中国海洋科学2035发展战略

**章科学意义与战略价值 海洋科学在地球系统科学中占据极为重要的地位。海洋科学的发展经历了科技与工业革命前的萌芽时期、工业革命推动下的创建时期以及信息科技革命推动下的新时代，为人类认知地球和生命的起源与演变、利用与保护自然资源、认知全球变化和治理生态环境等做出了巨大贡献。目前，海洋科学的研究发展趋向于解决资源、环境、气候等与人类生存发展密切相关的重大问题，趋向于多学科交叉、科学与技术紧密结合，也更加趋向于全球化和国际化。 海洋科学具有鲜明的大科学特征，需要且也会促进多学科深度融合。海洋科学的创新发展体现在观测与分析手段的持续变革、基础科学理论的不断建立以及前沿研究领域的积极拓展中。海洋科学领域的重要突破也促进了众多学科关键问题的解决，开辟了新的研究领域，有力推动了生命科学、信息科学、材料科学、能源科学、空间科学、社会科学等其他学科领域的发展。从海洋的自然属性、海洋强国的战略需求和人类可持续发展的角度，海洋科学对实施国家战略的支撑作用日益凸显，成为牵引相关学科发展的动力源泉。 党的十八大报告首次提出建设“海洋强国”。党的十九大报告指出，“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出需协同推进海洋生态保护、海洋经济发展和海洋权益维护。发展海洋科学，掌握原创知识和先进技术，是建设海洋强国的必经之路。海洋科学维护国家海洋权益、服务海洋安全的*终目标是实现人类与海洋的和谐共生，保障国际社会的和平发展。海洋科学面临的关键问题与未来地球的宜居性息息相关，同时也是海洋生态文明建设的重要组成部分。开发海洋资源、发展海洋经济将成为区域经济与社会可持续发展的必然选择，推动海洋科技成果向现实生产力转化进而支撑海洋新兴产业发展，可以全面提升海洋经济增长的质量和效益，有力推动经济发展方式的质量变革、效率变革和动力变革。“海洋命运共同体”理念是中国为应对全球海洋秩序变革所提出的重要解决方案，海洋科学和技术的发展则是构建“海洋命运共同体”的重要理论支撑，是我国参与国际海洋事务的主要科学依据，是实现海洋强国战略和民族复兴的重要基础。 **节 海洋科学的学科地位与贡献 一、海洋科学主要发展阶段及对社会发展的贡献 1.海洋科学的主要发展阶段 （1）科技与工业革命前的萌芽时期 人类对海洋的研究从远古时代就已开始，在沿海海洋资源开发和航海活动中，不断积累海洋知识（倪国江和韩立民，2008）。15世纪中叶，造船术、舵的使用、磁性罗盘导航等先进技术经郑和下西洋和“陆上丝绸之路”从阿拉伯国家逐步传入欧洲（许娟，2020），世界范围内出现了“海上丝绸之路”的探险热潮。不仅造船技术得以发展，同期也出现了潜艇和载人深潜器的设计。欧洲文艺复兴运动促进了人们追求财富的欲望，为新航路的开辟创造了思想基础，而科技的发展促进了航海技术的进步，并为海洋探险创造了条件（张中伟，2004）。哥伦布在西班牙的资助下，于1492～1504年四次横渡大西洋，到达美洲大陆并建立了欧美之间的贸易往来（劳伦斯 贝尔格林，2022）。1519～1522年，葡萄牙人麦哲伦率领的船队完成了人类历史上**次环球航行，首次证实地球是圆的（孙洁，2011）。15～16世纪地理大发现时代以及之后航海活动的开展，是早期海洋调查的雏形，极大地促进了海洋和地球科学的发展（张箭，2004）。这一时期的海洋科学研究或是依赖于随船现场观测资料的总结，或是根据数学、物理学原理进行的分析。达尔文于1831～1836年随英国的“比格尔”号进行海洋科考，收集并分析了各种海岸、海底的生物标本和岩石样本，完成了一系列的生物学和地质学专著，其中*著名的《物种起源》奠定了生物进化论的基础（梁前进等，2009）。牛顿根据万有引力定律解释潮汐，伯努利提出平衡潮学说，富兰克林发表了湾流图，拉瓦锡测定了海水的成分，之后拉普拉斯提出的大洋潮汐动力学理论为现代潮汐学理论体系奠定了物理基石。