中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 2019年，習(xí)近平總書記在青島會(huì)見(jiàn)應(yīng)邀出席中國(guó)人民解放軍海軍成立70周年多國(guó)海軍活動(dòng)的外方代表團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)時(shí)，提出“海洋命運(yùn)共同體”重要理念。習(xí)近平總書記深刻指出，“我們?nèi)祟惥幼〉倪@個(gè)藍(lán)色星球，不是被海洋分割成了各個(gè)孤島，而是被海洋連結(jié)成了命運(yùn)共同體，各國(guó)人民安危與共。”“大家應(yīng)該相互尊重、平等相待、增進(jìn)互信，加強(qiáng)海上對(duì)話交流，深化海軍務(wù)實(shí)合作，走互利共贏的海上安全之路，攜手應(yīng)對(duì)各類海上共同威脅和挑戰(zhàn)，合力維護(hù)海洋和平安寧。”縱觀歷史，從葡萄牙、西班牙的海上崛起，到英國(guó)的“日不落”帝國(guó)，再到現(xiàn)今的美國(guó)一超獨(dú)大，海權(quán)的強(qiáng)大無(wú)不是國(guó)家強(qiáng)大的突出標(biāo)志。當(dāng)前，建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)業(yè)已成為中華民族偉大復(fù)興中國(guó)夢(mèng)的核心工作，是保障國(guó)家總體安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、維護(hù)海洋權(quán)益和拓展戰(zhàn)略空間的迫切需求，而建設(shè)強(qiáng)大的海防則是實(shí)現(xiàn)這一偉大目標(biāo)的基石。日益活躍的海上經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、日益拓展的海洋利益、日益壯大的藍(lán)水海軍，無(wú)不對(duì)我國(guó)的海洋環(huán)境安全保障事業(yè)提出了更多、更高的要求。本文重點(diǎn)介紹了我國(guó)海洋環(huán)境安全保障技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)下一步工作提出了思考和展望。

海洋環(huán)境安全保障技術(shù)體系的構(gòu)成

海洋環(huán)境安全保障技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境信息的獲取、反演、資料同化、預(yù)報(bào)，分析其分布特征及變化規(guī)律；根據(jù)海洋環(huán)境信息需求，實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境要素收集，形成態(tài)勢(shì)分析結(jié)果，為海洋安全提供支撐保障。例如，潮汐對(duì)登陸的影響，海流海浪對(duì)航行安全的影響，水下溫度、鹽度分布及變化對(duì)水下通訊影響等。海洋環(huán)境安全保障技術(shù)體系包括3個(gè)獨(dú)立而又密不可分的部分：海洋環(huán)境參數(shù)感知技術(shù)、數(shù)據(jù)集成與分析技術(shù)、應(yīng)用保障技術(shù)。

（1）海洋環(huán)境參數(shù)感知技術(shù)。海洋環(huán)境參數(shù)包括：大氣環(huán)境的氣溫、濕度、氣壓、降雨、云、霧、風(fēng)場(chǎng)等，水體環(huán)境的溫度、鹽度、壓力、海流、水色等，海底環(huán)境的地形、地貌等。海洋環(huán)境參數(shù)感知技術(shù)即對(duì)海洋環(huán)境參數(shù)的獲取、傳輸、存儲(chǔ)的技術(shù)，主要有衛(wèi)星觀測(cè)技術(shù)、科考船觀測(cè)技術(shù)、岸基和潛/浮標(biāo)觀測(cè)技術(shù)、移動(dòng)平臺(tái)觀測(cè)技術(shù)和海底觀測(cè)網(wǎng)技術(shù)等。基于多學(xué)科交叉特性，海洋科學(xué)對(duì)觀測(cè)手段和平臺(tái)綜合性提出很高的要求，需要發(fā)展低功耗、高精度、低漂移、多傳感器為特征的新型海洋觀測(cè)集成技術(shù)；突破大流量、全天候、全海深、安全可靠實(shí)時(shí)傳輸，水下實(shí)時(shí)通訊，傳感器協(xié)同觀測(cè)，能源補(bǔ)給等多方面關(guān)鍵技術(shù)。

（2）數(shù)據(jù)集成與分析技術(shù)。海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的多源性、多數(shù)據(jù)格式、多尺度及動(dòng)態(tài)性，決定了必須進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，否則就無(wú)法進(jìn)行有效地組織、管理和應(yīng)用。理想的集成技術(shù)應(yīng)該從需求概念模型入手，在不同的需求之間探討集成的可能性。通過(guò)需求概念模型到數(shù)據(jù)模型的映射關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)從需求層到數(shù)據(jù)層的有效集成。從根本上實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的集成和服務(wù)問(wèn)題，進(jìn)而為應(yīng)用保障解決集成數(shù)據(jù)的人工交互和可視化問(wèn)題。

