中國海洋科技發展的潛力與挑戰

【摘要】科學技術的發展繼續主導著新一輪世界海洋競爭的話語權和主動權。以科學目標、而不是具體技術指標為驅動力的海洋技術與裝備的發展才會有長久的生命力。特別是在我國大部分海洋技術裝備處在落後但具有明顯後發優勢的狀態下，對更基礎和更前沿科學問題的回答是新海洋技術和裝備發展必須認真考慮的方面。在「一帶一路」倡議下，重點培養具有國際視野和競爭力的科學家、提升在國際組織框架下領導西太平洋和極地海洋科學研究與技術發展的能力應是我國成為海洋強國的根基和突破口。

【關鍵詞】深海科技 海洋強國 海洋環境 科學驅動 國際競爭力

【中圖分類號】P7 【文獻標識碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2017.18.005

【作者簡介】李春峰，浙江大學海洋地質與資源研究所所長、教授、博導，海洋科學系主任，中國地球物理學會理事，海洋地球物理專業委員會委員。研究方向為地球過程物理學。主要著作有《Geology of the China Seas》《大陸邊緣構造與地球動力學》等。

深海是國際海洋科學技術的熱點領域，是人類解決資源短缺、拓展生存發展空間的戰略必爭之地，也是全球軍事與經濟競爭的重要領域。無論是探索深海科學奧秘，還是開發海洋戰略資源，都離不開海洋高技術的支撐。2016年，國務院印發《「十三五」國家科技創新規劃》，明確提出「十三五」期間，要面向2030年再部署一批體現國家戰略意圖的重大科技項目，「發展深海探測、大洋鑽探、海底資源開發利用、海上作業保障等裝備和系統。推動深海空間站、大型浮式結構物開發和工程化」以及突破「龍宮一號」深海實驗平台建造關鍵技術難關等。

國家大項目的投入、經費的迅速增加以及「一帶一路」倡議的實施，給我國海洋科技工作帶來前所未有的發展契機，這可能成為我國開始引領國際海洋科技發展的重大轉折點。機遇與挑戰並存，儘管我國海洋科技發展具有後發優勢、大工程和大項目組織優勢等，但在此超速發展的階段之下，我國的創新理念不足、總體管理水平落後、行政性指令多於科學驅動、國際化規範化水平不高、環境和科普意識落後，可能會極大制約我國引領國際海洋科技發展的步伐和能力。本文簡單回顧海洋技術的迅猛發展，就中國深海科技發展中的潛力與挑戰提出一些看法和建議。

我國現代科技起步較晚，早期人才匱乏、創新不足，嚴重製約了我國海洋科技教育的發展，大多數海洋設備都依賴於進口。21世紀以來，在國家海洋戰略和國際化戰略的支撐下，我國海洋領域最明顯的進步在海洋技術和裝備方面。海洋石油981鑽井平台、「蛟龍號」載人深潛器、大深度無人遙控潛水器、深海半潛式智能「超級漁場」裝備，以及規劃醞釀中的載人深海空間站、深海綜合大洋鑽探考察船、海底觀測網等，使得科研人員能夠長時間進入深海作業，為深海探測創造了前所未有的工作環境，可以適應不同水深和對象的具體作業要求，成為在海底從事科學研究、資源勘探、檢修維修作業等任務的移動工作平台。我國研發的深海地震儀目前已得到廣泛應用，實現了在萬米深淵的布設條件和長期觀測的能力；深海大地電磁儀的研發已經趨於成熟；深海移動地震觀測設備也在迅速開發研製中。大型海底觀測網路系統、潛標觀測網也開始規劃、設計或建成。此外，近年來也下水了一大批裝備精良、功能各異的海洋科學考察船。上述成就極大地縮小了我國與發達海洋國家在技術上的差距，我國甚至在個別技術領域已經開始起到引領帶頭作用。可以預見，到2030年，我國將成為真正意義上的海洋技術裝備強國。

