發展海洋尖端科技 服務海洋強國建設

來源：中國海洋報

作者：吳瓊

實力不凡的科研團隊

衛星海洋環境動力學國家重點實驗室2006年7月由科技部批准建設，2009年12月通過驗收。實驗室在國家海洋局海洋動力過程與衛星海洋學重點實驗室的基礎上組建，聚集了海洋二所在物理海洋、海洋遙感和海洋生態環境等傳統優勢學科的優秀人才。實驗室首任主任為中國科學院院士陳大可，現任主任為柴扉研究員，學術委員會主任為吳國雄院士。

實驗室以維護海洋權益與防災減災等國家重大需求為牽引，以建立海洋環境立體觀測和預測的技術和理論體系為目標，開展以應用基礎研究為主的衛星海洋環境動力學研究，打造特色鮮明、具有顯著國際影響力的海洋科技基地。

實驗室現有成員100餘名，其中中國科學院院士2人，中國工程院院士1人，國家海外高層次人才「千人計劃」特聘專家3人，「國家百千萬人才工程」1人，國家「萬人計劃」3人，國家優秀青年基金獲得者2人，省、部級人才計劃入選者20人，形成了一支以高水平學術帶頭人為核心、中青年科學家為中堅力量，結構合理的科研隊伍。

衛星天線

領軍人物建言獻策國家頂層設計

實驗室近幾年承擔了多個國家諮詢項目，3位院士主持撰寫國家戰略研究報告，編著了多部重要書籍，為我國海洋政策的制定，以及海洋科學的發展提出了方向性建議，起到了重要引領作用。

2017年，蘇紀蘭院士完成了《中國近海生態環境評價與保護管理的科學問題及政策》報告。潘德爐院士完成了《關於「加強發展我國海洋防災減災監測預警報技術，完善海洋防災減災能力和體系建設」的建議》的戰略報告。這些報告已上報國務院，為推動我國海洋科技頂層規划起到了十分重要的促進作用。

陳大可院士作為物理海洋學研究領域的著名學者，不僅在國家層面上推動和策劃一系列海洋和極地研究計劃，而且在眾多國際組織中發揮積極作用，具有廣泛的影響力。他目前擔任國際氣候變率與可預測性計劃(CLIVAR)、南大洋觀測系統計劃(SOOS)、北極氣候研究多學科漂流計劃(MOSAiC)、熱帶太平洋觀測系統計劃(TPOS)等大型國際計劃的科學指導委員會委員，將出席2018年夏季達沃斯論壇並代表中國作大會主題報告。

實驗室主任柴扉，2017年入選國家「千人計劃」，新任國家自然科學基金委員會地學部諮詢委員會委員，並加入了「國際生物地球化學Argo計劃」科學指導委員會。他在協調、整合蘇紀蘭院士的「海洋科技戰略規劃與政策研究」項目工作中，對國際——特別是美國的海洋科技研究發展現狀進行了深度剖析，總結出值得中國借鑒的海洋科技發展經驗，並提出「主動發展更大規模的海洋國際合作與交流，爭取啟動由我國主導的國際大型研究計劃」的建議。在科技頂層設計方面，柴扉正與相關單位共同推動國產溫鹽Argo浮標向生物地球化學綜合浮標的拓展，這不僅能夠大幅提升我國主導的海洋生態環境觀測技術，也有助於全面提升國產海洋儀器的「硬實力」，實現我國海洋科學與技術事業的全面發展。

實驗室主任柴扉

各項科研攻關取得新突破

2017年，實驗室在團隊建設、人才培養、成果凝練、開放交流、科普宣傳、平台建設和運行管理等方面都取得了新的進展，進一步增強了實驗室的整體實力和影響力。共發表SCI（《圖學引文索引》）論文104篇，EI（《工程索引》）論文24篇，主持編寫專著4部；獲得國家發明專利5項，實用新型專利4項，軟體著作權7項；獲得海洋科學技術進步獎一等獎3項，二等獎1項。吳巧燕研究員獲得國家自然科學基金優秀青年基金；白雁研究員獲得浙江省傑出青年基金。

