風勁帆滿海天闊 俯指波濤更從容
——記中國海洋大學海洋地球科學學院趙廣濤教授

○文/田靜

風勁帆滿海天闊 俯指波濤更從容
——記中國海洋大學海洋地球科學學院趙廣濤教授

○文/田靜

海洋是生命的搖籃，海洋世界神秘而令人神往。人類探知的海洋中除了擁有寶貴的水資源，還蘊藏著極其豐富的油氣資源，煤、鐵等固體礦產，海濱砂礦，多金屬結核和富鈷錳結殼，熱液礦藏，可燃冰等寶貴能源。而今，神秘的海洋深處開始成為世界各國海洋研究學者為之向往的地方。

正如前英國南極考察隊基地教練保羅·羅斯說：“目前我們大多數人對于離我們遙遠的火星上秘密的了解程度要遠遠高于我們對海洋的了解。”中國海洋大學海洋地球科學學院趙廣濤教授，作為深海探測領域的研究專家，他認為，星際探索短期內可能不會給人類帶來實質性的好處，而深海中蘊藏的豐富資源卻有望在不久的將來為人類造福。加強深遠海海底成礦環境以及資源勘探開發過程中的海底環境效應觀測，對于深入揭示海底成礦作用機理、深化深海科學研究、指導和服務于深遠海找礦勘探、有效監測海底生態環境與災害效應、增強國際海底管理話語權等均具重要意義和迫切需求。

科研創新，探尋海底世界

憑借著在深海海底探測技術領域的豐富經驗和知識，趙廣濤教授先后主持和參與了國家“十五”863課題“6000米海底有纜觀測與采樣系統—電視抓斗的研制”，國家“十一五”863目標導向課題“深海海底邊界層原位監測技術”，國家“十一五”863目標導向課題“深海原位激光拉曼探測技術”，國家海洋908專項課題“海砂、礫石資源開發利用前景評價”和國家海洋908專項課題“海洋數據體系規劃與海洋數據倉庫構建關鍵技術研究”等多項國家級課題研究，并獲得多項科研成果，其中：“深海電視抓斗技術研究”獲得教育部科技進步一等獎以及山東省高等學校優秀科研成果一等獎，排名第一；“海洋地質學實踐教學體系的構建與實踐”獲得山東省高等教育教學成果二等獎，排名第一；“青島麥飯石的研究”獲得國家教委科技進步二等獎，排名第四；“沖繩海槽的巖漿作用與海底熱液活動”獲得教育部科技進步二等獎，排名第七。同時，他還獲得兩項發明專利，“在無中繼長距離同軸電纜中傳輸彩色圖像的方法”（專利號：Zl200310105493.7）和“水下采樣裝置及方法”（專利號：Zl200410000759.6），并發表學術論文80余篇。在海洋探索科技領域取得了斐然的成績。

趙廣濤介紹說，據探測，海洋蘊藏了全球超過70%的油氣資源。我國南海是世界四大海洋油氣聚集中心之一，但其中70%蘊藏于深水區，而深水油氣勘探投入大、技術要求高、風險大，對我國目前的海底探測技術提出了巨大挑戰。

深海電視抓斗

深海海底邊界層原位監測系統（Benvir）

從全世界范圍來看，圍繞深海科學研究與資源勘探需求，美國、歐盟相繼研發了60多套具不同觀測功能的深遠海底基觀測平臺，建立了相對完善的坐底式海底觀測技術體系。在國家“863”計劃資助下，也先后研制了淺海海床基觀測系統、4000米海底觀測站、4000米深海海底邊界層原位觀測系統等實驗樣機，初步構建了海底多參數底基觀測平臺。

趙廣濤教授介紹說，實際上我國從“十一五”期間就開始啟動了南海觀測網建設計劃，并已經在相關技術方面取得了重要進展，但南海觀測網是針對我國南海特定海域觀測而設計，采用陸基供電方式，是一個固定式區域觀測網，因成本原因其不便于在更廣闊的深遠海區域進行大范圍推廣應用，也不適合在國際不同海底區域甚至極地海域進行靈活布放。

為了突破這些技術瓶頸和應用局限，趙廣濤教授建議我國在未來一段時間著力做好以下工作：

加快突破高新技術瓶頸，提升現代深海研究水平和資源勘探的質量和效率。因為盡管前些年在國家“863”計劃資助下，我國研發了一批包括深海981、蛟龍號在內的、具有自主知識產權的成果，但相比國際先進水平差距依然較大。為此，中國不得不嚴重依賴于高價從國外購置相關產品裝備，以至嚴重制約了有關工作的開展。