（3）應(yīng)用保障技術(shù)。應(yīng)用保障技術(shù)是指緊密結(jié)合海洋環(huán)境信息需求，以海洋環(huán)境參數(shù)獲取為依托，以計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)為服務(wù)平臺(tái)，針對(duì)海洋環(huán)境要素及態(tài)勢(shì)，充分應(yīng)用資源為海洋環(huán)境安全提供支持保障。海洋環(huán)境保障主要是面向海洋環(huán)境的綜合應(yīng)用，例如：實(shí)時(shí)環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)與分析系統(tǒng)、綜合環(huán)境評(píng)估系統(tǒng)等，以及面向不同場(chǎng)景的應(yīng)用。

海洋環(huán)境安全保障能力發(fā)展現(xiàn)狀

二戰(zhàn)期間，海洋環(huán)境安全保障技術(shù)主要保障海上航行安全和登陸，保障的具體內(nèi)容為流、浪、潮信息和大氣的風(fēng)、溫、濕信息。保障產(chǎn)品為描述為主、定量為輔的狀態(tài)，以圖集、報(bào)告為主體。其知識(shí)傳遞基本上是專業(yè)人士到操作人員，以為相關(guān)計(jì)劃的制定提供依據(jù)。例如，登陸的時(shí)機(jī)與區(qū)域，安全航行的路線，以及為飛行員提供印有海流圖的手帕，以便他們?cè)谛枰獣r(shí)能根據(jù)所知的表層海流游到最近的海島達(dá)到救生的目的等。現(xiàn)代意義上的海洋環(huán)境安全保障體系源于冷戰(zhàn)期間，隨著裝備水平的不斷提升，需求的復(fù)雜化、精細(xì)化，海洋環(huán)境安全保障體系技術(shù)水平不斷提升和完善。海洋環(huán)境與海上活動(dòng)的安全保障有著非常密切的關(guān)系，它不但對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的部署、作業(yè)計(jì)劃的制定、人員配置等起到重要作用，而且是提高海上的實(shí)際掌控力的關(guān)鍵因素。海洋環(huán)境安全保障技術(shù)的應(yīng)用層次已然成為了海上活動(dòng)安全的關(guān)鍵所在。

20世紀(jì)80年代開(kāi)始，海洋環(huán)境保障技術(shù)得到極大發(fā)展。環(huán)境觀測(cè)范圍擴(kuò)展到海洋上空、水面、水下、海底和沿岸；觀測(cè)技術(shù)由調(diào)查船、潛浮標(biāo)為主的海基觀測(cè)和以衛(wèi)星遙感、航空觀測(cè)為基礎(chǔ)的天基觀測(cè)，發(fā)展到無(wú)人自主觀測(cè)、海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)等；數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展為應(yīng)用衛(wèi)星通信、以太網(wǎng)絡(luò)與光纜數(shù)據(jù)通信等手段。海洋環(huán)境安全保障技術(shù)發(fā)展使得多平臺(tái)、立體化、區(qū)域性、常態(tài)化、自動(dòng)化的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系得以構(gòu)建，并提供實(shí)時(shí)觀測(cè)信息和層次化信息產(chǎn)品，許多產(chǎn)品正進(jìn)入業(yè)務(wù)化運(yùn)行階段。

海洋環(huán)境感知技術(shù)

海洋環(huán)境感知技術(shù)根據(jù)方式不同，大體可分為利用衛(wèi)星技術(shù)的遙感觀測(cè)、多種手段結(jié)合的海洋觀測(cè)、長(zhǎng)時(shí)間序列高頻的海底觀測(cè)網(wǎng)觀測(cè)。

（1）海洋遙感。海洋遙感作為重要的海洋環(huán)境感知技術(shù)之一，在海洋環(huán)境安全保障實(shí)踐中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。海洋遙感，可進(jìn)行大面積、同步海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)，并提供多種海洋環(huán)境要素。例如，海上大氣水汽含量和降水率，海表面溫度，海面風(fēng)場(chǎng)，海浪的波高和方向分布，海水透明度，海冰的面積范圍和類型，與海洋潮汐、洋流和行星波相關(guān)的海面高度變化，海底地形，海洋重力場(chǎng)，以及海洋中尺度渦、內(nèi)波、鋒面等多種海洋環(huán)境信息。應(yīng)用于海洋環(huán)境保障的遙感衛(wèi)星有海洋水色衛(wèi)星、海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星、海洋監(jiān)測(cè)衛(wèi)星等。

（2）海洋觀測(cè)。全球海洋觀測(cè)網(wǎng)（ARGO）計(jì)劃是1998年推出的一個(gè)通過(guò)剖面浮標(biāo)陣構(gòu)成的全球海洋觀測(cè)試驗(yàn)項(xiàng)目，旨在快速、準(zhǔn)確、大范圍地收集全球海洋上層的海水溫度、鹽度剖面資料，以提高氣候預(yù)報(bào)的精度。ARGO是目前唯一能立體觀測(cè)全球上層海洋的實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)，大大提高了海洋實(shí)時(shí)觀測(cè)與高精度海洋預(yù)報(bào)能力，并可研究全球氣候變化、海洋多尺度動(dòng)力過(guò)程等。能夠在水下自主潛行的水下航行器是目前海洋觀測(cè)的熱點(diǎn)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，水下滑翔機(jī)作為一種新型無(wú)動(dòng)力無(wú)人海洋移動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，具有在位續(xù)航能力強(qiáng)、航程距離遠(yuǎn)、噪聲水平低、隱蔽性能好、經(jīng)濟(jì)性好、易操作等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，其平臺(tái)技術(shù)相對(duì)成熟。

