空中，由各種海洋衛(wèi)星組成的天基海洋遙感，已經(jīng)成為海洋高新觀測技術(shù)手段廣泛應(yīng)用；海面，布放在海洋中的浮標(biāo)，成為彌補海洋衛(wèi)星之不足，進(jìn)行海洋現(xiàn)場觀測和監(jiān)測的重要手段；水下，以潛標(biāo)為代表的各種海底觀測系統(tǒng)，拓展著海洋觀測的深度，也發(fā)展出不同的研究領(lǐng)域。

天空、陸地、海洋……從不同空間獲得的海洋數(shù)據(jù)如何交叉融合并實現(xiàn)業(yè)務(wù)化應(yīng)用？在海底，除了進(jìn)行海洋動力觀測，我國科學(xué)家還在進(jìn)行哪些國際前沿的探索？2020年12月18日，來自國家氣象中心、自然資源部第二海洋研究所、國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心、中國海洋大學(xué)、中國科學(xué)院海洋研究所等科研機構(gòu)的6位中國工程院院士及10多位嘉賓匯聚青島，以中國海洋學(xué)會海洋水文氣象儀器分會主辦、山東省海洋科學(xué)研究院儀器儀表研究所承辦的“海洋環(huán)境交叉監(jiān)測技術(shù)研討會”為契機，分享新成果，碰撞新思路。

No.1  海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)交叉融合，實現(xiàn)業(yè)務(wù)化應(yīng)用是發(fā)展方向

海洋衛(wèi)星以其高、快、寬、全等優(yōu)勢，成為不可替代的有效掌握海洋環(huán)境信息的高技術(shù)手段，是當(dāng)前和今后海洋前沿技術(shù)的主要發(fā)展領(lǐng)域。

中國工程院院士蔣興偉介紹，目前，由載人航天工程、海洋一號衛(wèi)星、海洋二號衛(wèi)星、高分三號衛(wèi)星和中法海洋衛(wèi)星組成的天基海洋遙感，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，為我國的海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋資源開發(fā)、海洋科研以及國防建設(shè)等提供著有力的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。接下來，國家還將不斷推動和打造由海洋水色衛(wèi)星、海洋動力衛(wèi)星和海洋監(jiān)測衛(wèi)星組網(wǎng)建設(shè)的業(yè)態(tài)，實現(xiàn)全球生態(tài)環(huán)境與資源監(jiān)測、全球動力環(huán)境監(jiān)測和全球全天候應(yīng)急監(jiān)測。

當(dāng)然，海洋衛(wèi)星并不能包攬?zhí)煜?，目前所有的遙感手段，都只能到達(dá)海表，即便是使用“主動光學(xué)”激光技術(shù)，目前也只能穿透到海下30到50米。因此，布放在海洋中的浮標(biāo)和潛標(biāo)，成為彌補海洋衛(wèi)星之不足，進(jìn)行現(xiàn)場海洋觀測和監(jiān)測的重要手段。

國家海洋監(jiān)測設(shè)備工程技術(shù)研究中心主任、山東省海洋科學(xué)研究院儀器儀表研究所研究員王軍成介紹，研制浮標(biāo)等海洋監(jiān)測設(shè)備，必須突破幾大核心問題：自主傳感器研發(fā)、實現(xiàn)可靠性、精確性和業(yè)務(wù)化運行。目前，我國有關(guān)涉海科研單位的系列浮標(biāo)全面保障著國家海洋監(jiān)測浮標(biāo)網(wǎng)的建設(shè)和業(yè)務(wù)化運行，近200個浮標(biāo)在位業(yè)務(wù)化工作，使其規(guī)模躋身世界第二。其中，海儀所研制的系列浮標(biāo)在該網(wǎng)中占有率達(dá)90%以上，大型浮標(biāo)占有率100%。

那么，基于海洋衛(wèi)星獲得的海洋遙感數(shù)據(jù)和基于浮標(biāo)等現(xiàn)場海洋裝備獲得的海洋數(shù)據(jù)，如何交叉融合并實現(xiàn)業(yè)務(wù)化？這是中國海洋大學(xué)教授、副校長，中國工程院院士李華軍關(guān)心的問題。

蔣興偉透露，國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心及相關(guān)單位正在加強對海洋交叉監(jiān)測數(shù)據(jù)的融合，并跟海上其他的手段如浮標(biāo)、潛標(biāo)等觀測資料融合成海洋大數(shù)據(jù)，同時在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面也在布局。

中國工程院院士蔣興偉

No.2  海洋監(jiān)測領(lǐng)域，從海洋動力觀測發(fā)展到海洋聲學(xué)觀測

從我國的周邊重點海域開始布放實驗，到在西太平洋、印度洋等投放1000個海洋地震儀，最終發(fā)展出我國主導(dǎo)的全球海洋地震聲學(xué)觀測系統(tǒng)……研討會上，自然資源部第二海洋研究所研究員、中國工程院院士李家彪在青島分享了團(tuán)隊的最新成果及未來展望。

這項海洋地震聲學(xué)觀測計劃，也稱之為“深音工程”，目的是像國際Argo計劃一樣，實現(xiàn)全球海域的觀測監(jiān)測。同時，它還有更雄偉的目標(biāo)：通過“深音工程”組成的海洋深部探測智能網(wǎng)，獲取全球海洋聲場時空分布及變化規(guī)律，將海洋動力觀測時代發(fā)展到海洋聲學(xué)觀測時代。

中國工程院院士李家彪

“海洋是一個既寂靜又吵鬧的黑暗世界。海洋中充滿地震、火山、船舶、波浪等各種復(fù)雜聲音，但全球海洋聲場的探測、識別和深度應(yīng)用在國內(nèi)外都還處于起步階段，這就為我國創(chuàng)新引領(lǐng)未來發(fā)展提供了空間。” 李家彪說。

不過，深海地震觀測面臨著最直接的挑戰(zhàn)：占地球表面三分之二面積的海洋缺乏地震觀測臺站。因為存在大量觀測盲區(qū)，所以亟需發(fā)展新的海洋地震觀測系統(tǒng)。2007年，在“全球變化與海氣相互作用”專項資助下，海洋二所的科研團(tuán)隊開始開展浮沉式海洋地震儀的自主研制。今年9月份，研制成功的國內(nèi)首臺移動式海洋地震儀“海豚”完成海試，符合海洋地震長期化觀測工作要求。

“我們的具體想法是在中國南海——西太平洋——太平洋和印度洋——大西洋投放1000套沉浮式海洋地震儀，逐步形成全球海洋地震聲學(xué)觀測的目標(biāo)。” 李家彪說，以海底天然地震作為聲源，兼顧海洋其他聲源，通過移動和固定結(jié)合的智能探測系統(tǒng)記錄各類聲波，通過衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全球海域地震射線全覆蓋。利用不同深度的層析成像圖，突破海域地球深度結(jié)構(gòu)與組成認(rèn)知的瓶頸，推動地球深部動力學(xué)發(fā)展。同時，通過海洋噪聲場研究對臺風(fēng)、海嘯以及魚群的監(jiān)測，為海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋生態(tài)保護(hù)提供科技支撐。