这些早期海洋探索者与研究者是海洋科学理论的先驱。 （2）工业革命推动下的创建时期 18世纪末，**次工业革命后，伴随着蒸汽机的出现，改变了人类在海上的交通方式，也加速了海洋科考的步伐。1872～1876年，由风帆和蒸汽机提供混合动力的“挑战者”号经英国皇家学会组织开展了一次划时代的环球航行考察（韩毅，2009）。此次考察在三大洋和南极海域进行了数百个站位的系统性、多学科综合性观测，取得了大量研究成果。“挑战者”号环球航行考察使海洋科学从传统的地理学领域分立出来，逐渐形成为独立的学科，因此也被认为是现代海洋科学的开端。“挑战者”号环球航行考察掀起了世界性海洋调查研究的热潮，世界强国［如德国、挪威、荷兰、英国、美国、苏联（俄罗斯）等］先后组织进行了海上调查。19世纪末至20世纪初，第二次工业革命又将科学技术和工业生产推向新的高峰，世界由蒸汽时代进入电气时代，内燃机、发电机、电动机的出现极大地改变了工业生产的形态，造船和运输行业飞速发展，世界各国建设专门的海洋调查船，设计制造各种海洋观测和分析仪器（周友光，1985）。海洋科学研究开始由探索性航行调查转向特定海区的专门性调查。1925～1927年德国“流星”号科考船在南大西洋进行了14个断面的水文测量，1937～1938年又在北大西洋进行了7个断面的补充观测，共获得310多个水文站点的观测资料。这次调查以物理海洋学为主，内容包括水文、气象、生物、地质等，并以观测精度高著称。这次调查的一项重大收获是探明了大西洋深层环流和水团结构的基本特征。随着第二次世界大战的爆发，反潜技术推动了水下声学的飞速发展，导致了回声测深仪的出现。在首次使用回声测深仪探测海底地形时，即发现海底也像陆地一样崎岖不平，从而改变了以往所谓“平坦海底”的概念。电子学的发展，导致了盐度（电导）-温度-深度仪（CTD）的出现。利用CTD和使用传统的颠倒式水银温度计与盐度测定方法间的争议、改进、校正和认证持续了20～30年（王修林等，2008）。 这些海洋调查工作，一方面积累了大量资料，观测到许多新的海洋现象，同时在技术方面为观测方法的革新准备了条件。它推动了海洋科学中物理海洋学、海洋化学、海洋生物学和海洋地质学等基础二级学科的形成，使海洋科学成为多领域的综合性学科。在物理海洋学领域，建立了大洋环流理论；在海洋化学领域，建立了盐度测定方法，发现了海水中主要溶解成分比例恒定规律、氮磷循环及碳酸盐理论；在海洋生物学领域，以海洋生物调查为主，建立了食物链、食物网和生态动力学理论；在海洋地质学领域，发现了洋脊和海沟、锰结核、沉积物的主要来源和分布，以及沉积物中的生化过程对物质循环的贡献等。由斯维德鲁普、约翰逊和福莱明合著的The Oceans：Their Physics，Chemistry and General Biology一书（Sverdrup et al.，1942），对此前海洋科学的发展和研究给出了全面系统而又深入的总结，其中关于海洋地质学的内容稍显薄弱，但随着谢帕德Submarine Geology（Shepard，1973）和肯尼特Marine Geology（Kennett，1981）等著作的出版而补全。 （3）信息科技革命推动下的新时代 20世纪40年代，人类在原子能、电子计算机、微电子技术等领域取得重大突破，第三次科技革命中*具划时代意义的是电子计算机的迅速发展与广泛应用。电子计算机的发明为海洋科学研究提供了重要的分析工具，信息时代也拉近了全球海洋科技工作者的距离，促进了海洋科学之间的多学科融合，也为开展大规模、跨区域的海洋科学研究奠定了基础（李晓东，1999）。此时综合性海洋调查已经无法满足海洋科学的发展，开始陆续出现各种专业的调查船和特种调查船。随着电子技术的突飞猛进以及海洋调查设备越来越先进，现代化高效率的海洋调查船逐渐诞生，1962年美国建造的“阿特兰蒂斯Ⅱ”号科考船首次安装了电子计算机，标志着海洋科学进入现代化高效率海洋调查时代（葛运国，1984）。