圍繞我國海洋環境立體監測和預警預報關鍵技術研發及系統建設，2017年，實驗室主要在以下4個方面取得了突出成果。

——實驗室衛星海洋遙感團隊攻克新型海洋遙感器資料處理技術和信息獲取技術。實驗室衛星海洋遙感團隊，作為科技部和浙江省首批重點領域創新團隊，瞄準我國自主海洋衛星計劃，攻克了多項新型海洋衛星遙感器的資料處理和信息獲取難題，有力支撐了我國自主海洋衛星的業務化產品生產和定量化應用，並為下一代自主衛星研製提供技術支撐。

傳統的海洋水色衛星遙感要求在臨近中午、強光照下進行觀測，遙感團隊率先建立了考慮地球曲率的海-氣耦合矢量輻射傳輸模型，發展了適用於晨昏弱光照的海洋水色衛星遙感大氣校正模型，為解決靜止軌道衛星晨昏觀測和極軌衛星極地觀測資料的處理難題奠定核心基礎，有力支撐了我國計劃發射的靜止水色衛星研製。

實驗室面向中小學生開展「小球大世界」科普活動

對「天空二號」空間實驗室上裝載的多顆我國新一代海洋衛星遙感器的在軌應用效果進行了評價，這對於改進我國計劃發射的新型海洋衛星研製和資料應用至關重要。針對「天宮二號」上的中解析度成像光譜儀，首次定量反演出了海洋和內陸水體的水色、水溫信息，並對產品進行了評價。首次實現了「天宮二號」三維成像微波高度計對海風和海浪的定量遙感，並進行了多項遙感應用效果評價。

實驗室牽頭的國家重點研發計劃「海洋光學遙感探測機理與模型研究」，針對我國下一代新型海洋衛星發展的國家需求，研發海洋光學衛星載荷模擬與資料處理系統，形成「衛星載荷—資料處理—應用示範」的全鏈路協調發展模式，可支撐我國未來5年~20年的海洋水色衛星和海洋激光衛星的遙感技術發展，提升我國在海洋遙感領域的國際地位。

——海洋動力及生態環境團隊聚焦生態災害機理和預報，把脈近海生態環境安全。在全球變暖和人類活動的影響下，我國近海富營養化、有害藻華、缺氧和酸化等生態災害性事件頻發。「我們亟須從科學的角度闡明我國近海生態環境變化的核心機制，並發展物理—生態耦合數值預報技術，提升我國海洋環境安全保障能力。」柴扉對記者說。

近年來，海洋動力及生態環境團隊依託多個國家重大科技項目，在近海生態系統動力學研究、近海環境災害監測與機理研究、近海環境監測與預警技術等方面取得了一系列成果。

針對東海水體缺氧的機理和監測預測研發獲得了重要進展。氧氣是海洋生物賴以生存的重要條件，缺氧將影響生物的生存、產卵、遷徙等正常生理活動，甚至可能造成魚蝦的大範圍死亡。缺氧成為海洋生態動力學研究的難點和核心問題。依託973、科技部支撐計劃、908國家專項、海洋公益項目和一系列國家基金項目的支持，研究團隊充分發揮監測預測技術和科學機理研究的雙重優勢，打造了一支兼具長期監測和預測技術的缺氧研究多學科團隊。在國內率先開發出了集連續監測和數值預測為一體的長江口缺氧預警系統，並在國家海洋局東海環境監測中心成功進行了業務化示範應用。

針對我國近海生態災害數值預報方向進行研究，自主研發了海洋生態環境業務化數值預報系統，已完成北太平洋海區的耦合模式構建，計劃在黃渤海、東海和南海3個海區，分別構建高解析度、高精度物理—生態耦合預報模式。該項研究將奠定我國在生態預報領域的世界領先地位，對我國近海生態系統進行完整、全面、精確刻畫，為改善生態系統提供科學依據，實現生態環境可持續發展的大國計劃。