（3）海底觀測(cè)網(wǎng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，海洋環(huán)境觀測(cè)范圍從海面延伸到海洋內(nèi)部并能夠進(jìn)行長(zhǎng)期序列測(cè)量，并向海底投放各種各樣的科學(xué)探測(cè)儀器以搜集實(shí)時(shí)連續(xù)的海洋信息。源自冷戰(zhàn)時(shí)期美國(guó)海軍水聲監(jiān)視系統(tǒng)的海底觀測(cè)網(wǎng)是人類建立的第三種海洋科學(xué)觀測(cè)平臺(tái)，在現(xiàn)代傳感器、水下機(jī)器人、海底光纖電纜、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新型技術(shù)的推動(dòng)下，海底觀測(cè)網(wǎng)融合物理海洋、海洋化學(xué)、海洋地球物理、海洋生態(tài)等多學(xué)科，解決深海電力輸送和實(shí)時(shí)傳輸海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了從海底到海面全天候、長(zhǎng)期、連續(xù)、綜合、實(shí)時(shí)、原位觀測(cè)。美國(guó)、日本、加拿大及歐洲各國(guó)近20年來(lái)紛紛投入巨資開(kāi)展海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，較為典型有加拿大海底觀測(cè)網(wǎng)（NEPTUNE）、美國(guó)海底觀測(cè)網(wǎng)（MARS）、歐洲海底觀測(cè)網(wǎng)（ESONET）和日本海底觀測(cè)網(wǎng)（DONET）等。我國(guó)在“十一五”“十二五”期間，陸續(xù)開(kāi)展海底觀測(cè)網(wǎng)試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)并取得了成效，其中“南海海底觀測(cè)實(shí)驗(yàn)示范網(wǎng)”在海南三亞海域建設(shè)完成。在“863”計(jì)劃的支持下，2012年啟動(dòng)的重大項(xiàng)目“海底觀測(cè)網(wǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)”聯(lián)合國(guó)內(nèi)12家優(yōu)勢(shì)涉海研究機(jī)構(gòu)分別在我國(guó)南海和東海建設(shè)了區(qū)域性海底觀測(cè)網(wǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)。2017年5月，中國(guó)國(guó)家海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)正式批復(fù)，將在我國(guó)東海和南海分別建立海底觀測(cè)系統(tǒng)，建成后能夠?qū)崿F(xiàn)中國(guó)東海和南海從海底向海面的全天候、實(shí)時(shí)和高分辨率的多界面立體綜合監(jiān)測(cè)，同時(shí)借此為我國(guó)海上安全作出重要貢獻(xiàn)。

數(shù)據(jù)集成與分析技術(shù)

（1）數(shù)據(jù)集成技術(shù)。海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成，即從布放在高空、海表、海底等不同環(huán)境的海洋觀測(cè)設(shè)備回收數(shù)據(jù)，并發(fā)送到具有分析處理能力的信息中心進(jìn)行加工和處理，具有空間范圍廣、傳輸距離遠(yuǎn)、易受干擾、通信鏈路難以實(shí)時(shí)維護(hù)等特點(diǎn)；在安全防范上，海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成又對(duì)信息傳輸?shù)谋Ｃ苄浴⒎€(wěn)定性和實(shí)時(shí)性有更高的要求。為了滿足海洋活動(dòng)的需求，提升海洋環(huán)境信息保障能力，對(duì)位于不同空間的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，應(yīng)針對(duì)性地使用不同的信息傳輸手段，以達(dá)到全面覆蓋、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的。按傳輸信道的類型，主要傳輸手段可分為無(wú)線傳輸和有線傳輸，或特殊的“布放-回收”手段等。①無(wú)線傳輸。不僅能滿足遠(yuǎn)距離、全球尺度的通信需求，也為運(yùn)動(dòng)中的數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)提供通信能力支撐，充分適應(yīng)傳輸機(jī)動(dòng)性。依托低軌衛(wèi)星的無(wú)線通信保障技術(shù)是最具潛力的無(wú)線通信發(fā)展方向之一，低軌衛(wèi)星通信與傳統(tǒng)高軌道衛(wèi)星相比時(shí)延低，與地面基站相比覆蓋范圍廣，可覆蓋千公里量級(jí)范圍。②有線傳輸。以光纖或以太網(wǎng)為載體的有線傳輸技術(shù)具有帶寬大、傳輸速度快、數(shù)據(jù)質(zhì)量高等顯著優(yōu)勢(shì)，但其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本高、易被破壞。因此，有線傳輸較適用于離岸距離近、安全性高、隱蔽性好的環(huán)境觀測(cè)設(shè)備信息傳輸，為近岸長(zhǎng)期固定觀測(cè)站提供通信支撐。以此為目標(biāo)，歐洲部分國(guó)家、美國(guó)、日本等海洋強(qiáng)國(guó)紛紛建立了海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，我國(guó)也正在進(jìn)行相關(guān)建設(shè)，以“岸基站—海底光電纜—水下節(jié)點(diǎn)—觀測(cè)設(shè)備”的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布局。③“布放-回收”手段。在距離基地較遠(yuǎn)，衛(wèi)星、遙感等觀測(cè)或通信手段無(wú)法覆蓋的地區(qū)，可以采用自動(dòng)化海洋觀測(cè)設(shè)備“布放-回收”的形式，直接回收自容式觀測(cè)設(shè)備獲得的環(huán)境數(shù)據(jù)。自主式水下潛器（AUV）、水下滑翔機(jī)等自容式海洋觀測(cè)設(shè)備，可將觀測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于設(shè)備內(nèi)部，觀測(cè)結(jié)束設(shè)備回收后直接讀取、錄入數(shù)據(jù)。其獲知相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)，特別是用于探測(cè)地形等對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)效性要求較低的信息時(shí)，在隱秘性、觀測(cè)范圍等方面都有巨大優(yōu)勢(shì)，數(shù)據(jù)信息價(jià)值高。