海洋技術與裝備的進步極大地推動了全海域實時科學觀測與研究，拓展了科學研究的領域和廣度。例如，深海空間站的裝置和設備全在水下，海面上沒有任何設備，所以海上油氣田的生產作業不受颱風等惡劣環境條件的影響。隨著深海實時通信能力的提升和大量深海科學觀測儀器的布設，未來的海洋科學家將能夠在全球各種海洋環境中實時高解析度地觀測相關的海洋過程，深海觀測儀器能夠提供海量觀測數據供科學家分析研究，並及時提出環境、災害、資源等方面的預測模式。

以海洋地球物理觀測為例，未來的技術發展將實現全方位的實時立體觀測，海底地震儀與觀測網相連開展長期海底地震觀測，在近海底可以利用水下機器人實現近海底地球物理場的測量，在不同的水深可以發展深潛式或浮游式地震觀測設備，而在海面上傳統的人工地震觀測技術可以觀測到高解析度的海水溫鹽結構和海水以下的地質結構。此外，我國還在大力發展高解析度的海洋觀測衛星。目前的衛星重力異常和地形測量已經可以達到很高的解析度，但在衛星磁異常的觀測上還不能實現高解析度資料的獲得，今後的技術進步有可能會突破這一瓶頸，實現全球高解析度全覆蓋的衛星磁異常觀測，大大提升我們認識海底結構的能力。

雖然我國近幾年在海洋科技方面取得長足的發展，到2030年有望成為世界海洋強國，但是，我們過去的很多工作，總體還是以跟蹤和模仿居多，原創性引領性成果偏少。下面我們以深海工作站和載人深潛方面的發展為例進行說明。

早在20世紀60年代，美國就提出水下工作站的概念，研製了一艘核動力研究潛艇NR-1號（郭亞東，2009；吉雨冠等，2011），負責水下搜索與回收、海底地質調查、海洋科學研究以及水下設備的安裝與維護等任務。目前美國正在研製NR-2型軍民兩用深海作業裝備，正在醞釀的「海洋大氣海底綜合研究」平台將是世界上第一個深海研究基地。自20世紀90年代開始，俄羅斯聯合包括挪威在內的多個國家，圍繞北極開展了海洋油氣開發新裝備體系的論證與研究，研製了具備強大深海探測作業能力的核動力深海空間站，成功參加多次科考工作。俄羅斯目前仍在積極開展「多功能水下工作站」的研究；日本於2014年提出了「海底城市」的概念，計劃2030年建成移動的海底城市；法國則專門針對水下核電站進行了深入的設計和研發，解決深海空間站的動力供給問題。

載人深潛器方面，美國1964年建造的「阿爾文（Alvin）」號工作深度已達到4500米，成為國際上使用效率最高的載人潛水器，已累計完成5000次以上的下潛作業。法國1985年研製成的「鸚鵡螺（Nautile）」號潛水器最大下潛深度可達6000m，累計下潛1500多次，完成過多金屬結合區域、深海海底生態等調查搜索任務（Leveque、Drogou，2006）。俄羅斯是目前世界上擁有載人潛水器最多的國家。日本在1989年建成了「深海6500」潛水器，水下作業時間可長達8小時，已下潛1000多次，對6500米深的海底斜坡和大斷層進行了調查，提升了關於地震、海嘯等方面的研究水平。「深海6500」潛水器曾下潛到6527米深的海底，創造了當時載人潛水器深潛的紀錄（Nanba等，1990）。

我國也於20世紀90年代初開始在深海空間站技術領域開展相關論證和關鍵技術研究，提出研製大深度載人潛水器的建議書，但早期進展緩慢。2005年，我國提出研製深海空間站，以開發深海資源，進行長周期、全天候、全海域海洋科學研究為目標。2013年中國首個實驗型深海移動工作站完成總裝，並在次年進行了海試。2015年首次成功實現自治式潛器與深海空間站對接的關鍵技術驗證。目前，我國正在研發外形類似於潛艇但工作潛深遠大於一般軍用潛艇的小型深海空間站，主要用于海洋科學探索，與航天領域「天宮一號」相似，被稱為「龍宮一號」。此外，我國還在規劃最深將達2500米，海底最大載員50人左右的深海空間站（華夏經緯網，2017）。

