海洋科研的国之重器

提起中国海洋科研，山东青岛的地位举足轻重，青岛海洋科学与技术国家实验室更是我国提升海洋科学与技术自主创新能力、引领我国海洋科学与技术发展的重要协同创新平台。在2月6日召开的山东省第十二届人民代表大会第六次会议上，“青岛海洋国家实验室已步入世界同领域先进行列”在山东省政府报告中被提及。 海洋国家实验室到底牛在哪儿？本刊记者从海洋国家实验室了解到，过去一年，海洋国家实验室在深远海研究、极地极端环境与战略性资源调查等领域取得了多项重大科研成果，并取得多个世界第一。据统计，海洋国家实验室2016年共发表论文1465篇，在SCI杂志发表论文1030篇，其中在国际知名《自然》《科学》系列等期刊发表论文39篇，超过诸多国际著名海洋研究所同期发表的论文数。 从跟踪国际先进水平向引领世界海洋创新转变，“海洋科技城”青岛依托“国家级海洋研究中心”，加快海洋科技创新和“走出去”步伐，提升中国海洋科技国际话语权。 首次中俄北极联合科学考察顺利完成，填补了我国在北极陆架资料的空白。 引领世界海洋科技创新 青岛海洋科学与技术国家实验室于2013年获批试点运行，2015年10月开园启用。项目坐落于青岛即墨鳌山卫，目前已成立海洋动力过程与气候、海洋生物学与生物技术、区域海洋动力学与数值模拟、海洋渔业科学与食物产出过程、海洋矿产资源评价与探测技术、海洋药物与生物制品、海洋地质过程与环境、海洋生态与环境科学8个功能实验室。 在深远海研究、极地极端环境与战略性资源调查领域，海洋国家实验室实现了历史性跨越。海洋动力过程与气候功能实验室田纪伟教授团队利用“东方红2号”科学考察船赴马里亚纳海沟科考，通过自主研发的海洋仪器装备获得了第一手深渊观测资料，填补了多项空白，标志着海洋国家实验室“万米深海行动计划”的正式启动。 此外，由海洋国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室主任、国家海洋局第一海洋研究所研究员石学法担任中方首席科学家的首次中俄北极联合科学考察也顺利完成，填补了我国在北极陆架资料的空白，也促使我国深远海科技创新能力从“跟踪国际先进水平”向“引领世界深海科学创新”转变。 海洋国家实验室去年年底启用了高性能科学计算与系统仿真平台，它的计算能力达到每秒2600万亿次，是目前国际海洋科研领域最快的超算系统。 为了拓展蓝色经济空间，海洋国家实验室与中国水产科学研究院共同发起成立深蓝渔业科技创新联盟，并在各部委、省市的支持下，设立“问海计划”专项，研发智能潜标、智能浮标等一批海洋观测核心技术与设备；成功实施了“万米深海行动计划”和“黄、东海综合调查共享航次”计划，整合了16条科考船的航次资源，促进仪器设备和调查资料资源的高效共享，推进深远海科学考察船队共享平台建设。据了解，2017年将有7艘科考船14个航次可共享，共享船时共计超过300天，工作海区覆盖渤海、黄海、东海、南海和西太平洋海域。 海洋国家实验室去年年底启用了高性能科学计算与系统仿真平台，它的计算能力达到每秒2600万亿次，是目前国际海洋科研领域最快的超算系统。更好地认识、经略海洋需要各海洋科研院所打破各自封闭状态、共享海洋数据。海洋国家实验室启动海洋数据共享平台，向全球同行推出首批专业领域共享数据。依托最强超算系统、海洋数据共享平台、“蛟龙号”载人潜水器、“向阳红01”科考船、“科学号”科考船等一批“海洋重器”，海洋国家实验室正打造全国有影响力的海洋资源共享平台。