（2）數(shù)據(jù)分析技術(shù)。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，目前人類已進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代。在海洋領(lǐng)域，海洋大數(shù)據(jù)蘊(yùn)含著難以估量的巨大價(jià)值，能夠?yàn)闅夂颉⑸鷳B(tài)、災(zāi)害、軍事等領(lǐng)域提供可靠的科學(xué)依據(jù)，為人類感知、預(yù)測(cè)物理世界提供前所未有的豐富信息。大數(shù)據(jù)與人工智能方法在一定程度上能夠補(bǔ)充和輔助傳統(tǒng)的數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)，在傳統(tǒng)海洋預(yù)報(bào)薄弱的環(huán)節(jié)中，對(duì)于某些預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的問(wèn)題，經(jīng)典數(shù)學(xué)模型和傳統(tǒng)海洋理論不容易進(jìn)行精確的描述，人工智能技術(shù)反倒可能成為研究的長(zhǎng)項(xiàng)。最近來(lái)在海洋氣象、水文、生態(tài)等方向已經(jīng)出現(xiàn)了一些基于海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)分析預(yù)報(bào)探索嘗試，在海洋內(nèi)波預(yù)報(bào)、海表高度預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)、厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）預(yù)報(bào)、有害藻華預(yù)警和葉綠素濃度預(yù)報(bào)等方面取得了研究成果，展現(xiàn)了人工智能挖掘海洋大數(shù)據(jù)應(yīng)用的可行性及應(yīng)用前景。

應(yīng)用保障技術(shù)

（1）海洋數(shù)值模式與預(yù)報(bào)保障技術(shù)。數(shù)據(jù)集成與分析技術(shù)是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用保障的前提基礎(chǔ)，應(yīng)用保障技術(shù)是數(shù)據(jù)集成與分析技術(shù)的成果表現(xiàn)，兩者相輔相成。得益于計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模式成為了海洋研究與應(yīng)用的主要工具。數(shù)值模式的發(fā)展，使得我們對(duì)海洋的認(rèn)知從零散的區(qū)域表述發(fā)展到對(duì)全球三維網(wǎng)格化的認(rèn)知。這種三維網(wǎng)格化的結(jié)果不但可以對(duì)當(dāng)前和未來(lái)海洋環(huán)境進(jìn)行分析和預(yù)報(bào)，還可結(jié)合歷史資料重建高精度的時(shí)間序列，即在合理的動(dòng)力、熱力理論框架下對(duì)全球海洋環(huán)境變化規(guī)律進(jìn)行合理的“復(fù)盤”和“重構(gòu)”，得到長(zhǎng)時(shí)間序列的“再分析”資料；從而對(duì)全球、區(qū)域的變化規(guī)律有更深刻而準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)，也“彌補(bǔ)了”觀測(cè)不足導(dǎo)致的認(rèn)知不足。從技術(shù)上說(shuō)，這促進(jìn)了從描述性海洋學(xué)到數(shù)值化海洋學(xué)的發(fā)展。全球觀測(cè)網(wǎng)豐富的觀測(cè)資料為建立新一代全球海洋和大氣耦合模型的初始化條件、數(shù)據(jù)同化和動(dòng)力一致性檢驗(yàn)提供了一個(gè)前所未有的巨大數(shù)據(jù)庫(kù)，渦分辨的全球海洋預(yù)報(bào)系統(tǒng)已成為技術(shù)主體。海洋環(huán)境安全保障對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)依賴度高，海洋觀測(cè)資料對(duì)海洋數(shù)值預(yù)報(bào)的初始化、驗(yàn)證及預(yù)報(bào)系統(tǒng)的改進(jìn)至關(guān)重要，是業(yè)務(wù)化海洋數(shù)值預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)和前提。我國(guó)海洋環(huán)境預(yù)報(bào)與保障能力起步較晚，中國(guó)科學(xué)院、自然資源部所屬研究院所，以及部分高校為主的研究力量在中國(guó)近海及其鄰近大洋海洋數(shù)值模式、全球海洋數(shù)值模式方面進(jìn)行了長(zhǎng)期攻關(guān)，具代表性的有中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研制的渦分辨率的全球大洋環(huán)流模式（LICOM）和自然資源部第一海洋研究所建立的浪-潮-流耦合海洋環(huán)流模式等。