科技部在「十五」期間立項支持「蛟龍」號載人潛水器項目，經過10年立項申請、10年研製的艱辛歷程，其研製過程歷經設計建造、總裝集成、水池試驗及海試等四個階段。雖然起步較晚，但是實現了載體性能和作業要求的一體化。目前，「蛟龍」號具有7000米的最大工作深度和懸停定位能力，可到達世界99.8％的洋底（崔維成等，2008）。2012年，「蛟龍」號在馬里亞納海溝下潛到達7062米的深度，創造了國際上同類作業型載人潛水器下潛深度的最大紀錄（劉濤等，2012）。

從以上例子可以看出，我國海洋科技起步較晚，類似的海洋科技差距在我國目前積極醞釀的大洋鑽探平台、海底觀測網、海洋機器人等領域也同樣存在。美國的大洋鑽探平台在50年前就已經開始了全球的科學發現，創立了輝煌的科學成就，早期海底觀測網的雛形也起始於大約30年前，這方面我們比歐美髮達海洋強國落後許多。當然，隨著我國科技的快速發展，我們可以充分吸收國際上已有的研究經驗，利用明顯的後發優勢，快速追趕甚至超越國際上目前的發展水平，建造符合我國國情的海洋技術裝備。

目前必須面臨的問題是，如何提出國際領先的科學問題並進行技術創新。一時的技術追趕可能容易，但是保持持續的技術領先和創新需要強大的推動力，其中推動力之一就是全球性海洋基礎科學問題的提出，以科學問題的需求驅動技術的進步。目前，我國的研究視野大多局限在近海區域，深海和極地研究正在投入很大的力量，但是起步較晚。以我國為主的大型國際研究計劃幾乎空白。國際上載人深潛器、大洋鑽探平台、海底觀測網等發展熱潮已經過去，大部分基礎的比較容易解決的科學問題已經得到回答，這個時候更加迫切需要凝練更基礎和領先的科學問題，引領海洋技術裝備的發展，而不是純粹地以某個技術指標、領先的技術手段、甚至經費的獲得來驅動海洋技術裝備的發展。在強大的技術推動下，我國海洋科學家可以充分發揮自己的學術潛能和夢想，以大膽自信的國際視野和領導能力積極地參與國際競爭與創新。

我國海洋科技資源越來越豐富，近幾年呈現出井噴的態勢，各地創立了很多海洋學院、海洋研究機構，海洋科考船的數量也在快速增加，但是管理上的問題也日益凸顯，表現為各個管理機構之間缺乏溝通協調，條塊分割明顯，對同一個海域的同樣問題，不同地方的科研或企業單位都啟動一些類似的研究項目，如海洋基礎調查、水深測量等，而不同單位之間資料互相封閉，造成資源的重複和浪費、科研工作的低水平重複等一系列問題，很難有較高的國際競爭力。

在海洋科學家隊伍不斷壯大，特別是越來越多的國外頂尖科學家和留學回國人員加入中國科研單位的情況下，老舊的過於行政化的條塊分割型管理模式嚴重製約了我國海洋科技的進步和國際競爭力。很多時候國內不同政府機構管理下的單位之間很難有長期資料共享的可能性，這不符合國家財政資助下的非涉密資料只能在一定時間範圍內公開的原則。而美國自然科學基金委要求其資助的項目所採集的資料，在一定時間內有獨立使用權，但是過了此優先擁有期之後，資料必須公開。在這一點上，我國還需要破除重重阻礙。

要縮小與歐美等海洋大國科研單位之間的差距，國內政府資助下的科研和生產單位應該更自信、包容、開放。跟海洋技術的發展一樣，一般非純行政管理性質的涉海單位的發展需要以前沿科研為驅動，而不是以行政管理任務為驅動，行政管理任務可能往往是非科研一線的行政人員所確定的，通常是沒有經過充分的科技調研而制定的決策，不代表當時的技術和科學前沿。而如果以科學家的科研動力為驅動，所研究的問題和領域肯定是較為前沿且極具前景的問題，能夠極大地提升涉海單位的科研產出、國家化水準和世界知名度，從而促進海洋科技更加良性地發展。

