【海洋观点】美国海洋科技发展未来十年的愿景：促进国家安全和经济繁荣

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一、了解地球系统中的海洋


该目标旨在提高人们对全球海洋的基本认识，这对实现该愿景中强调的其他4个目标至关重要。该目标下设4个具体目标如下。
  
1．现代化的基础设施研发  
8 p$ K& ~' O  X& s研究基础设施对国家在海洋科学方面的领导作用至关重要，并且在每个领域都发挥着重要的基础性作用。海洋研究所需的基础设施与技术包括船舶、潜水器、飞机、卫星、陆基雷达、系泊和电缆浮标，以及各种无人水下、水面和空中航行器。研究基础设施也包括陆基设施，如已支持部署的海洋高性能计算与通信网络接收、分析、管理数据平台。
  
, M% P  e6 e1 T% Y7 h& ~8 Z. G2．利用大数据  
0 M- B( T9 _, t$ C$ S4 |与海洋研究开发基础设施重要程度相当的是能够最大限度地利用数据。在未来10年，美国将升级四维数据同化，改进对现有数据的分析。大数据正在彻底改变人类对地球系统中海洋的理解。处理分析大数据能力的提升可以改善一般环流模型和地球系统集成模型，也可以改善用于未来条件预测的动态、集成和耦合的生物物理模型。
  
3．开发地球系统模型  
要增进对地球系统内海洋的了解，需要开发海洋动力学建模，开展气候、大气以及与气候有关的对海洋影响的研究，更好地了解当前沿海地区和深海的变化，改善预测应对未来沿海变化和对海洋生态系统服务与沿海社区的影响。对海洋环境的进一步了解，加强了与俯冲带有关的地质灾害方面的理解。
  
4．促进运营研究  
  A/ z4 W  y" \& d4 C  {将研发成果应用于运营、商业或其他，对于促进美国在海洋科技领域的发展，以及促进经济繁荣、海洋安全、人类健康和富有弹性的沿海社区具有重要意义。部署这类研究需要全面了解海洋在地球系统中的作用，包括外部因素的作用。
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二、促进经济繁荣
  
该目标旨在优化美国专属经济区（EEZ）和公海资源的可持续利用。据估计，海洋贡献了超过3200亿美元的美国国内生产总值（GDP），支持320万个就业岗位。该目标下设5个具体目标如下。
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' ]8 ^4 L( O3 p" u$ R' t3 K1．扩大美国国内海产品生产  
( Y9 ]2 [. X% a4 c3 F3 H6 e  J( w美国目前90%的海产品依赖进口，导致140亿美元的海产品贸易逆差。世界银行预测，2006—2030年，全球鱼类消费量将增长近50%，美国有机会通过最大限度地提高可持续野生和水产养殖业来满足这一需求，确保粮食安全，并创造新产业提供更多的就业机会。
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2．探索潜在的能源  
6 F- o8 W! v1 p" Z/ [$ J4 Z. j美国的海岸线和广阔的专属经济区包含大量未开发的可再生能源（波浪、潮汐、风能、热能）和不可再生能源（石油和天然气），通过勘探潜在的能源，以帮助制定国家能源解决方案。将能源创新与海洋科学、安全和海洋技术的新发展结合起来，可以为进一步推动沿海经济发展创造机会。
  
3．评估海洋关键矿物  
美国近海和深海地区大部分仍未开发和利用。由于中国是美国2018年关键矿物清单中35种关键矿物的最大供应国，因此美国需要政策、基础设施和技术来生产和维持关键矿物的供应。最近美国政府也强调了查明关键矿物新来源和增加供应链各级活动的重要性。
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4．平衡经济和生态效益
/ w$ [% Y$ c! }2 H5 o& f  D+ i适当的海洋管理对美国的长期经济活力至关重要。美国受益于其广泛的沿海生态系统，从阿拉斯加寒冷的北极水域到温带的墨西哥湾，再到佛罗里达州南部的热带珊瑚礁。管理这些独特的生态系统需将特定地点的数据和信息纳入适应性管理战略中。
  
5．促进培养蓝色劳动力  
* r  \0 W% x8 E2 E! G  o5 @: P美国在科学研究和技术创新方面一直处于领先地位，但当今世界和与环境有关的挑战仍在不断演变。应对这些挑战需要加强人们对海洋的认识。为了国家社会经济福祉，必须创造和支持一个以发展受教育和多样化的劳动力为重点的海洋文化社会。
  
三、确保海上安全
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海上安全对于美国保卫国土和维持在全球和关键地区的军事优势至关重要。美国在海洋观测、数据管理、建模和预测方面的投资须用于保护和增强美国军队在海洋领域的战略、行动和战术优势。该目标下设3个具体目标。
  
