唐丹玲：九天之上觀滄海

高妍 毛艷玲

唐丹玲，博士，海洋生態(tài)遙感專家。承擔國家自然科學基金重點、面上項目等40余項;發(fā)表SCI/EI論文160多篇，被引5000多次;撰寫中英文專著3部，合著英文專著16部。

曾擔任全球海洋遙感學會主席、國際太平洋海洋科學與技術學會主席，均為首位中國學者主席;曾被聘為聯合國多個重大項目專家;獲國際海洋服務獎、聯合國環(huán)境獎—扎耶德獎、全國創(chuàng)新爭先獎狀、廣東省科學技術一等獎等國際、國內獎項。

“美麗南海我愛你，我們世代生活的藍色海域。珊瑚綻放帆櫓搖曳，椰林環(huán)繞伊人佇立。南海U形海疆線里，兄弟姐妹常相聚。深海勇士賽蛟龍，古老中華正崛起……”

唐丹玲，一位與大海打了半輩子交道的科學家，以這首《南海之歌》表達自己對南海與祖國的深情與熱愛。現為南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）教授、中國科學院南海海洋研究所廣東省海洋遙感重點實驗室主任的唐丹玲，長期從事海洋生態(tài)遙感研究，近年專注南海生態(tài)環(huán)境與權益研究，已取得多項創(chuàng)新成果。

她以海洋水色衛(wèi)星遙感為“媒介”，通過獲取的各種海洋要素信息，研究、監(jiān)測海洋生態(tài)發(fā)展，并對可能發(fā)生的災害發(fā)出預警，為國家制定相關決策方案提供科學依據。

她關注南海，研究南海生態(tài)，帶領團隊以科學成果維護國家海洋權益，保障國家海洋安全，歌詞中“南海U形海疆線”的提法正是他們近年的研究成果之一。

建設海洋強國，維護海洋權益，首先應關心海洋、認識海洋，保護海洋生態(tài)環(huán)境是重要一環(huán)。在這一環(huán)，唐丹玲和她的伙伴們已經走在前面。

以衛(wèi)星為“眼”，創(chuàng)“風泵”理論

2002年5月15日，海洋一號A衛(wèi)星發(fā)射升空，實現了我國海洋衛(wèi)星“零”的突破。

之后，2007年4月海洋一號B星，2018年9月海洋一號C衛(wèi)星，再到2020年6月海洋一號D衛(wèi)星踏上征程，我國海洋水色業(yè)務衛(wèi)星實現組網觀測。

中國航天人用了18年的時間，在海洋衛(wèi)星領域成功打造出以“海洋一號”系列衛(wèi)星命名的中國海洋水色觀測衛(wèi)星家族。這大幅提高了對全球海洋水色、海岸帶資源與生態(tài)環(huán)境的有效觀測能力，也為唐丹玲的海洋生態(tài)遙感研究帶來了更豐富的第一手珍貴資料。

唐丹玲的研究專業(yè)是海洋生態(tài)遙感。這是一門涉及海洋、生物、光學、電子、計算機、航天等多個科學領域的交叉科學。簡單來講就是借助海洋水色衛(wèi)星遙感，提取研究所需的各種信息，以動態(tài)觀察、監(jiān)測海洋生態(tài)變化。從微小的單細胞浮游植物到巨大的臺風系統(tǒng)，都是唐丹玲的研究觀測對象，而衛(wèi)星遙感技術與平臺就是她的“觸角”與“眼睛”。

從天上觀測海上肉眼都看不到的細胞，怎樣“看”呢？

“浮游植物體內有葉綠素，葉綠素的含量可以表征浮游植物的量，衛(wèi)星利用陽光照在浮游植物的葉綠素上，再經過散射，就可以監(jiān)測到浮游植物里面葉綠素的含量。這樣我們就可以知道浮游植物在海洋中的分布、密度、變化等。”

如此，唐丹玲不僅能看到浮游植物，還能看到海洋溫度的變化、海流的狀況等，“這種研究在過去沒有衛(wèi)星遙感的時候是難以做到的”。所以唐丹玲說，海洋衛(wèi)星的出現，幫助他們將“大海的藍色與天空的藍色結合在了一起”。