——實驗室大洋環流團隊開拓颱風研究新領域，引領ENSO（厄爾尼諾—南方濤動）及同化預報技術發展。大洋環流團隊主要從事多尺度海氣相互作用以及資料同化和可預報性等方面研究。在颱風與海洋相互作用、ENSO動力學、數值預報和資料同化等方面成果突出。

颱風是我國最嚴重的自然災害之一。陳大可院士告訴記者：「目前制約颱風和相關海洋災害業務化預報水平的瓶頸，是不能有效地對颱風及所造成的海洋影響開展全方位監測，以及颱風與上層海洋相互作用過程機制的不確定性。」

為此，團隊在觀測和模式兩方面尋求突破，獲得了多項標誌性成果。通過海上浮標/潛標觀測陣布放、高頻採樣Argo剖面浮標、火箭探測和水下滑翔機組網等創新性、針對性觀測手段，成功捕獲了多個颱風過程中海洋與大氣的現場數據，為剖析海洋與颱風相互作用機理提供了前所未有的寶貴資料。建立的新一代颱風數據同化和預報系統，在完善多尺度海氣相互作用理論框架的同時，提高了颱風和海洋環境的預報水平。

ENSO是地球上最為顯著的短期氣候振蕩，對包括我國在內的全球大部分地區的氣候系統有著舉足輕重的影響。團隊通過十幾年探索，首次提出「厄爾尼諾包含3種基本類型」，解決了前人關於厄爾尼諾事件多樣性以及與拉尼娜事件之間非對稱性的爭議。基於團隊提出的理論框架，深度剖析2015/2016超級厄爾尼諾的動力過程。團隊在ENSO的影響和預測等方面的研究成果已在Nature（《自然》）子刊等知名國際期刊上發表多篇高影響論文。

對海洋高影響海氣環境事件的預報是國家安全與社會經濟可持續發展的迫切需求。團隊在這些氣候事件的可預報性方面開展了一系列研究，提出的氣候相關奇異向量方法已用於國家氣候中心的季節預測業務系統。目前牽頭研製的業務化高解析度海洋模式的耦合同化系統，引領了國內相關研究的發展，極大地縮小了我國在資料同化方面與國際一流研究機構的差距。

中國Argo實時資料中心啟動生物地球化學Argo長期觀測計劃。實驗室作為中國代表於2001年正式加入Argo計劃，在Argo數據的處理、質控與分析方面積累了豐富的基礎，2017年開始大力發展生物地球化學Argo技術以及相關的科學研究，成為國內首家可以自接收、解碼並處理多參數生物地球化學Argo數據的單位，並計劃於2019年前組建國際上首個西北太平洋的生物地球化學Argo觀測網，進一步推動中國生物Argo相關科學與技術的發展，為國際生物地球化學Argo計劃做出重要貢獻。值得一提的是，海洋二所是目前國際上僅有的兩個同時擁有國際Argo計劃和生物地球化學Argo計劃科學指導委員會委員的單位之一。

國家海洋衛星杭州地面站持續支撐我國衛星海洋技術應用推廣。作為我國衛星海洋業務化應用四大地面站之一，實驗室地面站是國內海洋遙感建站最早、運行時間最長、數據種類最多（累計接收衛星28顆）的衛星地面站。杭州地面站作為我國新型海洋衛星接收處理的實驗站、衛星遙感成果應用技術的推廣站、以及國際合作的示範站，在我國海洋衛星技術研發和數據共享服務等方面發揮了不可或缺的作用。

SOED正在構建特色鮮明的、具有顯著國際影響力的海洋科技基地。為推進對外開放，實驗室設立了一系列「海星公開課」，面向全國招生，邀請國際知名的科學家授課。2017年開設6門短期課程，吸引了38家單位300餘名青年研究者參與課程，受到廣泛好評。

柴扉告訴記者：「2018年海星公開課將繼續開設新課程。此外，我們還將繼續致力於多樣化的海洋科普宣傳，繼續做學校的實習基地和科普教育基地，以增強國民海洋意識。」

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