（2）美國(guó)海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用保障實(shí)踐。如何將海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用于保障海洋環(huán)境安全建設(shè)是一個(gè)挑戰(zhàn)，更是將生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為掌控力的關(guān)鍵。美國(guó)海軍海洋學(xué)（naval oceanography）是美國(guó)海軍保持全球戰(zhàn)力的前沿，在海洋環(huán)境安全信息獲取和預(yù)報(bào)能力方面具有突出的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，在海洋環(huán)境安全保障技術(shù)的應(yīng)用方面最為成熟。美國(guó)海軍氣象海洋保障體系包括了作業(yè)保障和總體規(guī)劃管理/科技研發(fā)兩部分，研發(fā)部門提供的新產(chǎn)品、新技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)收集方法和預(yù)報(bào)性能，并由產(chǎn)品中心提供有效信息。美國(guó)海軍海洋學(xué)家致力于全球海洋氣象預(yù)報(bào)能力的開(kāi)發(fā)是其領(lǐng)先的海洋保障技術(shù)一大體現(xiàn)，其先后發(fā)展的海軍分層海洋模式（NLOM）、全球海軍海岸模式（NCOM）、全球大氣模型—海軍作戰(zhàn)全球氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)（NOGAPS）等能夠直接應(yīng)用于海洋環(huán)境安全保障。美國(guó)大型專屬門戶網(wǎng)站每天向用戶發(fā)布更新的海洋模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品（圖形和數(shù)據(jù)），美國(guó)海洋局的客戶服務(wù)辦公室集中管理特殊客戶的需求，海洋局分析師直接與客戶交流，以確保提供的信息是有用的、完整的，并及時(shí)交付。

（3）應(yīng)用保障技術(shù)發(fā)展方向。海洋環(huán)境信息系統(tǒng)建設(shè)、海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)化系統(tǒng)建設(shè)和海洋環(huán)境保障系統(tǒng)建設(shè)需要重點(diǎn)突破海洋環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、海洋學(xué)信息產(chǎn)品及分發(fā)顯示系統(tǒng)、風(fēng)—浪—流耦合數(shù)值模型及業(yè)務(wù)化系統(tǒng)、高分辨率海面風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)化系統(tǒng)、三維斜壓海流數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)化系統(tǒng)、躍層數(shù)值預(yù)報(bào)及同化技術(shù)研究、水聲環(huán)境仿真系統(tǒng)、海洋環(huán)境和戰(zhàn)術(shù)海洋環(huán)境保障支撐系統(tǒng)、水下平臺(tái)自主海洋環(huán)境保障系統(tǒng)。海洋環(huán)境信息研究將向空間化、可視化、產(chǎn)品化、網(wǎng)絡(luò)化方向更快發(fā)展。海洋環(huán)境可視化技術(shù)研究，將實(shí)現(xiàn)海洋信息產(chǎn)品的圖形化、立體化和動(dòng)態(tài)顯示。

海洋環(huán)境安全保障能力未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在海洋研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向中小尺度的同時(shí)，隨著觀測(cè)裝備體系能力的提升，水下噪聲逐年下降，以及主動(dòng)探測(cè)的艦船回波強(qiáng)度大幅降低和人類活動(dòng)增加導(dǎo)致的海洋環(huán)境背景噪聲增加，水下聲監(jiān)測(cè)范圍縮小，亦同步進(jìn)入中小尺度的范圍。三維聲場(chǎng)模型的快速發(fā)展改變了以往普遍使用以單點(diǎn)探測(cè)剖面觀測(cè)值確定周邊環(huán)境參數(shù)的各向同性的海洋環(huán)境參數(shù)假設(shè)，準(zhǔn)確的水下三維目標(biāo)定位需獲取小范圍、有高時(shí)效要求的環(huán)境參數(shù)三維分布與變化情況。水聲通信技術(shù)、多基地系統(tǒng)技術(shù)體系需要全面考慮海氣界面、水體和海底界面全剖面分布與變化情況，以確定表層聲道和深海聲道的位置。從而將保障的范圍從傳統(tǒng)的上層幾百米擴(kuò)展到全海深，這就對(duì)海洋環(huán)境安全保障技術(shù)提出了新的要求。在信息化大背景下，海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)對(duì)海洋環(huán)境保障能力和其技術(shù)體系能力的要求可以概括為以下4個(gè)方面。