早在上世紀90年代初，唐丹玲就利用衛(wèi)星遙感技術分析海洋衛(wèi)星資料，提出了“海洋藻華的風調控機理”。

該理論成功揭示了風在海洋藻華形成中的重要作用，評估了風致藻華對于海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響， 形成了海洋藻華的“風泵”調控理論體系。

這一理論對半個多世紀以來的兩個經典藻華形成理論“臨界深度理論”和“富營養(yǎng)化”作了重要補充和發(fā)展，成為海洋藻華動力假設的第3個理論。

在此基礎上，唐丹玲又深入分析了季風、強風和臺風風泵的環(huán)境生態(tài)作用，逐步形成海洋“風泵”概念與理論框架。

唐丹玲介紹，“風泵”指風（包括臺風、季風、局地強風等）作用于海洋表面改變水體狀態(tài)和運動的過程和作用。“風泵”會產生一系列環(huán)境生態(tài)效應，包括改變營養(yǎng)鹽輸運、促進海洋生源要素循環(huán)、驅動海洋初級生產、影響漁業(yè)資源等等。

唐丹玲發(fā)現風速與風向變化、風與海岸線夾角均能顯著影響藻華的形成過程，揭示了ENSO等氣候事件與南海離岸季節(jié)性藻華年際變化的關聯特征與機理。

這一研究成果受到學術界關注，被美國地球物理聯合會AGU發(fā)文專題亮點評論和推薦：“該研究率先對藻華的形成和移動機理進行了研究，這一機理將可以用于預測和跟蹤同類事件的生物化學影響。該研究有助于科學家更好地了解正日益普遍的世界性現象的成因”。

多年研究，唐丹玲團隊把研究范圍拓展到臺風災害評估與應急管理、漁業(yè)災害檢測和預警信息等領域。

他們闡述了臺風“風泵”在環(huán)境變化中的能量轉換與傳遞作用。

他們發(fā)展了“臺風導致水體垂直混合和上升流引發(fā)海洋藻華”機理，闡明臺風等極端事件通過影響海水輸運、抽吸、攪拌、夾卷以及降雨與徑流等“風泵”過程改變水域營養(yǎng)鹽分布，影響CO2、DO等生態(tài)因子，調控藻華的形成演變，發(fā)展了風影響海洋藻華機理模型。

他們還發(fā)展了臺風的生態(tài)效應指數等量化研究方法，揭示了臺風導致的藻華在南海寡營養(yǎng)鹽海區(qū)營養(yǎng)鹽輸運與新生產力補充的作用與意義，全面深化了對臺風生態(tài)效應的認識。

海洋“風泵”理論是唐丹玲多年研究的核心。它像一條線，串聯起唐丹玲多年的科學研究歷程，也指引著她向更深處拓展。

首提“南海U形海疆線”

2021年8月，唐丹玲與合作團隊在天氣尺度上不同大氣環(huán)流型對南海沿岸上層海洋生態(tài)環(huán)境的影響方面取得重要進展。

研究揭示，天氣環(huán)流形勢變化通過調節(jié)當地的局地氣象和水文條件使得葉綠素a濃度呈現不同的時空變化，調控了局部地區(qū)初級生產力，加深了對海洋“風泵”對于南海上層復雜的多時空尺度生態(tài)環(huán)境影響效應的認識。

該研究進展豐富了海洋“風泵”理論，也加深了我們對南海生態(tài)環(huán)境的認知。

南海，這一我國海洋版圖中具有極大生態(tài)價值、資源價值與重要戰(zhàn)略地位的存在，是唐丹玲團隊重點關注的對象。對南海的海洋生態(tài)進行研究、監(jiān)測與預警，是他們多年的堅守。

自2003年加入中國科學院南海海洋研究所，唐丹玲便與這片蔚藍緊緊相連。

2018年3月，唐丹玲團隊在《科學通報》發(fā)表研究文章，首次提出用“南海U形海疆線”更形象、完整、科學地表征我國南海海疆國界線。

這是我國科學家率先研究中國南海U形海疆線的自然屬性。在這一研究中，唐丹玲團隊發(fā)現一幅1951年出版的歷史地圖，其同時以連續(xù)國界線和行政區(qū)劃線的方式繪制了中國南海U形線，不僅表明我國南海海疆國界線的疆界范圍和完整性，而且還明確U形海疆國界線海域劃歸中南行政區(qū)管轄，U形海疆國界線內海域主權歸屬中國。

