海洋科研的“國之重器”

王哲

過去一年，青島海洋科學與技術國家實驗室在深遠海研究、極地極端環境與戰略性資源調查等領域取得了多項重大科研成果，并取得多個世界第一。

提起中國海洋科研，山東青島的地位舉足輕重，青島海洋科學與技術國家實驗室更是我國提升海洋科學與技術自主創新能力、引領我國海洋科學與技術發展的重要協同創新平臺。在2月6日召開的山東省第十二屆人民代表大會第六次會議上，“青島海洋國家實驗室已步入世界同領域先進行列”在山東省政府報告中被提及。

海洋國家實驗室到底牛在哪兒？本刊記者從海洋國家實驗室了解到，過去一年，海洋國家實驗室在深遠海研究、極地極端環境與戰略性資源調查等領域取得了多項重大科研成果，并取得多個世界第一。據統計，海洋國家實驗室2016年共發表論文1465篇，在SCI雜志發表論文1030篇，其中在國際知名《自然》《科學》系列等期刊發表論文39篇，超過諸多國際著名海洋研究所同期發表的論文數。

從跟蹤國際先進水平向引領世界海洋創新轉變，“海洋科技城”青島依托“國家級海洋研究中心”，加快海洋科技創新和“走出去”步伐，提升中國海洋科技國際話語權。

引領世界海洋科技創新

青島海洋科學與技術國家實驗室于2013年獲批試點運行，2015年10月開園啟用。項目坐落于青島即墨鰲山衛，目前已成立海洋動力過程與氣候、海洋生物學與生物技術、區域海洋動力學與數值模擬、海洋漁業科學與食物產出過程、海洋礦產資源評價與探測技術、海洋藥物與生物制品、海洋地質過程與環境、海洋生態與環境科學8個功能實驗室。

在深遠海研究、極地極端環境與戰略性資源調查領域，海洋國家實驗室實現了歷史性跨越。海洋動力過程與氣候功能實驗室田紀偉教授團隊利用“東方紅2號”科學考察船赴馬里亞納海溝科考，通過自主研發的海洋儀器裝備獲得了第一手深淵觀測資料，填補了多項空白，標志著海洋國家實驗室“萬米深海行動計劃”的正式啟動。

此外，由海洋國家實驗室海洋地質過程與環境功能實驗室主任、國家海洋局第一海洋研究所研究員石學法擔任中方首席科學家的首次中俄北極聯合科學考察也順利完成，填補了我國在北極陸架資料的空白，也促使我國深遠海科技創新能力從“跟蹤國際先進水平”向“引領世界深海科學創新”轉變。

為了拓展藍色經濟空間，海洋國家實驗室與中國水產科學研究院共同發起成立深藍漁業科技創新聯盟，并在各部委、省市的支持下，設立“問海計劃”專項，研發智能潛標、智能浮標等一批海洋觀測核心技術與設備；成功實施了“萬米深海行動計劃”和“黃、東海綜合調查共享航次”計劃，整合了16條科考船的航次資源，促進儀器設備和調查資料資源的高效共享，推進深遠海科學考察船隊共享平臺建設。據了解，2017年將有7艘科考船14個航次可共享，共享船時共計超過300天，工作海區覆蓋渤海、黃海、東海、南海和西太平洋海域。

海洋國家實驗室去年年底啟用了高性能科學計算與系統仿真平臺，它的計算能力達到每秒2600萬億次，是目前國際海洋科研領域最快的超算系統。更好地認識、經略海洋需要各海洋科研院所打破各自封閉狀態、共享海洋數據。海洋國家實驗室啟動海洋數據共享平臺，向全球同行推出首批專業領域共享數據。依托最強超算系統、海洋數據共享平臺、“蛟龍號”載人潛水器、“向陽紅01”科考船、“科學號”科考船等一批“海洋重器”，海洋國家實驗室正打造全國有影響力的海洋資源共享平臺。據中國科學院院士、海洋國家實驗室主任吳立新透露，海洋國家實驗室正在與中國地質調查局、青島市人民政府聯合推進世界第三艘大洋鉆探船“夢想號”的前期籌劃工作，目前國際上只有美國和日本擁有這種船只。

海洋占地球表面70%以上的面積，發展海洋科技、開發海洋資源是解決人口增長、資源短缺、環境惡化等世界難題的必然選擇。海洋國家實驗室去年發起的“構建海洋觀測和研究伙伴關系”倡議，獲得全球20個國家和地區海洋院所的響應。“東亞海洋合作平臺”也永久落戶青島，中國將與東亞各國發展海洋合作伙伴關系，建立東亞海洋合作機制。

發揮“國字號”海洋機構聚集的優勢，借助東亞海洋合作平臺、海洋國家實驗室、國家深海基地等創新平臺，青島正加快“走出去”步伐。海洋國家實驗室已與澳大利亞聯邦科學與工業研發組織在澳大利亞霍巴特共建“國際南半球海洋研究中心”，推動對南大洋和南極的研究，未來還將與俄羅斯、英國、德國和美國共建海外研究基地。