全時(shí)全域、多維一體的監(jiān)測(cè)探測(cè)能力

背景：已有的全球和區(qū)域監(jiān)測(cè)體系基礎(chǔ)主要是通過(guò)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立的。然而針對(duì)中小尺度快速移行和高頻變化的特點(diǎn)，衛(wèi)星監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與水面、水體觀測(cè)同步能力未達(dá)成全方位的同步，存在著衛(wèi)星在移行中尺度渦、鋒面等分析中的海面觀測(cè)數(shù)據(jù)與水下三維分布不匹配的問(wèn)題。通過(guò)建立空天地海一體化的監(jiān)測(cè)體系，發(fā)展高分動(dòng)力衛(wèi)星提升海面高度資料的時(shí)空分辨率，研發(fā)新型海流、鹽度遙感衛(wèi)星，豐富大面快速監(jiān)測(cè)手段；以及通過(guò)優(yōu)化觀測(cè)和目標(biāo)觀測(cè)，選定關(guān)鍵區(qū)域、關(guān)鍵斷面，構(gòu)建在線傳輸?shù)墓潭ūO(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同步獲取水下三維環(huán)境參數(shù)，已成為目前海洋監(jiān)測(cè)能力提升的迫切需求。

要求：①在技術(shù)的發(fā)展中，應(yīng)考慮以下3個(gè)方面：發(fā)展低成本、長(zhǎng)時(shí)間在線的漂流觀測(cè)系統(tǒng)，如表層海汽通量觀測(cè)浮標(biāo)、剖面漂流浮標(biāo)、溫差能剖面浮標(biāo)等新型觀測(cè)設(shè)備；通過(guò)組建長(zhǎng)時(shí)間在線的機(jī)動(dòng)組網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步提升水下滑翔機(jī)為代表的水下自主無(wú)人潛器的性能，提升其快速性和持久性；繼續(xù)推進(jìn)我國(guó)海底觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境的全天候、實(shí)時(shí)、高分辨率和原位監(jiān)測(cè)，并多途徑保障觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)我國(guó)海底觀測(cè)網(wǎng)的長(zhǎng)期、可靠、業(yè)務(wù)化運(yùn)行。②在綜合應(yīng)用技術(shù)體系中，應(yīng)建立觀測(cè)設(shè)備與平臺(tái)的“能力譜系”（圖1），確定設(shè)備與平臺(tái)的最優(yōu)適用范圍和使用方式，結(jié)合最優(yōu)觀測(cè)理論和目標(biāo)觀測(cè)理念，實(shí)現(xiàn)成本可控、績(jī)效最優(yōu)的觀測(cè)與監(jiān)測(cè)網(wǎng)建設(shè)。

高效安全、穩(wěn)定可靠的信息傳輸能力

背景：海洋環(huán)境安全保障產(chǎn)品是高度信息化的產(chǎn)品，這就決定了除自身體系的信息流轉(zhuǎn)與迭代外，也將參與整個(gè)過(guò)程信息流轉(zhuǎn)與迭代。從技術(shù)發(fā)展的角度看，環(huán)境信息的傳輸與分發(fā)是整個(gè)海洋環(huán)境安全保障體系中發(fā)展最晚的，尤其是具遠(yuǎn)離大陸的離岸全球/區(qū)域觀測(cè)監(jiān)測(cè)體系的信息傳輸直到銥星的出現(xiàn)才得以實(shí)現(xiàn)。而分析產(chǎn)品向水下裝備的傳輸迄今為止依然是一個(gè)瓶頸問(wèn)題。與指令、目標(biāo)搜索定位信息等直接相關(guān)的信息相比，海洋環(huán)境信息的優(yōu)先度相對(duì)靠后，一則是理論與環(huán)境信息的結(jié)合尚不完善，二則是三維環(huán)境信息傳輸量巨大，對(duì)帶寬和時(shí)間的占用會(huì)影響優(yōu)先信息的傳輸，尤其是強(qiáng)干擾的情況下。

要求：①重視自主通信衛(wèi)星的發(fā)展和低軌星鏈技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的條件改善，加緊研發(fā)相關(guān)的設(shè)備并對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行加改裝，用以改進(jìn)、提升現(xiàn)有和今后研發(fā)的設(shè)備，提升自身技術(shù)體系中的信息傳輸速度。       ②快數(shù)據(jù)提取、壓縮技術(shù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化海洋環(huán)境保障產(chǎn)品的可傳輸性從而真正發(fā)揮保障的作用。信息傳輸是海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)活動(dòng)與環(huán)境數(shù)據(jù)分析預(yù)報(bào)工作的橋梁，可靠的信息傳輸能力直接決定了海洋環(huán)境安全保障技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

實(shí)時(shí)精準(zhǔn)、客觀定量的預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)能力

