我国建设国家海洋观测网的若干问题 | 深海观测迎来“网”时代 - 海洋观测网络

原标题：我国建设国家海洋观测网的若干问题 | 深海观测迎来“网”时代

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深海是人类资源的宝藏、国家安全的前沿和未来经济发展的支撑。由同济大学牵头、与中科院声学研究所共建的国家“十二五”重大科技基础设施建设项目――“国家海底科学观测网”，日前正式被批复建立。

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国家海底长期科学观测网项目，既是海洋学科领衔推动的国家海底长期科学观测系统大科学工程项目，又是国家重大科技基础设施建设项目，项目建设周期为5年，总投资逾21亿元。

同济大学作为我国最早提出、推动并开展海底观测网研究的科研单位，在上海临港海洋高新园区，初步建成了从海底观测网基础材料研究、技术研发、设备测试、系统联调直到海洋大数据存储与分析的科研基地，并通过前期联合创新，在海底观测网的水下远距离输变配电技术、远距离光纤信息传输技术、远程监测与控制技术以及工程应用等方面积累了丰富的经验，相关技术已达到国际先进水平。其中，海底观测网测试水深最高可达9000米，能够满足各型水下观测网的测试要求。

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据专家透露，我国将在我国东海和南海分别建立主要基于光电复合通信海缆连接的海底科学观测网，实现中国典型边缘海(东海和南海)从海底向海面的全方位、综合性、实时的高分辨率立体观测;在上海临港建设监测与数据中心，对整个海底科学观测系统进行监测与数据存储和管理。

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项目建成后，国家海底科学观测网将成为总体水平国际一流、综合指标国际先进的海底科学观测研究设施，为我国的海洋科学研究建立开放共享的重大科学平台，并服务于国防安全与国家权益、海洋资源开发、海洋灾害预测等多方面的综合需求。

我国建设国家海洋观测网与发达国家相比差距在哪里?

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用亨通海装上海亨通海洋装备有限公司(亨通海装)总工程师吕博士的话来说，“建设海洋强国的宏伟目标，必须做好海洋基础工作。建设国家海洋观测网，是提高我国海洋综合实力、实施海洋强国战略的一项重要基础工作，对于促进海洋科学研究、全面认识海洋、感知海洋、加快深海资源的开发、提高海上突发事件应急响应能力、加快深海资源的开发、保障和促进沿海地区经济社会发展、维护国家海洋权益等具有重要的意义。”

吕博士介绍，尤其进入21世纪，探索海洋、开发海洋、利用海洋、保护海洋，海洋已成为全球发展的新热点和竞争的新舞台。国际上，美国科学家先行一步，早在90年代末就首先开始提出建设海底科学观测网的概念与框架。而我国是在2005年左右，我国在中国科学院院士、同济大学海洋学院汪品先院士的大力倡导下，组织国内多领域专家启动海底科学观测网的基础研究工作。

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12年来，同济大学在国家科技部“863”项目、国家海洋局和上海市科委等科研项目的支持下，围绕海底科学观测网，通过开展多方面的研究，已经培养出了我国第一批海底科学观测网领域的工程技术科研人员，形成了一个新的学科,建成我国首个领海基线外海洋海底综合科学观测网实验平台平台、研发了无线水声通讯传输方案并首次实现了深海远程输能通信和深海数据的实时化传输等关键性技术。目前，我国已初步形成涵盖岸基海洋观测系统、离岸海洋观测系统，以及大洋和极地观测的海洋观测网基本框架，在海洋防灾减灾、科学研究等领域中发挥了重要作用。

但事实上，由于我国在前期研究与建设上，起步较晚、投入不足，就海洋观测网的空间布局、观测手段、基础设施、技术保障、运行机制而言，目前与发达国家相比尚存较大差距，还不能完全满足海洋事业快速发展的要求。尤其是缺乏在深海建设海底科学观测网方面的研究与实战经验。

建设国家海底科学观测网到底有多难?

正在参与建设全国海洋观测网项目的亨通海洋运营副总经理孙贵林透露，全国海洋观测网由基本海洋观测网和专业海洋观测网组成。其中，基本海洋观测网包括国家基本海洋观测网和地方基本海洋观测网。未来海洋观测网的覆盖范围包括我国近岸、近海和中远海，以及全球大洋和极地重点区域，按岸基、离岸、大洋和极地分布。

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据专家透露，国家海底科学观测网将在我国东海和南海分别建立主要基于光电复合缆连接的海底科学观测网，实现中国典型边缘海(东海和南海)从海底向海面的全方位、综合性、实时的高分辨率立体观测;在上海临港建设监测与数据中心，对整个海底科学观测系统进行监测与数据存储和管理。

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项目建成后，国家海底科学观测网将成为总体水平国际一流、综合指标国际先进的海底科学观测研究设施，为我国的海洋科学研究建立开放共享的重大科学平台，并服务于国防安全与国家权益、海洋资源开发、海洋灾害预测等多方面的综合需求。目前，该项目正处于可行性研究报告编制阶段。