加快研究勘探步伐，實現跨越式發展。作為后來者，只有實現跨越式發展，中國才有可能迎頭趕上，并盡快提升我們在國際海底管理局的話語權。據了解，國際海底管理局正醞釀制定系列深海資源勘探的規則規范、法律法規，如果不加快勘探研究進程，增進對深海的了解，那么連如何制定法規對國家有利，我們心里都會沒底，在相關領域的話語權，必然也會受到影響。

克服地緣政治因素困擾，拓展資源勘探新領域。諸如極地等一些資源儲藏豐富、當前開發程度低但遠景巨大的國際海底特定海域，都受到了地緣政治因素的困擾。需要國家未雨綢繆、盡快介入，通過積極靈活的外交策略，深化國際合作，極力提升自主研發能力等措施搶占先機，拓展未來資源勘探新領域。

另外，在當前我國正加快走向深海大洋的背景下，趙廣濤教授還希望國家能夠盡快開展深遠海移動式海底觀測網技術研究，形成一套在結構上可集成多種觀測傳感器和原位試驗設備、在數據傳輸方面實現信息及時交換、具備在特定關鍵海域，如熱液區、冷泉區、地震海嘯災害區實施多時空尺度的、移動式海底動態環境綜合觀測局域網絡技術體系，以滿足我國對深遠海資源勘探開發、環境、災害效應監測和深海研究的迫切需求。

開拓進取，追逐國際水準

目前，用于海底探測的觀測網主要分為固定式和移動式兩種。其中，固定式區域觀測網最大的優勢是可實現水下觀測裝置能源的持續供給，以及觀測信息的實時傳輸。但其局限性也很明顯：設計規模宏大、投入大、風險高、維護費用高，建設周期漫長，更重要的是它只能在特定海域作業。因此，國際上更加傾向于海底原位觀測技術，并不斷將這一技術推向模塊化、多功能化、動態化和組網化，并呈現出從單點觀測向多點觀測、從單一指標觀測向原位實驗與多指標綜合觀測、從短期固定觀測向長時序動態觀測、從局部觀測向區域無線聯網觀測的發展趨勢。而低成本的、并視應用需求可投放到任意特定海域的底基原位觀測系統仍是深遠海海底過程觀測研究的重要技術支撐，并成為與固定式海底觀測網互為補充的關鍵技術。

電視抓斗碼頭試驗，與部分863專家組成員在東方紅2調查船甲板合影（2003）

基于此，趙廣濤教授提出：“當前我國重點應加強可機動投放—回收、組網式深遠海底基綜合觀測系列平臺技術研發，包括動力環境觀測平臺、綜合地球物理觀測平臺、化學物質通量觀測平臺、底棲生態系統觀測平臺等，并應重視實現上述平臺技術的標準化和產品化；以及關鍵原位觀測傳感器的攻關與產品化，包括pH、DO、CTD、甲烷、CO2傳感器等；在系統智能控制、水下無線通信以及多底基觀測平臺間的集成組網技術方面，也是關注重點。”

當然，隨著北斗衛星的投入使用、一些重要傳感器的研制成熟、眾多水下移動系統的產業化等等，我國構建“海底動態環境綜合觀測局域網絡技術體系”的技術已基本成熟。但是，目前國內許多關鍵技術仍引自國外，且尚需奮力實現觀測平臺技術的標準化、產品化，使得該體系建設具有更強的自主性。