背景：目前，全球海洋預(yù)報(bào)系統(tǒng)海洋模式水平分辨率已達(dá)到1/32°，預(yù)報(bào)時(shí)效通常為1周，部分預(yù)報(bào)系統(tǒng)能夠?qū)Ｑ箐h和海洋渦旋等海洋天氣現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)報(bào)診斷。未來(lái)，海洋預(yù)報(bào)系統(tǒng)的預(yù)報(bào)精度和分辨率將進(jìn)一步提高。海洋預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)能力的發(fā)展依賴于海洋科學(xué)基礎(chǔ)理論、海洋立體觀測(cè)、海洋數(shù)據(jù)資料同化、數(shù)值模擬分析和高性能計(jì)算機(jī)等技術(shù)地提升。高精度、高分辨率海洋觀測(cè)模式需要大量的海洋觀測(cè)資料、精準(zhǔn)的大氣驅(qū)動(dòng)場(chǎng)、可靠的海洋物理過(guò)程參數(shù)化方案、先進(jìn)的海洋數(shù)據(jù)同化技術(shù)和高性能并行計(jì)算技術(shù)等。高分辨率海洋觀測(cè)模式能夠?qū)Ｑ箐h、海洋渦旋、海洋沿岸流等海洋過(guò)程進(jìn)行模擬預(yù)報(bào)。

要求：①優(yōu)化資源配置，構(gòu)建高時(shí)效的全球-區(qū)域-近岸/島嶼模式三級(jí)分析系統(tǒng)，全球分析預(yù)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)以地球模擬器為基礎(chǔ)，強(qiáng)化南北極的分析預(yù)測(cè)能力。②構(gòu)建關(guān)鍵區(qū)域的分析預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在地球模擬器支撐下的區(qū)域高分辨快速分析能力；快速構(gòu)建精準(zhǔn)的近岸/島嶼模式網(wǎng)格，實(shí)現(xiàn)可伴隨使命任務(wù)的關(guān)鍵小區(qū)精準(zhǔn)分析與預(yù)報(bào)能力。③大力發(fā)展分布式計(jì)算和智能計(jì)算能力，滿足編隊(duì)、單船在受限條件下依托自身探測(cè)能力與分析能力實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境感知和分析的自主保障能力。從而實(shí)現(xiàn)在受限條件下現(xiàn)場(chǎng)快速、準(zhǔn)確、自主保障需求。

精準(zhǔn)運(yùn)籌、高效便捷的輔助決策與支撐能力

背景：不同空間、不同時(shí)間維度上的海洋環(huán)境各不相同，復(fù)雜多變的海洋環(huán)境影響著裝備的性能。例如，海洋的溫、鹽、深等參數(shù)變化影響水下活動(dòng)與聲吶探測(cè)；磁場(chǎng)變化影響導(dǎo)航與無(wú)線電通信；應(yīng)對(duì)未知且復(fù)雜多變的海洋環(huán)境，類型多樣化的海洋環(huán)境參數(shù)，瞬息萬(wàn)變的局勢(shì)，需要具有精準(zhǔn)運(yùn)籌、高效便捷的輔助決策與支撐能力，才能最大程度發(fā)揮裝備的作業(yè)能力。近年來(lái)我國(guó)加快海洋建設(shè)的步伐，建立了空、天、地、海、潛的海洋立體觀測(cè)網(wǎng)和各類無(wú)人觀測(cè)系統(tǒng)，為海洋環(huán)境安全保障提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。但受海洋環(huán)境信息的獲取、傳輸、處理、共享、應(yīng)用，以及海洋裝備研制等方面的因素影響，與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距。

要求：①實(shí)際過(guò)程中，從規(guī)劃，到運(yùn)用，再到具體的開(kāi)展，以及復(fù)盤，應(yīng)用保障技術(shù)應(yīng)該是“全鏈條”的支撐。在輔助決策上，不同層次用戶對(duì)保障技術(shù)需求有著不同的譜系，一線人員需求保障可能只在小時(shí)級(jí)或天，指揮則需要一周及一個(gè)月的趨勢(shì)保障，高層則需要了解季節(jié)性變化甚至年際變化，因此應(yīng)用保障應(yīng)該具備“全譜系”的支撐。②提供專業(yè)的、準(zhǔn)確的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)和查詢顯示系統(tǒng)即是海洋環(huán)境安全保障的最終形式，這是以往對(duì)海洋環(huán)境安全保障認(rèn)識(shí)的誤解。輔助決策和精準(zhǔn)支撐真正核心內(nèi)容是需要將精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)際的需要開(kāi)發(fā)出高效、易用、易傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集和產(chǎn)品，這需要下大功夫調(diào)研應(yīng)用端的需求，開(kāi)發(fā)滿足操控系統(tǒng)、技術(shù)裝備、作業(yè)系統(tǒng)等不同需要的數(shù)字化、可視化的信息產(chǎn)品，從而完成“全鏈條、全譜系”保障。