1．提高海洋事务感知能力  
海洋领域的认识和安全行动需要对海洋及其不断变化的情况进行持续、近实时地监测。各种传感能力的快速提升可用于海洋科学和其他重要目的。加强人们对海洋的了解可以增强环境保护、海洋安全航行等，同时可以为海洋安全与军事行动提供必要的信息。
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% Q( {3 m; \: B0 ?, U- Q$ O  M2．了解北极的变化  
许多国家对北极的恶劣环境及其资源都很关注，对北极的研究受科学好奇心与商业利益的推动。虽然关于北极航运的未来以及西北航道、北海航线和潜在的跨极航线的相关活动的意见各不相同，但北极的变化，特别是海冰的减少，正导致船舶交通量和自然资源的开采量逐渐增加。
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3．维护和加强海上运输  
8 b: h6 d: B% H3 y& \9 n+ O4 h8 d美国海上运输系统（MTS）对经济和国家安全至关重要。美国重要的海上基础设施港口、内河航道以及支持海上贸易的系统和结构，每年为经济活动贡献约4.6万亿美元，创造数百万个就业机会。海洋科技可以支持改善航道管理和安全，扩大航运基础设施和船舶航运能力，增强网络弹性，提高港口运营和生产力。
  
四、保障人类健康

海洋提供了大量的资源、自然产品和生态系统服务，影响着人类健康并维持人类生活质量的提高。海洋科技的最新进展促使人们发现了源自大自然的新产品，并提高了风险管理。该目标下设4个具体目标。
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1．预防和减少塑料污染  
/ q8 B1 k1 l6 a$ N7 C5 M; U目前很多的塑料，尤其是一次性塑料没有被妥善处理，以及其他遗失、弃置或丢弃的物品，直接进入了海洋和水道，它们一旦进入海洋环境，就成了海洋垃圾，这将导致野生动物误食、被缠绕、栖息地被破坏、水被污染、排水系统堵塞引发洪水、运输和商业障碍，甚至会对人类健康产生影响。
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2．改进海洋污染物和病原体的预测  
, k$ a1 ~: G' [  A利用最先进的海洋化学预测手段，研究和管理人员已经能够降低海洋污染物威胁的风险。海产品行业与地方、州和联邦机构合作，通过监测已知毒素和病原体，确保提供健康的产品，防范来自海洋的潜在人类健康风险。
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' b5 {% P; l% k2 ?1 S) j3．减少有害藻华  
8 V! h8 }- o$ @# ], s了解有害藻华在海洋、河口和淡水区对人类健康危害的发生率、严重性和持久性，需要在多个时空尺度上进行更多的观测。这包括监测点的阵列，网络、浮标和仪表系泊的现场测量及飞机和卫星的遥感数据与图像。
  
4．发现天然产品  
) O  X& L* y0 G' x# r  R虽然许多有前途的候选药物是通过合成的方法生产的，但约一半新批准的药物仍可追溯其结构起源于天然产品。海洋勘探和非侵入性发现技术（如声学工具、数字成像、远程交通工具、深海潜水器和改进的环境传感器）的进步将使美国能够利用这些潜力，减轻对环境的影响。
  
6 G7 J! _% a/ c$ L; A五、发展有弹性的沿海社区
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为了保护沿海人口和基础设施，美国须设法鼓励创新，同时减少风暴和其他灾害的风险。利用科学信息、适应性管理战略并加强沟通，使社区做好应对极端天气的准备，以促进建设一个更有弹性、更适应气候变化的沿海社区。该目标下设3个具体目标。
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5 P" ^0 p, @; ?% }) ~  V1．为自然灾害和极端天气事件做好准备  
. z( l& a* i7 m  L+ t灾害通常是突发性的，对特定地点和社区的影响更大。国家应对极端天气、洪水、气候和环境威胁做好准备与响应是至关重要的。面对环境的日日渐脆弱，确保社区的恢复能力需要政府、各行业、非营利组织和学术界的通力合作，以减轻这些威胁对沿海社区的影响。
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2．降低风险和漏洞  
. Y' M: G4 s/ e9 f# j. h虽然自然灾害与天气事件是沿海社区的主要威胁，但其他干扰也将导致其处于危险之中。特别是许多社区依靠沿海与海洋资源进行商业和娱乐，这些资源的改变为这些行业和从事这些活动的人带来了风险和机会。
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3．赋予地方和区域决策权力  
, }4 Q' `; ~+ w: {沿海社区要想恢复活力，就必须建立起应对干扰的能力。这需要更好地了解社区和行业的特征，从而掌握支持地方和区域进行动态风险评估和成本效益分析的信息。
  
6 l4 e: j# m. `0 t/ G9 C% f六、总结
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该报告为美国联邦机构提供了有关海洋科技优先事项的重要指导，确定了2018—2028年海洋科技发展的迫切研究需求与发展机遇。确定的优先事项旨在指导各机构内未来联邦海洋研究实施计划的制定，有助于人们更好地了解海洋问题和生物多样性的研究，满足资源管理者的相关需求和管理实体的任务要求，鼓励建立伙伴关系以提高国家海洋领域研究的能力。
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文章来源于:中国科协创新战略研究院《创新研究报告》
编译：王坚
3 z# O& N, K' k% |编辑部成员：张丽琴 王国强 刘薇 王达 曹学伟