据中国科学院院士、海洋国家实验室主任吴立新透露，海洋国家实验室正在与中国地质调查局、青岛市人民政府联合推进世界第三艘大洋钻探船“梦想号”的前期筹划工作，目前国际上只有美国和日本拥有这种船只。 海洋占地球表面70%以上的面积，发展海洋科技、开发海洋资源是解决人口增长、资源短缺、环境恶化等世界难题的必然选择。海洋国家实验室去年发起的“构建海洋观测和研究伙伴关系”倡议，获得全球20个国家和地区海洋院所的响应。“东亚海洋合作平台”也永久落户青岛，中国将与东亚各国发展海洋合作伙伴关系，建立东亚海洋合作机制。 发挥“国字号”海洋机构聚集的优势，借助东亚海洋合作平台、海洋国家实验室、国家深海基地等创新平台，青岛正加快“走出去”步伐。海洋国家实验室已与澳大利亚联邦科学与工业研发组织在澳大利亚霍巴特共建“国际南半球海洋研究中心”，推动对南大洋和南极的研究，未来还将与俄罗斯、英国、德国和美国共建海外研究基地。 科研工作成就斐然 自2015年10月正式运行以来，海洋国家实验室已取得诸多重要科研成果，成为我国国家实验室建设的范本。 据吴立新介绍，海洋国家实验室自运行以来，科研工作成就斐然。其中，海洋国家实验室科研人员在透明西太平洋认知体系方面取得重大突破。 同时，海洋国家实验室的区域海洋动力学与数值模拟功能实验室与清华大学和国家超级计算无锡中心等合作，突破了若干关键技术，基于我国自主知识产权的MASNUM海浪模式，在国际上首次开展了全球空间分辨率约为一公里的海浪模式研究，在海洋数值模式大规模高效并行计算技术上取得重大突破。海洋数值模式计算速度达每秒45.43千万亿次，该成果入围2016年计算机应用领域最高奖“戈登贝尔奖”的候选。 2016年，海洋国家实验室完成了对世界上最大规模的区域海洋潜标观测网——南海潜标观测网的维护及扩充，并在国际上首次实现了对南海深海盆的全面覆盖及完整监测。截至目前，由田纪伟教授领衔的团队已在南海成功布放系列深海长期观测潜标259套次，成功率达到100%，该作业完成水平国际罕见。 科研人员还在海洋生物基因组学关键技术方面取得了新进展，全基因组SNP分型技术是解析全基因组范围内遗传变异与性状关系的核心技术，海洋国家实验室成功研发了串联标签测序技术，使得简并基因组分析成本大大降低，首次实现了全基因组SNP分型和DNA甲基化的同步联合分析。 为确保南极磷虾，尤其是依赖磷虾生存的陆基捕食者种群不受渔业的显著负面影响，政府间国际组织南极海洋生物资源养护委员会(CCAMLR)正针对南极磷虾渔业构建“反馈式管理”体系，其中来自渔船的声学探测数据是该体系的重要组成部分。海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室的科研人员，针对渔船声学数据中普遍存在的噪声问题，建立了一种强干扰噪声消除方法及其运行算法，并依托渔业声学数据后处理商用软件实现了标准化应用。 海洋药用生物资源是开发防治重大疑难疾病新药的战略性资源。2016年，海洋国家实验室先后在马里亚纳海沟、中国南海及台湾海峡等海域采集获得50余份深远海样品，得到了200余株深远海来源活性真菌和放线菌资源，拓展了海洋微生物资源库。药物先导化合物研究也取得新发现，从海绵来源放线菌中发现的新型硫桥二聚吡喃萘醌结构，对耐药的人乳腺癌细胞具有较好的抑制作用；从红树林来源真菌Neosartorya udagawae中发现新骨架生物碱neosartoryadins A和B，不但具有新颖的骨架结构，还表现出较强的抗甲型流感H1N1病毒的活性，为新型海洋药物的发现提供了新颖的模板结构。 