這方面美國是一個很好的範例：美國地質調查局（USGS）、美國海洋與大氣管理局（NOAA）在資料公開、軟體共享、社會服務等方面都相當成熟，所共享的資料往往超過我們國家自己在相同領域所採集的資料的覆蓋率和解析度，供全世界的科學家使用，從而極大地提升了其知名度和領導國際合作的能力和水平。與此同時，通過全球共享與合作，科學家的科研水平也會得到極大的提升。目前，我國科研單位總體也在向著更加開放合作的方向邁進，開始設置共享的數據中心等，但是所共享的往往都是老舊的資料，或者沒有原始數據，很難被重複開發利用。跨部門國家實驗室的設立應該是打破部門壟斷的一個很好的嘗試，但是如何真正成為在科學管理層面上國際領先的實驗室，將是一個很大的挑戰。

歐美的大項目和大平台運作，都有非常開放與嚴謹的討論流程。美國的大洋鑽探計劃運行50年來，組織結構嚴謹，討論充分並且堅持國際化運營，取得了非常顯著的成果。這方面我們與國際領先科學管理組織存在很大的差距，人為和行政化干擾因素突出，關係網存在的副作用明顯。

海洋研究的範圍和廣度要求打破部門之間的壁壘，國家自然科學基金委或類似的全國性機構應該擔負起運作大的海洋科研平台的責任，建立平台運作組織委員會，統一協調和討論，而不是將這個責任分攤到各個部門或某個固定的首席科學家，以盡量實現公平公開。現在全國很多單位都在建造海洋科學調查船，很多配置類似，沒有特色或特別的研究目標，不可避免地造成很大的重複建設，而真正有需求的單位或項目卻找不到合適的科學調查船。

高校與科研院所跨部門聯合的模式在某種程度上可以緩和上述矛盾，這在歐美著名海洋研究機構和高校之間是比較好的運作模式。一般高校可以下設專業研究所，與一般教師不同，研究員的一半左右收入來自於科研項目本身。研究員幾乎可以全職從事科研，構成科研的專業隊伍，研究所也因此是最可能產生大成果的地方。此外，獨立的高校還可以與另一個獨立的研究所聯合培養研究生。高校的優勢是人才培養、多學科發展，為研究所提供人力資源，但是在支撐大的科考項目方面可能不如專業的研究所，而研究所為高校師生提供了很多第一手的實踐機會和大平台大項目運作的機會。因此，中國的涉海高校和研究所應該積極考慮並真正實現這種雙贏的運作模式。歐美著名的私立海洋研究機構與高校的共同點是能夠充分利用民間力量和資金從事科研與教學，沒有類似於中國的行政管理壁壘，更有利於開展合作共享。

21世紀是海洋大開發的時代，全球性的海洋開發和利用將成為國際競爭的焦點。海洋強國需要適應不斷變化的國際形勢，積極承擔海洋引領者的角色。中國海洋事業發展的未來走向需要順應時代的動態要求，即符合世界潮流和人類發展需要的治理要求。通過國際海洋治理模式，建立國家間的平等、合作關係，共同開發、探索海洋對人類生命支持的可持續模式，從而形成海權影響力，獲得國際海洋領域的話語權，成為世界性海洋強國。

我國海洋科普教育還不全面，中小學教育中涉及海洋意識培養的內容既不系統也不全面；在大學裡海洋教育所佔比重也很低，往往集中在某些區域，不能給學生國際化的全球視野（吳青林，2010；楊洪紅、狄聚圳，2015）。要有準確的海洋意識定位，大力培養有國際視野和國際競爭力的青年科學家隊伍，才能更準確地朝著海洋強國的目標前進，為全方位引領海洋科技的發展打下基礎。