對于構建和完善“海底動態環境綜合觀測局域網絡技術體系”，趙廣濤教授也提出了自己的設想：在內容結構上，由一系列低成本、模塊化、小型化、開放式、組網式的海底觀測平臺組成，這些平臺均可集成多種觀測傳感器，并且可根據觀測和研究目標的不同，搭載原位試驗儀器；在技術功能上，可實現海底界面及附近多種動態環境參數的原位、連續、實時（準實時）觀測，單次作業在空間上可覆蓋數百甚至數千平方海里的海底區域，時間上可實現秒至數月的持續觀測；在工作區域、范圍上，能覆蓋大部分國際海底區域，特別是當前人們密切關注的與海底成礦環境密切相關的熱液區、冷泉區、構造活動區，甚至是極地海域；在組網和通訊方式上，基于聲學無線通信技術，不僅在海底多觀測平臺之間構成局域觀測網，并且可以與深海錨系、水下滑翔機、ROV、AUV等其它水體觀測設備一同組網，構成從海底到水體再到海面“三位一體”的立體觀測網絡體系，實現多學科、大尺度的綜合協同觀測；在操作方式上，可靈活投放、機動回收、操作安全便捷，并可搭載一般意義上的調查船，部分水下觀測平臺也可借助于ROV等可視控平臺進行精準投放；在能源供給上，每個觀測平臺均攜帶可充電電源，未來通過研發基于ROV的大功率水下充電技術，以進一步提升系統的水下持續觀測能力；在服務和應用領域上，注重海底界面物質-能量交換過程及其生態環境效應研究，注重海底資源勘探前后地質、工程、生態等環境的協同變化研究，注重為多金屬成礦過程和機理機制研究提供數據支撐，始終致力于提升我們國家在國際海底管理局法律制定等方面的話語權。

后來居上，加速海底產業發展

隨著海底資源優勢的不斷凸顯，國際海底區域的資源競爭日益加劇，進程不斷加快。21世紀前10年間，全球僅有8個先驅投資者轉化為投資商，而2011年到現在的短短4年中，國際海底管理局就收到了26個勘探申請，且其中有許多是私人企業。可以預見，新一輪“藍色圈地運動”即將在全球范圍內掀起一股浪潮。

我國雖然在深海探測領域起步較晚，但是近年來在海底資源勘探地域正加快取得進展，勘探質量也在不斷提升。如，在印度洋洋中脊的調查，特別是針對慢速、超慢速擴張洋中脊、硫化物的調查，中國科學家做出了突出貢獻，并得到了國際同行的認可，大有后來者居上之勢。

“十一五”863 成果—深海海底邊界層原位監測系統海試，課題組甲板合影（2012）

另外，科學家預言，天然氣水合物將成為未來能源中最重要最關鍵的一環。據科學家估計，它的有機碳的總資源量相當于全球已知煤、石油和天然氣的2倍，可滿足人類1000年的需求。趙廣濤教授補充道，天然氣水合物本身是一個動態系統，它的分解會帶來甲烷釋放，給海洋乃至全球環境帶來潛在影響。不僅天然氣水合物系統本身是如此，而且水合物的勘探開發也可能導致這些問題，也還可能進一步引發海底工程地質災害。然而，目前對這些變化和影響的評估，在我國尚屬空白。為了增強我國在相關領域的話語權，我們必須加強這方面的資料儲備。

“十一五”863 成果—深海激光拉曼光譜儀海試，課題組甲板合影（2009）

同時，趙廣濤教授還特別強調了天然氣水合物開發“三步并進”的重要性。“三步并進”即天然氣水合物的勘探、開發與環境監測技術必須同時推進。“即使勘探、開發技術成熟了，如果缺少環境監測技術，仍然不能開工，因為一旦開工就有可能帶來不可預知的環境風險。”因此，只有三項工作同時推進，才能更好的對天然氣水合物進行開發，從而獲得更高的經濟效益和社會效益，為人類更好的利用海底能源做貢獻。

高瞻遠矚，依托穩健平臺

據了解，中國海洋大學海洋地球科學學院的地質教育，可追溯至何作霖先生于1946年創辦的原山東大學地質礦物學系，而現代海洋地質學教育則始于赫崇本先生為首于1959年組建的原山東海洋學院海洋地質地貌系，正是赫崇本等老一輩海洋科學家的高瞻遠矚和運籌帷幄才由此翻開了我國地質學教育的新篇章——從陸地走向海洋。

多年來，在中國海洋大學特色發展之路的引領下，海洋地球科學學院在地球系統科學的范疇中走出了一條探海問底、鑿地求藏之路。而趙廣濤教授正是依托這樣一個平臺，將自己的科研創新優勢展示得淋漓盡致。

科技是國家強盛之基，創新是民族進步之魂。挺進深海，更需要科技創新的推動。在趙廣濤教授等一大批創新不止、開拓進取的海洋科研工作者帶領下，中國海洋事業必將蒸蒸日上，海洋的神秘面紗將被揭去，海底的豐富資源也將更好的服務人類。