环绕着亚洲大陆的西北太平洋和北印度洋的边缘海及其邻近大洋是全球构造最为活跃、海陆相互作用最为强烈、物质和能量交换最强的区域，对东亚气候环境影响显著。2016年，海洋地质过程与环境功能实验室同俄罗斯、泰国、马来西亚进行了海洋地质联合调查研究，在以往合作研究基础上，开展了北起白令海、鄂霍次克海、日本海，南到安达曼海、苏门答腊外海和孟加拉湾等广阔海域的调查研究，首次全面获得了这些海域的沉积物样品等资料，使我国成为目前国际上唯一系统拥有这一广阔海区样品和资料的国家。 科研人员首次在高热流背景的泥火山构造实施4口浅钻取样获得水合物矿体样品，在水深948至960米、海底以下22至54米发现两个浅层水合物矿体；而针对粉砂质黏土水合物储层，创新研究出了水合物试采完井防砂、测试和储层改造等技术，研究成果对建立我国海域天然气水合物成藏理论、推进海域天然气水合物勘查试采进程具有重要作用。 过去这一年，海洋国家实验室在南大西洋中脊热液活动研究也取得了新进展。据科研人员介绍，我国已在南大西洋中脊发现十余处热液活动区，成为目前世界上在南大西洋发现热液硫化物区最多、调查研究最详尽的国家。 科研人员还深入研究了我国近海连年暴发的大规模赤潮、绿潮和水母等生态灾害发生机理、形成机制，在近海生态安全保障技术方面取得新进展；研究了南黄海绿潮的发生机理和成灾过程，提出了“提前打捞、靠前防控”的绿潮防控策略，并对其可行性进行了初步验证，针对年度绿潮发展态势和防控对策，多次向青岛市政府提供报告和建议；初步查明了渤海秦皇岛邻近海域褐潮主要肇事种和起源地；研究了我国近海4种大型水母的生存策略；在防城港附近海域开展了棕囊藻赤潮应急处置工作。 提起中国海洋科研，山东青岛的地位举足轻重，青岛海洋科学与技术国家实验室更是我国提升海洋科学与技术自主创新能力、引领我国海洋科学与技术发展的重要协同创新平台。在2月6日召开的山东省第十二届人民代表大会第六次会议上，“青岛海洋国家实验室已步入世界同领域先进行列”在山东省政府报告中被提及。 海洋国家实验室到底牛在哪儿？本刊记者从海洋国家实验室了解到，过去一年，海洋国家实验室在深远海研究、极地极端环境与战略性资源调查等领域取得了多项重大科研成果，并取得多个世界第一。据统计，海洋国家实验室2016年共发表论文1465篇，在SCI杂志发表论文1030篇，其中在国际知名《自然》《科学》系列等期刊发表论文39篇，超过诸多国际著名海洋研究所同期发表的论文数。 从跟踪国际先进水平向引领世界海洋创新转变，“海洋科技城”青岛依托“国家级海洋研究中心”，加快海洋科技创新和“走出去”步伐，提升中国海洋科技国际话语权。 首次中俄北极联合科学考察顺利完成，填补了我国在北极陆架资料的空白。 引领世界海洋科技创新 青岛海洋科学与技术国家实验室于2013年获批试点运行，2015年10月开园启用。项目坐落于青岛即墨鳌山卫，目前已成立海洋动力过程与气候、海洋生物学与生物技术、区域海洋动力学与数值模拟、海洋渔业科学与食物产出过程、海洋矿产资源评价与探测技术、海洋药物与生物制品、海洋地质过程与环境、海洋生态与环境科学8个功能实验室。 在深远海研究、极地极端环境与战略性资源调查领域，海洋国家实验室实现了历史性跨越。海洋动力过程与气候功能实验室田纪伟教授团队利用“东方红2号”科学考察船赴马里亚纳海沟科考，通过自主研发的海洋仪器装备获得了第一手深渊观测资料，填补了多项空白，标志着海洋国家实验室“万米深海行动计划”的正式启动。 