海洋強國建設依賴於經濟、文化、科技、政治、外交、法律、管理等各個方面的全面提升，雖然我國科學技術的進步明顯，但是目前海洋管理、海洋法律、海洋政治、海洋經濟等學科尚未形成體系（胡振宇，2014），與海洋強國之間的差距依然存在。科學技術的先進性決定了我們是否在國際外交、法律、管理等各個方面擁有話語權。日本非常重視基礎海洋科學的研究，在西太平洋開展了詳細大量的科學探索，其目的之一就是為了提升他們在大陸架劃界和相關資源方面的話語權。我國過去的研究主要側重在鄰近海域，雖然近年來在西太平洋開展了一些調研，但是大都比較孤立零星，沒有整合全國力量開展系統深入的西太平洋調查研究，這給我們在海底命名、資源爭奪、大陸架劃界等方面都造成了一定的被動局面，大力支持西太平洋科學調查、大力發展中國—東盟海洋科技合作應該是我國加強同東盟關係的重要策略之一。

從海洋地質的角度看，西太平洋是最理想的天然科學實驗室，這裡是世界上兩個最大洋——太平洋和印度洋——的交匯處，有世界上最深的海溝、最老和最年輕的洋殼、最大的邊緣海、最具破壞性的地震、最大的火山、最大的弧後盆地、最活躍的造山帶、最活躍的海陸作用以及最大規模的俯衝帶，以西太平洋海洋科技合作為突破口，不但可以解決世界級的科學問題，也是加強我國海洋科技戰略實施和「一帶一路」倡議推進的重要一環，可以快速提升我國科學家的話語權和國際影響力。

「一帶一路」倡議的提出是我國發展海洋強國的契機，東盟國家海洋資源豐富，在海洋資源、環境、災害、交通安全等很多方面的治理與我國有共同需求，但研究條件和基礎都比較弱，我們應大力發展與東盟國家之間的海洋科技合作。首先通過科學家之間的國際合作，逐步增強兩國的人員交往和互相理解，逐步建成由中國引領的地區間海洋合作組織，共同協力解決地區間的政治問題。科學家是增強國家之間友誼的先行軍，因此大力支持國際海洋領域的科技合作，大力吸引優秀留學生來華，同時積極派出優秀教師到相關國家開展短期合作與訪學，應成為發展海洋強國的一項基本政策。

極地具有重大的環境與資源影響，加強對極地的調查研究具有重大戰略意義，極地也是關係到我國是否能夠成為海洋強國的關鍵區域。俄羅斯和加拿大等國家都非常重視北極的研究，俄羅斯積極推進北極深海大陸架考察和作業，加拿大海岸警衛隊積極支持北極海洋科學、海洋管理和海上安全，以此加強其保護加拿大居民和整個北極的海洋環境的能力。國際南極研究科學委員會（SCAR）於2017年1月發布了《2017～2022南極戰略計劃》，該計劃提出通過廣泛的科學研究和國際合作，系統了解南極自然環境，了解南極在全球系統中的作用以及環境變化和人類活動對南極的影響。該計劃重點強調進一步加強和拓展高質量協作及前瞻性南極研究、提供獨立的科學建議、加強和提高SCAR成員國的研究能力、交流南極研究成果並增強公眾對南極問題的認識和理解、推進南極研究數據的自由和開放獲取。

目前，我國對兩極的調查仍然缺乏類似於《SCAR南極戰略計劃》的系統和宏觀的規劃，不同部門之間沒有形成合力，缺少科學驅動的重大調查項目。我們應該推出由中國牽頭的極地科學調查計劃，今後應有長遠的類似於國際大洋發展計劃的規劃和組織形式，在不同的學科都要制定10年或更長期的規劃，並積極向完成目標的方向發展，避免開展零星、象徵性而缺少重大科學目標的極地考察。建議每年的極地航次都要公開徵求全國甚至全球科學家的意見，並建立關鍵科學目標，根據科學重要性、可操作性以及與長遠科學規劃的符合度等，確定優先探索領域，提前確定一到兩個關鍵年度考察區域或技術實施手段，最大程度地保障極地科考的成效。