發(fā)展我國(guó)海洋環(huán)境安全保障能力的思考

近年來(lái)，雖然我國(guó)海洋環(huán)境安全保障技術(shù)有了快速的發(fā)展，但過(guò)程中不免存在一系列問(wèn)題。這使得我們更應(yīng)深層次思考問(wèn)題所在，以及如何應(yīng)對(duì)。

（1）大力發(fā)展國(guó)產(chǎn)海洋傳感器。目前，我國(guó)在載體平臺(tái)技術(shù)方面（深潛器、Glider、Argo、Smart-Buoy、漂流浮標(biāo)、定點(diǎn)浮標(biāo)、潛標(biāo)平臺(tái)等），接近甚至在某些方面已超越國(guó)際先進(jìn)水平（如下潛深度、續(xù)航時(shí)間等）；但在底層核心傳感器方面，我國(guó)90%以上的業(yè)務(wù)化觀測(cè)傳感器均是進(jìn)口設(shè)備，關(guān)鍵時(shí)期極易被“卡脖子”。目前，在海洋傳感器領(lǐng)域存在著比較嚴(yán)重的“重購(gòu)置、輕自主研發(fā)、輕應(yīng)用迭代”問(wèn)題，應(yīng)強(qiáng)化“產(chǎn)學(xué)研”體系，給予國(guó)產(chǎn)海洋傳感器犯錯(cuò)、改進(jìn)、迭代優(yōu)化的過(guò)程和機(jī)會(huì)，樹(shù)立科研、業(yè)務(wù)應(yīng)用、管理部門對(duì)自主海洋設(shè)備的信心。

（2）優(yōu)化數(shù)據(jù)資源共享與挖掘。在航次設(shè)計(jì)、觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、設(shè)備使用、數(shù)據(jù)獲取、研究區(qū)域等方面，國(guó)內(nèi)多家海洋單位之間存在大量的重復(fù)性、冗余性人力、物力、財(cái)力投入。各家單位均收集了大量的多元化海洋數(shù)據(jù)，而對(duì)于數(shù)據(jù)的質(zhì)量、可靠性、規(guī)范性、挖掘應(yīng)用、模型開(kāi)發(fā)等方面則鮮有出色成果，導(dǎo)致花費(fèi)巨額財(cái)政資金收集的數(shù)據(jù)常年“塵封”在各單位的檔案館中，而科研人員仍習(xí)慣性地下載國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)化的再分析數(shù)據(jù)。本文呼吁國(guó)家層面加強(qiáng)觀測(cè)數(shù)據(jù)高效、可靠轉(zhuǎn)化到可應(yīng)用、可保障產(chǎn)品的整體布局和相關(guān)措施制定。

（3）加強(qiáng)工程技術(shù)人員隊(duì)伍建設(shè)。一支結(jié)構(gòu)合理、人員穩(wěn)定、技術(shù)過(guò)硬的工程技術(shù)人員隊(duì)伍，是海洋環(huán)境安全保障得以開(kāi)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前，國(guó)內(nèi)海洋單位普遍重視科研人員隊(duì)伍建設(shè)，而忽視了工程技術(shù)人員的發(fā)展。表現(xiàn)在人員占比少、晉升空間狹窄、被認(rèn)可度低和薪酬待遇差等，使得很多技術(shù)能力強(qiáng)的人員都流出海洋單位。因此，建議加大工程技術(shù)人員高級(jí)職稱的配額，使其能有更好的晉升空間；讓技術(shù)人員與同級(jí)別的科研人員和管理人員有同等的薪酬，使其安心工作。此外，還應(yīng)當(dāng)配置充足的工程技術(shù)人員，并確保隊(duì)伍穩(wěn)定、年齡結(jié)構(gòu)合理，防止技術(shù)斷層。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的海洋環(huán)境安全保障技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，無(wú)論是在理論研究，還是保障應(yīng)用方面都有了顯著的進(jìn)步，但與美國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在著一定的差距。海洋環(huán)境安全保障技術(shù)在“一帶一路”倡議中有著不可或缺的作用，這就迫切需要我們加快海洋環(huán)境技術(shù)與安全保障之間無(wú)縫銜接。推動(dòng)海洋環(huán)境安全保障技術(shù)的發(fā)展，不僅對(duì)“建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，國(guó)家海洋安全的維護(hù)有著極為關(guān)鍵的作用，還將對(duì)推動(dòng)構(gòu)建“海洋命運(yùn)共同體”，推動(dòng)我國(guó)全面參與聯(lián)合國(guó)框架內(nèi)海洋治理機(jī)制和相關(guān)規(guī)則制定與實(shí)施，以及在落實(shí)海洋可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中發(fā)揮積極的作用。

（作者：毛華斌、殷建平、練樹(shù)民，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所 廣東省·中國(guó)科學(xué)院應(yīng)用海洋生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；吳園濤，中國(guó)科學(xué)院重大科技任務(wù)局。《中國(guó)科學(xué)院院刊》供稿）

相關(guān)文章