先进水平；开发了恶劣海况下海底土液化动态监测技术，实现了现场海底土液化动态监测及砂土液化评价。
5、河口海岸研究与港口桥梁工程技术
在大型河口治理、大型离岸码头建设、粉砂质海岸建港技术方面，中国具有独特的成功经验。建设了世界上最长、设计使用年限100年的杭州湾跨海大桥，并在跨海桥梁设计和建造方面取得了多个世界第一。
6、环境工程技术
建立了赤潮生物种子库，建立了粘土矿物与赤潮生物相互作用的絮凝模型，制备出高效改性粘土，提高了粘土絮凝赤潮生物的能力。
油指纹鉴别技术达到国际先进水平，建立了较为完整的油指纹库建设技术体系，建立了渤海原油、南海原油、陆地原油、外国原油和成品油油指纹库。
7、海底油气资源勘查与开发技术
⑴、浅海油气田调查评估技术、勘探开发技术和油气生产取得重大突破。
⑵、海洋地球物理勘探技术，可控三维轨迹钻井技术、海上边际油气田开发技术、稠油开发技术和液化天然气技术，形成了中国自己的特色，提高了油气田开发效率和产量。
先后研制成功海上数控成像测井系统（ELIS）、多功能海底地震仪（OBS）、旋转导向钻井工具等关键仪器设备。ELIS研制成功，打破了国外整装测井装备在中国海上油田20年的技术垄断。
⑶、海上油气资源的调查评估，在南海南部海域发现了16个新生代沉积盆地；2006年，在南海荔湾3-1-1成功钻探了国内第一口深水钻井，作业水深达1480米，发现了可采储量千亿立方米的大型深水天然气田；2007年5月，又在渤海湾滩海地区发现了储量规模达4.7亿吨的冀东南堡大油田。
8、海底固体矿产资源勘查与开发技术
⑴、金属矿产资源开发技术
海底地形地貌全覆盖高精度多波束探测技术、长程超短基线定位系统、6000米水深高分辨率测深侧扫声纳（呐）系统、深拖式超宽频海底剖面仪（OBS）、多次取芯富钴结壳浅钻、深海彩色数字摄像系统和电视抓斗、大洋固体矿产资源成矿环境及海底异常条件探测系统、海底热液保真取样及分析技术等。
⑵、海洋天然气水合物综合探测技术
包括地震采集参数组合分析系统、稳定带上下界面和厚度估计方法、地球化学探测系统、同位素和元素地球化学实验室高精度分析测试技术、渗水深孔天然气水合物取芯钻具等技术装备。
2007年4月6日，在中国南海北部陆坡中段的神狐暗沙海域的3个钻位上均获得天然气水合物样品。这使中国成为继美、日、印之后采到天然气水合物样品的国家。这是中国地史上的一次重大发现。预计中国将在2010-2015年投入天然气水合物试验性开发。
9、海洋生物资源开发利用技术
⑴、水产养殖技术
研究并发明了海水养殖动物多倍体育种育苗和性控制技术。攻克了深水抗风浪高密度网箱养殖的关键技术。在养殖生物基因技术方面取得重要进展。
⑵、养殖生物病害监测与健康养殖技术
建立了海湾养殖容量评估技术与模型。最早在国际上完成对虾WSSV的全基因组序列测定。在国际上首次确认对虾病毒感染与机体免疫密切相关的5个免疫指标。
⑶、海洋天然产物和海洋药物开发技术
在先导化合物合成技术方面取得了成绩。研制开发了一批具有知识产权的抗艾滋病、抗脑缺血、抗肿瘤和抗动脉粥样硬化的海洋药物。一批保健品和功能食品相继进入市场。
10、海洋信息和海洋环境预报技术
⑴、海洋信息技术
建立了较完善的海洋信息系统，实施了“海洋资源环境信息共享平台”、“海洋科技重点数据库”和“海洋信息质量与表追体系”的建设。建设了中国海洋信息网和专题网站。在908专项获取的近海海洋综合调查数据与评价成果的基础上，构建了“中国近海数字海洋信息基础框架”和“数字海洋上海示范区”。通过海洋数据共享门户网站，实现了海洋资源、环境、经济、灾害及海洋基础地理等信息的网上共享发布服务。
⑵、海洋环境预报技术
2020年4月27日编写于重庆
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