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然而，在专家们看来，不同的海域、海底、海沟等，都有着不同的特性。建设国家海底科学观测网，是一个复杂的系统工程，建设难度很大，需联合多学科海洋科研力量参与，共同来解决从基础研究到实际应用的关键性问题，方才能够达到建设的目标，真正实现我国海洋观测网的“弯道超车”。

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“就拿未来海洋观测网应用到海洋防灾减灾、海洋经济发展来讲，所需采集的数据包含岩盐度、温度、深度、湿度、浊度、叶绿素、容解溶解氧、硝酸盐、流速等，只有采集到这些重要数据，方才能够真正深入理解深海大学的运行机理，了解不同的海域中的、海底底下、沉积物界面、海水水层、海气界面的环境海沟，科学合理地来进行科学研究与开发。其次，海洋环境是一个腐蚀性很强的复杂的灾害环境，各种材料在海洋环境中极易发生劣化破坏。复杂的深海环境更加凸显了水下设施选材及腐蚀控制的重要性。”吕博士说。

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如何实现我国海洋观测网的建设目标?

有专家这样说，“海洋是生命的摇篮、资源的宝库、交通的要道甚至是兵戎相见的战场，人类从未停止过对海洋的探索。但海洋环境复杂多变、海底压力巨大，千百年来深海对于人类来说依然是神秘的。”

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我国在建设国家海底科学观测网上面临着不小的困难现实下，如何建成以国家基本观测网为骨干、地方基本观测网和其他行业专业观测网为补充的海洋综合观测网络，覆盖范围由近岸向近海和中远海拓展，由水面向水下和海底延伸，实现岸基观测、离岸观测、大洋和极地观测的有机结合，初步形成海洋环境立体观测能力，基本满足海洋防灾减灾、海洋经济发展、海洋权益维护等方面的需求建设目标?

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相关专家介绍，为实现发展目标，《规划》提出了建设海洋观测网的4项主要任务：强化岸基观测能力，包括加强岸基海洋观测站(点)、岸基雷达站、海啸预警观测台建设;提升离岸观测能力，包括浮(潜)标、标准断面调查、海上观测平台、海上志愿观测平台和志愿观测船、海底观测系统、卫星观测系统的设置和运行;开展大洋和极地观测;建设综合保障系统。

汪品先院士提出，“要立足高起点、瞄准远目标加快海洋科技发展，加快建设深网、深钻、深潜为基础的深海科技中心，在国内要打破体制壁垒，联合多方面海洋科技力量，集中力量实现海洋科学与技术的突破，积极开展已立项的国家海底科学观测网的建设，加快推进国际大洋钻探、无人和载人深潜科技的发展，争取在21世纪国际竞争中脱颖而出，在国际上要争取‘弯道超车’”。

随着人类对海洋资源开发和利用的逐步深入，以及物联网、大数据、云计算等新技术的快速发展，海洋开发的规模不断地扩大。在如此背景下，一大批科技院所组成联合体，开展海洋观测网深层次的研究与开发，一些有技术、有资本、有实力的企业也加入到建设国家海底科学观测网的事业中来。

同济大学作为我国最早提出、推动并开展海底观测网研究科研单位，在上海临港海洋高新园区，初步建成了从海底观测网基础材料研究到海底观测网测试的基地，并通过前期联合创新在海底观测的接驳技术、信息传输技术、控制技术、工程应用等方面积累了丰富的经验，相关技术已达到国际先进水平。其中，最深海底观测网测试可达3000米，能够满足海底观测网的测试要求。

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今年6月，同济大学海底观测基地与江苏亨通集团战略合作，双方在上海临港海洋高新园区成立亨通海洋装备有限公司，充分整合同济大学科研实力和亨通在工程化、产业化和市场营销网络方面的优势，重点推动深海观测科技走向产业化。

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“我们项目亨通海装公司近期发展科学观测网、专用观测网、军用观测网及民用观测网，探索海底观测网总包工程服务;远期将发展海洋大数据服务，打造一体化的海洋光网产业链。目前，正在开展海洋和江河湖泊等水下观测网上的主基站(主接驳盒)、观测仪器适配器(次接驳盒)、水下观测平台、仪器、传感器、声呐系统、海管及水下特种缆等组网设备和器件，及监测、控制和可视化软件的研发、设计与应用研究，让深海观测走向产业化。”孙贵林说。

值得一提的是，为了验证前期所研发海底观测网的关键技术与装备，同济大学、江苏亨通集团将率先把观测网应用于太湖环境监测，进行各种不同水环境的测试，实现从江河湖泊逐步走向海洋，亨通海装将不断提升海洋观测网的研发实力、运行管理与服务水平，建立起一整套行之有效的观测网建设和维护的科学工作流程，为我国海底科学观测网建设提供示范。让海洋观测网，真正成为我国利用海洋、开发海洋、维护海洋权益的“利器”，服务于我国海洋强国战略、“一带一路”、智慧海洋和智慧环保事业。

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文章来源：中国科技网-科技日报；记者：记者过国忠 通讯员雷志华。

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