第二次世界大战结束后的几十年间，各国政府对海洋科学研究的投入也大幅度增长，海洋调查船数量成倍增加；同时，计算机、微电子、声学、光学和遥感等技术广泛地应用于海洋调查和研究中，如CTD、声学多普勒流速剖面仪（acoustical Doppler current profiler，ADCP）、锚泊海洋浮标、地层剖面仪、侧扫声呐、深潜器、海底深钻、水下机器人、水下滑翔机、气象卫星、海洋卫星等。美国、苏联、英国、日本等国利用现代化的海洋调查船，开展了大规模的全球海洋调查，获取的数据涉及物理海洋学、海洋化学、海洋生物学、海洋地质学等海洋科学的各个方面，取得了一系列的原创性成果，奠定了现代海洋科学研究的根基。20世纪70～80年代卫星和光学技术的出现促进了海洋遥感技术的发展，80～90年代出现了一系列的温度和水色遥感卫星。电子、声学、光学和遥感等技术给海洋学带来了巨大的“数据革命”，数据量增加了104～106倍（张志刚和张磊，2006）。近二十多年，卫星通信和互联网成为海洋信息交流、科学技术、计算和研究不可缺少的重要技术支撑，也为大数据分析和人工智能的发展提供了基础。 各国科学家在长期的调查研究中认识到海洋环境的复杂性，而这种复杂性致使任何单一国家都难以承担完整的、大型的研究计划。因此从20世纪中期开始，许多大型的海洋调查研究都是以国际合作的方式开展。例如，1968年美国国家科学基金会组织的“深海钻探计划”（Deep-Sea Drilling Project，DSDP）（沈锡昌，1989），在1975年扩大为“大洋钻探计划”（Ocean Drilling Program，ODP）。进入21世纪后，该计划进一步扩大，成为“国际大洋发现计划”（International Ocean Discovery Program，IODP）。参加该计划的除发起国美国外，还有法国、英国、苏联（俄罗斯）、日本和德国，我国于1998年成为参与成员国。通过该计划的实施，科学家借助多种平台计划打穿大洋壳，进行海底环境监测和采样，为板块学说的确立、地球环境的演化、地球系统行为的研究提供了极其丰富的资料（沈建忠，1998）。20世纪70年代开始实施的海洋地球化学断面研究（Geochemical Ocean Sections Study，GEOSECS）计划，首次较全面地勾画了全球各大洋盆的物理和化学参数格局（武心尧等，1996）；80年代开展的为期十年的世界大洋环流试验（World Ocean Circulation Experiment，WOCE）扩展并延续了GEOSECS的研究；90年代开始的全球大洋通量联合研究（Joint Global Ocean Flux Study，JGOFS：1990～2004年）建立了海洋碳通量的生物泵和微生物圈理论；全球海洋生态系统动力学研究计划（Global Ocean Ecosystems Dynamics，GLOBEC：2001～2010年）推动了中尺度物理、生化和生物相互作用与生态动力学研究；自1998年开展的实时地转海洋学阵计划（Argo计划）实施以来，得到了全球海洋2000m以内的温盐剖面等准实时观测数据，为海洋环境预报和气候变化研究提供了可靠的基础；2010年后国际痕量示踪项目（An International Study of the Marine Biogeochemical Cycles of Trace Elements and Isotopes，GEOTRACES：2010年至今）（Anderson et al.，2014）、南大洋观测系统（The Southern Ocean Observing System，SOOS：2010年至今）、国际海洋生物圈整合研究计划（Integrated Marine Biosphere Research，IMBeR：2011年至今）、联合国海洋科学促进可持续发展十年（United Nations Decade of