此外，由海洋国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室主任、国家海洋局第一海洋研究所研究员石学法担任中方首席科学家的首次中俄北极联合科学考察也顺利完成，填补了我国在北极陆架资料的空白，也促使我国深远海科技创新能力从“跟踪国际先进水平”向“引领世界深海科学创新”转变。 海洋国家实验室去年年底启用了高性能科学计算与系统仿真平台，它的计算能力达到每秒2600万亿次，是目前国际海洋科研领域最快的超算系统。 为了拓展蓝色经济空间，海洋国家实验室与中国水产科学研究院共同发起成立深蓝渔业科技创新联盟，并在各部委、省市的支持下，设立“问海计划”专项，研发智能潜标、智能浮标等一批海洋观测核心技术与设备；成功实施了“万米深海行动计划”和“黄、东海综合调查共享航次”计划，整合了16条科考船的航次资源，促进仪器设备和调查资料资源的高效共享，推进深远海科学考察船队共享平台建设。据了解，2017年将有7艘科考船14个航次可共享，共享船时共计超过300天，工作海区覆盖渤海、黄海、东海、南海和西太平洋海域。 海洋国家实验室去年年底启用了高性能科学计算与系统仿真平台，它的计算能力达到每秒2600万亿次，是目前国际海洋科研领域最快的超算系统。更好地认识、经略海洋需要各海洋科研院所打破各自封闭状态、共享海洋数据。海洋国家实验室启动海洋数据共享平台，向全球同行推出首批专业领域共享数据。依托最强超算系统、海洋数据共享平台、“蛟龙号”载人潜水器、“向阳红01”科考船、“科学号”科考船等一批“海洋重器”，海洋国家实验室正打造全国有影响力的海洋资源共享平台。据中国科学院院士、海洋国家实验室主任吴立新透露，海洋国家实验室正在与中国地质调查局、青岛市人民政府联合推进世界第三艘大洋钻探船“梦想号”的前期筹划工作，目前国际上只有美国和日本拥有这种船只。 海洋占地球表面70%以上的面积，发展海洋科技、开发海洋资源是解决人口增长、资源短缺、环境恶化等世界难题的必然选择。海洋国家实验室去年发起的“构建海洋观测和研究伙伴关系”倡议，获得全球20个国家和地区海洋院所的响应。“东亚海洋合作平台”也永久落户青岛，中国将与东亚各国发展海洋合作伙伴关系，建立东亚海洋合作机制。 发挥“国字号”海洋机构聚集的优势，借助东亚海洋合作平台、海洋国家实验室、国家深海基地等创新平台，青岛正加快“走出去”步伐。海洋国家实验室已与澳大利亚联邦科学与工业研发组织在澳大利亚霍巴特共建“国际南半球海洋研究中心”，推动对南大洋和南极的研究，未来还将与俄罗斯、英国、德国和美国共建海外研究基地。 科研工作成就斐然 自2015年10月正式运行以来，海洋国家实验室已取得诸多重要科研成果，成为我国国家实验室建设的范本。 据吴立新介绍，海洋国家实验室自运行以来，科研工作成就斐然。其中，海洋国家实验室科研人员在透明西太平洋认知体系方面取得重大突破。 同时，海洋国家实验室的区域海洋动力学与数值模拟功能实验室与清华大学和国家超级计算无锡中心等合作，突破了若干关键技术，基于我国自主知识产权的MASNUM海浪模式，在国际上首次开展了全球空间分辨率约为一公里的海浪模式研究，在海洋数值模式大规模高效并行计算技术上取得重大突破。海洋数值模式计算速度达每秒45.43千万亿次，该成果入围2016年计算机应用领域最高奖“戈登贝尔奖”的候选。 2016年，海洋国家实验室完成了对世界上最大规模的区域海洋潜标观测网——南海潜标观测网的维护及扩充，并在国际上首次实现了对南海深海盆的全面覆盖及完整监测。