科研工作成就斐然

自2015年10月正式運行以來，海洋國家實驗室已取得諸多重要科研成果，成為我國國家實驗室建設的范本。

據吳立新介紹，海洋國家實驗室自運行以來，科研工作成就斐然。其中，海洋國家實驗室科研人員在透明西太平洋認知體系方面取得重大突破。

同時，海洋國家實驗室的區域海洋動力學與數值模擬功能實驗室與清華大學和國家超級計算無錫中心等合作，突破了若干關鍵技術，基于我國自主知識產權的MASNUM海浪模式，在國際上首次開展了全球空間分辨率約為一公里的海浪模式研究，在海洋數值模式大規模高效并行計算技術上取得重大突破。海洋數值模式計算速度達每秒45.43千萬億次，該成果入圍2016年計算機應用領域最高獎“戈登貝爾獎”的候選。

2016年，海洋國家實驗室完成了對世界上最大規模的區域海洋潛標觀測網——南海潛標觀測網的維護及擴充，并在國際上首次實現了對南海深海盆的全面覆蓋及完整監測。截至目前，由田紀偉教授領銜的團隊已在南海成功布放系列深海長期觀測潛標259套次，成功率達到100%，該作業完成水平國際罕見。

科研人員還在海洋生物基因組學關鍵技術方面取得了新進展，全基因組SNP分型技術是解析全基因組范圍內遺傳變異與性狀關系的核心技術，海洋國家實驗室成功研發了串聯標簽測序技術，使得簡并基因組分析成本大大降低，首次實現了全基因組SNP分型和DNA甲基化的同步聯合分析。

為確保南極磷蝦，尤其是依賴磷蝦生存的陸基捕食者種群不受漁業的顯著負面影響，政府間國際組織南極海洋生物資源養護委員會（CCAMLR）正針對南極磷蝦漁業構建“反饋式管理”體系，其中來自漁船的聲學探測數據是該體系的重要組成部分。海洋漁業科學與食物產出過程功能實驗室的科研人員，針對漁船聲學數據中普遍存在的噪聲問題，建立了一種強干擾噪聲消除方法及其運行算法，并依托漁業聲學數據后處理商用軟件實現了標準化應用。

海洋藥用生物資源是開發防治重大疑難疾病新藥的戰略性資源。2016年，海洋國家實驗室先后在馬里亞納海溝、中國南海及臺灣海峽等海域采集獲得50余份深遠海樣品，得到了200余株深遠海來源活性真菌和放線菌資源，拓展了海洋微生物資源庫。藥物先導化合物研究也取得新發現，從海綿來源放線菌中發現的新型硫橋二聚吡喃萘醌結構，對耐藥的人乳腺癌細胞具有較好的抑制作用；從紅樹林來源真菌Neosartorya udagawae中發現新骨架生物堿neosartoryadins A和B，不但具有新穎的骨架結構，還表現出較強的抗甲型流感H1N1病毒的活性，為新型海洋藥物的發現提供了新穎的模板結構。

環繞著亞洲大陸的西北太平洋和北印度洋的邊緣海及其鄰近大洋是全球構造最為活躍、海陸相互作用最為強烈、物質和能量交換最強的區域，對東亞氣候環境影響顯著。2016年，海洋地質過程與環境功能實驗室同俄羅斯、泰國、馬來西亞進行了海洋地質聯合調查研究，在以往合作研究基礎上，開展了北起白令海、鄂霍次克海、日本海，南到安達曼海、蘇門答臘外海和孟加拉灣等廣闊海域的調查研究，首次全面獲得了這些海域的沉積物樣品等資料，使我國成為目前國際上唯一系統擁有這一廣闊海區樣品和資料的國家。

科研人員首次在高熱流背景的泥火山構造實施4口淺鉆取樣獲得水合物礦體樣品，在水深948至960米、海底以下22至54米發現兩個淺層水合物礦體；而針對粉砂質黏土水合物儲層，創新研究出了水合物試采完井防砂、測試和儲層改造等技術，研究成果對建立我國海域天然氣水合物成藏理論、推進海域天然氣水合物勘查試采進程具有重要作用。

過去這一年，海洋國家實驗室在南大西洋中脊熱液活動研究也取得了新進展。據科研人員介紹，我國已在南大西洋中脊發現十余處熱液活動區，成為目前世界上在南大西洋發現熱液硫化物區最多、調查研究最詳盡的國家。

科研人員還深入研究了我國近海連年暴發的大規模赤潮、綠潮和水母等生態災害發生機理、形成機制，在近海生態安全保障技術方面取得新進展；研究了南黃海綠潮的發生機理和成災過程，提出了“提前打撈、靠前防控”的綠潮防控策略，并對其可行性進行了初步驗證，針對年度綠潮發展態勢和防控對策，多次向青島市政府提供報告和建議；初步查明了渤海秦皇島鄰近海域褐潮主要肇事種和起源地；研究了我國近海4種大型水母的生存策略；在防城港附近海域開展了棕囊藻赤潮應急處置工作。