您所在的位置:首页>综合>面朝大海 高科技向“深蓝”
面朝大海 高科技向“深蓝”
发布日期: 2019-11-08 10:23:51    作者:佚名     来源:未知

“海洋6号”科研船完成2019年深海勘探共享航行。新华社

“海洋6号”科研船完成2019年深海勘探共享航行。新华社

编者按

加强海洋科技创新,促进高端海洋产业孵化,发展海洋经济,是中国海洋强国战略的重要组成部分。日前,世界海洋科技大会在山东青岛召开,主题为“创新海洋科技引领产业发展”。本期节选并分享了中国科学院院士吴礼鑫等专家在会上的精彩观点,发表了各国海洋专家一致同意的海洋领域前沿科学与工程技术十大问题。

海洋领域前沿科技十大问题

海洋多尺度能量级联和传输

海洋包含各种空间尺度的运动,从海洋环流到盆地尺度,从湍流运动到微观尺度。海洋运动的能量主要输入环流尺度,而能量耗散发生在湍流尺度。为了维持海洋的平衡状态,能量必须从环流尺度跨越近10个数量级转移到湍流尺度(即能量级联)。小尺度能量级联过程涉及不同运动形式之间的强非线性相互作用,并深刻影响由环流、涡旋和湍流运动引起的物质和热量传输。上述多尺度能量级联和输运过程是整个海洋学研究的核心科学问题,也是经典问题。

深海与地球的宜居性

近半个世纪以来,深海吸收了整个地球气候系统90%以上的剩余热量和30%以上的人类活动排放的二氧化碳,从而从根本上减少了进入地球系统的净辐射,减缓了全球变暖的速度,并维持了地球赖以生存的食物链来源与地球生态系统之间的平衡。然而,深海对热量和二氧化碳的最终吸收能力是多少?有拐点吗?热量和二氧化碳的吸收如何改变海洋动力学和生物地球化学环境?它如何进一步影响全球极端气候、海平面、生态系统和深海资源格局?这些关键问题与地球未来的可居住性密切相关。

海洋观测和探测技术

海洋观测和勘探是理解和管理海洋的重要支持。目前,海洋观测与探测领域正朝着多学科、全水深、精细化、网络化、小型化、低能耗和智能化的方向发展,涉及新的学科、行业和领域,如大数据分析、人工智能、传感器、推进和驱动、先进材料、自主控制、先进制造、可持续能源、海洋通信技术等。特别是基于人工智能的大数据分析技术已经成为海洋观测技术创新的驱动力。

如何开发新技术,实现全球、长期、连续、实时、综合、精细、低成本的智能海洋观测和探测,是当前面临的巨大挑战。

海洋和地球系统变化预测

海洋是地球系统的重要组成部分。准确和准确地预测海洋和地球气候系统的变化是科学应对和减缓全球气候变化的关键手段。目前,海洋和地球系统变化的预测和预报正朝着多圈耦合和高分辨率的方向发展。人工智能、大数据、超高性能计算机和海洋地球系统综合观测数据的结合日益增多。如何提高对海洋和地球系统变化的精细、准确预测是国际社会面临的一项紧迫任务和巨大挑战。

海岸带的可持续发展

海岸带是地球系统中水圈、岩石圈、生物圈和大气的交汇区,是陆地、海洋和大气之间物质和能量交换以及多尺度过程相互作用最活跃的地带。沿海地区人类活动高度集中,社会经济高度发展,工业、生活和水产养殖污染排放强度高,导致沿海地区生态环境不断恶化,给沿海地区的可持续发展带来了巨大的环境压力。与此同时,气候变化进一步加剧了生态环境的恶化。富营养化、缺氧和海洋酸化已成为沿海地区突出的生态环境问题,造成渔业资源退化和海洋经济发展受阻等严重后果。海岸带的可持续发展是一个世界级的问题。

深海与地球生命的起源

地球有45.5亿年的历史。地球在宇宙中形成后,最初是没有生命的。深海可能是地球上生命的起源之一。但是到目前为止,我们还没有发现深海生命起源的直接证据。是否有可能通过获得更原始的生命形式,即更古老的微生物来揭示生命起源和进化的过程和机制,仍然是当前的科学问题。近年来,在深海热液区极端环境中发现了光独立的生命现象和功能良好的黑暗生态系统,引发了生命科学中一系列新的前沿科学问题,如深海生物圈中生命的起源、生命耐受性的极限、生命与环境的相互作用过程、生物如何与地球系统共同进化等。

海底和板块俯冲的多层相互作用

地球是唯一有海洋和板块运动的类地行星,但海底多层相互作用与板块构造之间的内在关系仍不清楚。相关科学问题包括:海水与岩石圈相互作用的机制及其对海洋环流的影响?进入地球的水如何影响板块俯冲和板块运动的开始?大规模板块俯冲在海洋物质的能量循环中扮演什么角色?其中,物质和能量交换的机制和海底板块俯冲的起始是一个有待回答的重大科学问题。

深海战略矿产资源

深海富含多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物、稀土和其他矿物资源,主要集中在太平洋、印度洋和大西洋海底。资源巨大,含有稀有而重要的战略资源和贵金属。这些矿物仍处于资源勘探开发技术的初步准备阶段。目前,深海多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物、稀土等矿物勘探程度低,对成矿规律认识不清。需要尽快突破深海矿产的技术装备,如采矿、集矿、提矿、选矿和水下作业系统。深海矿产勘探和开发的环境影响评估和采矿安全保障需要不断解决。了解深海战略矿产资源的成矿机理、精细勘探资源、准确评价资源、绿色高效开发技术等是未来重要的科技方向。

不断变化的极地海洋

极地海洋的迅速变暖和酸化正在对极地海洋的生态系统造成严重威胁,并对全球环境和气候产生影响。一方面,极地海洋的快速变化将导致全球水循环模式的变化,引发一系列重大问题,如水资源分布变化和海平面上升。另一方面,极地海洋环境和气候的变化改变了全球能源和质量分布模式,导致全球天气和气候不稳定加剧,区域和全球天气和气候灾害风险增加。因此,极地海洋的快速变化引起了国际政界、经济界、科学界和公众的极大关注,成为国际政治和科学的核心问题之一。

大型深海工程的安全保障

大型深海工程结构是开发利用海洋资源和能源的重要工程设备。在实际工程中,台风、大浪、海流等海洋动力环境恶劣,平台体系结构复杂庞大,海床土非线性、流固耦合和几何大变形是突出问题。目前,对深海平台系统的耦合机制还缺乏足够的科学认识,工程设计水平不足,保障安全运行的技术落后。建立极端动态环境下超长重现期动态环境的设计标准,开发科学高效的平台系统集成耦合动态分析方法,揭示整个结构的损伤演化规律和耦合失效模式,是海洋资源和海洋工程发展的核心问题。

(记者刘艳杰)

广东11选5 江苏快3开奖结果 辽宁十一选五开奖结果 澳客彩票

】【打印】【关闭窗口