“海洋科學(xué)的每一次突破,都離不開技術(shù)的進(jìn)步;如今的海洋科學(xué),更需要海洋新技術(shù)的革命。”4月2日,中科院院士吳立新做客北師大全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院前沿講座時(shí)如是說。
“海洋與氣候是個(gè)超級(jí)科學(xué),因?yàn)樗鼛缀醢烁鱾(gè)學(xué)科層面的問題。”吳立新說。
海洋既是碳匯也是熱匯;全球水循環(huán)86%的蒸發(fā)來自海洋,78%的降水流入海洋,從這個(gè)角度講,海洋控制著全球水循環(huán)。
因此,吳立新認(rèn)為,對(duì)氣候系統(tǒng)中長期變化的預(yù)測能力與水平,在很大程度上取決于對(duì)深海大洋的巨大熱容量及熱輸送能力變化的觀測、機(jī)理認(rèn)識(shí)以及預(yù)測能力。
海洋觀測在認(rèn)知海洋方面有著特殊的重要性。海洋科學(xué)研究中的重大發(fā)現(xiàn)和科學(xué)問題,如大洋環(huán)流、中尺度渦流、厄爾尼諾現(xiàn)象等,往往都是在長期觀測的基礎(chǔ)上完成的。
海洋觀測系統(tǒng)包括水下移動(dòng)平臺(tái)、固定平臺(tái)、衛(wèi)星觀測平臺(tái)以及數(shù)據(jù)集成與產(chǎn)品四個(gè)組成部分,非常復(fù)雜而且昂貴。“特別值得一提的是全球海洋Argo觀測網(wǎng)。”在吳立新看來,Argo觀測網(wǎng)是海洋觀測史上一次革命性的進(jìn)展,“它首次讓科學(xué)家在自己的辦公室就可以知道全球海洋水深2000米以上正在發(fā)生的變化”。
Argo觀測網(wǎng)在全球布放了約4000個(gè)浮標(biāo),其中大部分來自發(fā)達(dá)國家,“我國的貢獻(xiàn)大約為100個(gè),這與一個(gè)大國的地位和身份很不相稱”。
海洋占地球表面的71%,其中84%的海洋水深超過2000米。不過,現(xiàn)在的Argo浮標(biāo)只能觀測到海平面下2000米,因此國際上正在醞釀第二輪Argo計(jì)劃,向2000米以下的深海拓展。
在新一輪深海Argo觀測大計(jì)劃中,我們應(yīng)該怎么辦?吳立新認(rèn)為,這不僅是挑戰(zhàn),更是一次難得的機(jī)遇,是我國深海大洋研究實(shí)現(xiàn)跨越,搶占制高點(diǎn)的契機(jī)。
他提出,研制面向全球深海大洋的智能浮標(biāo)——具有2000米以下的海洋環(huán)境綜合準(zhǔn)實(shí)時(shí)觀測技術(shù)、動(dòng)力定位與可持續(xù)海洋環(huán)境能源供電技術(shù)、自適應(yīng)的區(qū)域三維高分辨率的觀測技術(shù)、基于機(jī)動(dòng)平臺(tái)的多學(xué)科傳感器同步觀測技術(shù)。
“但現(xiàn)在由于缺乏資金維護(hù),有幾乎一半的浮標(biāo)不能工作,西太平洋暖池區(qū)的浮標(biāo)原來由日本布放和維護(hù),也由于經(jīng)費(fèi)原因面臨困境。”吳立新說,“在這個(gè)問題上,我們?cè)趺醋觯枰煤盟伎己突I劃。”
海洋觀測的一個(gè)重要任務(wù)是要為預(yù)測服務(wù)。但吳立新坦言,我國由于體制機(jī)制問題,觀測、機(jī)理與預(yù)測三方面的聯(lián)系松散,觀測資料缺乏連續(xù)性、系統(tǒng)性,共享程度低,關(guān)鍵觀測儀器受國外封鎖,科學(xué)與技術(shù)發(fā)展脫節(jié)。
為此,吳立新希望能夠開展協(xié)同研究,通過復(fù)雜的觀測和數(shù)據(jù)預(yù)測系統(tǒng)把海洋的狀態(tài)、過程和變化搞清晰,使其成為“透明海洋”。
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