海洋在全球演變中起著非常重要的調節作用，而海洋探測與資源開發利用一定會影響海洋環境本身。目前，嚴峻的海洋環境問題，如赤潮、海洋酸化、海洋荒漠化和生態災害等，越來越受到人們的重視。

近年來，隨著海洋石油勘探技術和裝備技術的不斷發展，深海油氣田的勘探和開發數量迅速增加，在全球油氣勘探中占的比重也迅速加大，人類不斷創造著深海油氣田開發的記錄。在油氣田海上施工階段或者正常生產階段，都無法避免颱風和內波等惡劣環境影響，海洋環境對油氣田開發的影響逐漸成為制約油氣田收益的重要因素。同樣，海洋開發對於海洋環境的影響也成為了全球關注的重大科學和社會問題。2015年7月，聯合國大會開始計劃制定一份在國際公約下有法律約束力的公海海洋生物多樣性保護和可持續利用的法律。美國擬制定本國海洋生物多樣性保護和可持續利用法律；加拿大也在修訂海洋法，加快海洋保護。

環境保護問題一直是我們國家的軟肋，與歐美和日本等發達國家相比較，我們的國土資源利用監管混亂，自然環境污染嚴重，某些地區或領域可謂千瘡百孔。海洋是全球生命賴以生存的基礎，我們只有保護好它，才能利用好它。在近海海域，應該避免無節制的攔海圍墾或填島，因為會破壞原有的水動力環境和生態環境，導致岸灘游移多變和生態平衡失調。新的海洋工程建設必須經過嚴格的科學和環境論證，提高並切實實施環境監測標準。盡量減少排放入海的工業污水和生活污水，降低海底石油、天然氣的勘探和開發生產，以及往來船舶含油污水的排放，同時要積極提升公眾的海洋環境保護意識。

Leveque J P, Drogou J F, 2006, Operational overview of NAUTILE deep submergence vehicle since 2001, Proceedings of Underwater Intervention Conference, New Orleans, LA, Marine Technology Society.

Nanba N, Morrihana H, Nkamura E, et al, 1990, Development of deep submergence research vehicle "SHINKAI 6500", Techn Rev Mitsubishi, Heavy Industries Ltd, 27:pp.157-168.

崔維成等，2008，《7000米載人潛水器研發簡介》，《上海造船》，第1期，第14～17頁。

郭亞東，2009，《神秘怪異的NR-1》，《環球軍事》，第5期。

胡振宇，2014，《海洋科研機構布局及策略》，《開放導報》，第3期，第84～87頁。

華夏經緯網，2017，《深海空間站：大洋深處競賽》，3月10日，http://www.huaxia.com/thjq/jswz/2017/03/5227042.html。

吉雨冠、程榮濤，2011，《深海空間站導航技術初探》，《船舶》，第1期，第49頁。

劉濤等，2012，《深海載人潛水器發展現狀及技術進展》，《中國造船》，第3期，第233～243頁。

吳青林，2010，《大學生海洋意識及其教育的思考》，《理論觀察》，第2期，第127～128頁。

楊洪紅、狄聚圳，2015，《中國的海洋意識與海洋強國建設》，《當代青年》，第2期，第14頁。

Abstract: The scientific and technological strength continues to be the dominant factor in the new round of world maritime competition. Only when the development of marine technology and equipment is driven by scientific goals rather than specific technical indicators, can it have long-term vitality. As most of China』s marine technology and equipment is backward despite its late-starter advantage, answering questions concerning the basic and frontier sciences is a must-do issue if we want to improve the new marine technology and equipment. Under "One Belt and One Road" initiative, we should focus on cultivating scientists with international vision and competitiveness and enhance the ability of leading the marine scientific research and technological development in the western Pacific and polar regions within the framework of international organizations, and this should be the foundation and breakthrough point for improving China"s maritime power.

Keywords: Deep-sea science and technology, marine power, marine environment, science-driven, international competitiveness

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