該一研究對解決南海問題的國際質疑、維護南海主權具有重大意義，為南海問題提供了重要參考和策略選擇。

在科學層面，唐丹玲原創(chuàng)性提出“南海U形海疆線走廊”概念，開拓了U形海疆線斷面走廊的環(huán)境生態(tài)與權益綜合研究。

在這之后，唐丹玲團隊與合作者一起，首次研究了全長4000公里的南海U形海疆線的水深三維特征，并根據海底地形地質特征將U形海疆線劃為5個區(qū)間，為南海U形線海洋環(huán)境的闡述方式和重點研究區(qū)域奠定基礎。研究還闡述了南海U形海疆線5個分區(qū)的海洋環(huán)境分布特征，分析了各海洋要素的季節(jié)變化特征，并通過統(tǒng)計近70年的臺風數據，得出南海U形線東北區(qū)的生態(tài)環(huán)境受臺風“風泵效應”影響最大的結論。

多年研究中，唐丹玲還帶領團隊實現了研究工具與方法的升級。他們建立了一套水深反演模型，包括自適應的水深分段反演模型和降尺度水深反演模型。這一模型可以充分利用國產高分衛(wèi)星數據的優(yōu)勢，提取包括南海西沙群島的甘泉島、銀礫灘、七連嶼和永興島等在內的典型島礁光學淺水區(qū)域的高空間分辨率水深信息，研究島礁水下地形，對我國南海島礁的保護建設和島礁權益具有重要應用價值。

此外，唐丹玲團隊還曾多次向相關部門提交有關南海的建議，如“南海U形海疆國界線”稱謂建議、加強“南海U形海疆國界線”科學研究的建議等等。

唐丹玲堅信，了解是保護的前提，對海洋生態(tài)環(huán)境的更深入認識，會對維護我國海洋生態(tài)權益、發(fā)展海洋經濟、加強海洋管理產生更重要的戰(zhàn)略意義和實用價值。

錨定南海，科研護疆

2021年4月23日，“南海生態(tài)環(huán)境權益綜合研究”項目團隊組織的“南海生態(tài)環(huán)境科學考察U1航次”完成為期一個多月的南海科考，順利返航登陸。

這是我國首次前往南海南端南海U形海疆線南區(qū)（第3區(qū)間）進行多學科交叉的系統(tǒng)綜合考察航次。

作為項目首席科學家、航次負責人，唐丹玲介紹，本航次總共投放了28臺OBS設備和OBEM設備，多臺為自主研發(fā)設備，并首次實現出海儀器100%的回收率。航次為南海生態(tài)環(huán)境研究獲得了實測的第一手資料，為產出高質量科研成果奠定了基礎。

項目科學指導委員會專家評審認為，項目針對外交形勢變化的需求，對南海區(qū)域與周邊國家關系做了大量的調查和分析研究，同時基于初步取得的自然科學研究成果，提出了國家需要的南海相關應對策略，為增加我國相關南海主權問題的話語權做出貢獻，取得了重要的階段性成果。南海U1航次執(zhí)行中使用了自主研發(fā)的探測設備，并運用新方法新手段，為解決我國海洋科學研究中若干“卡脖子”的問題做出了貢獻。

這也是“南海生態(tài)環(huán)境權益綜合研究”項目團隊組建以來的首次出海科考。

2020年6月，唐丹玲加入南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州），并領導組建“南海生態(tài)環(huán)境權益綜合研究U團隊”。

“U團隊”的命名即宣告了它的目標與使命——研究南海U形海疆線斷面走廊的地質構造特性、鄰近海域的生物生態(tài)環(huán)境、海氣相互作用、地質結構演化構造與油氣-水合物資源前景等，以填補相關區(qū)域自然科學研究的空缺。

創(chuàng)立以來，U團隊始終致力于將歷史、法理和國際戰(zhàn)略的研究與南海的相關科學研究相結合，構建基于南海U形線疆界劃分的海洋治理和開發(fā)的科學新框架。他們重點關注臺風的“風泵”生態(tài)效應，積極對南海U形線走廊開展立體、系統(tǒng)的調查研究，期望為解決南海爭端、有效維護我國南海海洋權益提供新的、可靠的、關鍵的科學證據。

唐丹玲表示，未來，U團隊仍將以衛(wèi)星為“眼”，勇敢南飛，以科研人獨有的方式守邊衛(wèi)疆。