截至目前，由田纪伟教授领衔的团队已在南海成功布放系列深海长期观测潜标259套次，成功率达到100%，该作业完成水平国际罕见。 科研人员还在海洋生物基因组学关键技术方面取得了新进展，全基因组SNP分型技术是解析全基因组范围内遗传变异与性状关系的核心技术，海洋国家实验室成功研发了串联标签测序技术，使得简并基因组分析成本大大降低，首次实现了全基因组SNP分型和DNA甲基化的同步联合分析。 为确保南极磷虾，尤其是依赖磷虾生存的陆基捕食者种群不受渔业的显著负面影响，政府间国际组织南极海洋生物资源养护委员会(CCAMLR)正针对南极磷虾渔业构建“反馈式管理”体系，其中来自渔船的声学探测数据是该体系的重要组成部分。海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室的科研人员，针对渔船声学数据中普遍存在的噪声问题，建立了一种强干扰噪声消除方法及其运行算法，并依托渔业声学数据后处理商用软件实现了标准化应用。 海洋药用生物资源是开发防治重大疑难疾病新药的战略性资源。2016年，海洋国家实验室先后在马里亚纳海沟、中国南海及台湾海峡等海域采集获得50余份深远海样品，得到了200余株深远海来源活性真菌和放线菌资源，拓展了海洋微生物资源库。药物先导化合物研究也取得新发现，从海绵来源放线菌中发现的新型硫桥二聚吡喃萘醌结构，对耐药的人乳腺癌细胞具有较好的抑制作用；从红树林来源真菌Neosartorya udagawae中发现新骨架生物碱neosartoryadins A和B，不但具有新颖的骨架结构，还表现出较强的抗甲型流感H1N1病毒的活性，为新型海洋药物的发现提供了新颖的模板结构。 环绕着亚洲大陆的西北太平洋和北印度洋的边缘海及其邻近大洋是全球构造最为活跃、海陆相互作用最为强烈、物质和能量交换最强的区域，对东亚气候环境影响显著。2016年，海洋地质过程与环境功能实验室同俄罗斯、泰国、马来西亚进行了海洋地质联合调查研究，在以往合作研究基础上，开展了北起白令海、鄂霍次克海、日本海，南到安达曼海、苏门答腊外海和孟加拉湾等广阔海域的调查研究，首次全面获得了这些海域的沉积物样品等资料，使我国成为目前国际上唯一系统拥有这一广阔海区样品和资料的国家。 科研人员首次在高热流背景的泥火山构造实施4口浅钻取样获得水合物矿体样品，在水深948至960米、海底以下22至54米发现两个浅层水合物矿体；而针对粉砂质黏土水合物储层，创新研究出了水合物试采完井防砂、测试和储层改造等技术，研究成果对建立我国海域天然气水合物成藏理论、推进海域天然气水合物勘查试采进程具有重要作用。 过去这一年，海洋国家实验室在南大西洋中脊热液活动研究也取得了新进展。据科研人员介绍，我国已在南大西洋中脊发现十余处热液活动区，成为目前世界上在南大西洋发现热液硫化物区最多、调查研究最详尽的国家。 科研人员还深入研究了我国近海连年暴发的大规模赤潮、绿潮和水母等生态灾害发生机理、形成机制，在近海生态安全保障技术方面取得新进展；研究了南黄海绿潮的发生机理和成灾过程，提出了“提前打捞、靠前防控”的绿潮防控策略，并对其可行性进行了初步验证，针对年度绿潮发展态势和防控对策，多次向青岛市政府提供报告和建议；初步查明了渤海秦皇岛邻近海域褐潮主要肇事种和起源地；研究了我国近海4种大型水母的生存策略；在防城港附近海域开展了棕囊藻赤潮应急处置工作。

文章来源：《海洋科学》 网址: http://www.hykxzz.cn/qikandaodu/2021/0514/764.html