新時(shí)代海洋環(huán)境保障特點(diǎn)與思考

文/劉東華(解放軍31010 部隊(duì))

本文以新時(shí)代我國從海洋大國向海洋強(qiáng)國邁進(jìn)為基線，對(duì)海洋環(huán)境保障的需求、特點(diǎn)，以及存在的主要問題和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，旨在為更好地認(rèn)識(shí)理解新時(shí)代海洋環(huán)境保障相關(guān)問題提供參考。

黨的十八大正式提出建設(shè)“海洋強(qiáng)國”,十九大又進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)“加快建設(shè)海洋強(qiáng)國”,標(biāo)志著我國陸海復(fù)合型地緣戰(zhàn)略進(jìn)入向海洋轉(zhuǎn)型的新時(shí)代。建設(shè)海洋強(qiáng)國既是新時(shí)代國家宏偉戰(zhàn)略目標(biāo)，也是實(shí)實(shí)在在的系統(tǒng)性戰(zhàn)略工程，海洋環(huán)境保障作為這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)工程的重要組成部分，如何全面提高自身能力，適應(yīng)和滿足海洋強(qiáng)國建設(shè)要求，切實(shí)為建設(shè)和實(shí)現(xiàn)海洋強(qiáng)國保駕護(hù)航，是新時(shí)代海洋環(huán)境保障面臨的重要課題。

海洋環(huán)境是海上大氣環(huán)境、邊界層海氣環(huán)境、水下水文環(huán)境和海底環(huán)境等環(huán)境狀況的總稱（于宇、黃孝鵬、崔威威等，2017）。海洋環(huán)境保障則是指綜合運(yùn)用海洋科學(xué)及其相關(guān)科學(xué)技術(shù)，通過掌握海洋環(huán)境背景特征、實(shí)時(shí)狀態(tài)和演變特點(diǎn)，診斷預(yù)測(cè)海洋環(huán)境變化規(guī)律及未來發(fā)展趨勢(shì)，評(píng)估海洋環(huán)境影響效應(yīng)，提出規(guī)避或利用海洋環(huán)境現(xiàn)象的措施建議，從而確保海洋活動(dòng)安全、順利、有效實(shí)施的一系列專業(yè)活動(dòng)的統(tǒng)稱。由此可見，海洋環(huán)境保障具有如下特征：一是以科學(xué)技術(shù)為支撐，且隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展；二是屬于多學(xué)科交叉領(lǐng)域范疇，需要通用學(xué)科與不同保障對(duì)象的專業(yè)學(xué)科緊密結(jié)合；三是基于預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上的保障，時(shí)變性、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)，把控上存在不確定性風(fēng)險(xiǎn)。這些特征既體現(xiàn)了海洋環(huán)境保障的科技屬性，又反映出海洋環(huán)境保障的復(fù)雜性。本文以需求為切入點(diǎn)探討新時(shí)代海洋環(huán)境保障的特點(diǎn)，分析面臨的主要問題，梳理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，提出發(fā)展建議，以期為更好地推進(jìn)海洋環(huán)境保障建設(shè)提供參考借鑒。

一、需求變化

任何海上活動(dòng)都是在一定的海洋環(huán)境背景中實(shí)施的，都會(huì)與一定的海洋環(huán)境要素產(chǎn)生相互作用，從而受到海洋環(huán)境的影響。因此，從應(yīng)用角度講，必然會(huì)對(duì)海洋環(huán)境保障提出這樣或那樣的需求，由此進(jìn)一步牽引出海洋環(huán)境保障對(duì)科學(xué)技術(shù)的需求。長(zhǎng)期以來，我國海洋環(huán)境保障主要針對(duì)陸海復(fù)合型應(yīng)用需求實(shí)施，屬于中近海保障范疇。隨著我國綜合國力的不斷增強(qiáng)，海上戰(zhàn)略利益的不斷拓展，尤其是“一帶一路”倡議的全面實(shí)施，對(duì)外經(jīng)貿(mào)、投資、海洋資源的開發(fā)利用、極地科考以及海上護(hù)航等活動(dòng)越來越多，對(duì)海洋環(huán)境保障提出了新的需求和更高要求（謝志敏、尹建平、徐全軍，2018）。主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是要求海洋環(huán)境保障范圍和區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，要從中近海向中遠(yuǎn)海乃至全球拓展，覆蓋海上絲綢之路沿線戰(zhàn)略支點(diǎn)、戰(zhàn)略通道等利益攸關(guān)區(qū)，由此牽引出對(duì)廣域、遠(yuǎn)域海洋環(huán)境信息獲取技術(shù)和全球、區(qū)域多尺度嵌套數(shù)值模式技術(shù)等一系列技術(shù)的新需求；二是要求海洋環(huán)境保障要素內(nèi)容進(jìn)一步擴(kuò)展，特別是針對(duì)我國在探索深海、開發(fā)利用深海資源以及保障國家深海安全等方面的新需求，海洋環(huán)境保障需要從海面要素、淺水層要素進(jìn)一步向深海要素乃至海底要素延伸，由此牽引出深遠(yuǎn)海水下環(huán)境信息獲取技術(shù)和海洋中尺度現(xiàn)象識(shí)別、分析預(yù)測(cè)技術(shù)等一系列技術(shù)的新需求；三是要求海洋環(huán)境保障方式進(jìn)一步改進(jìn)，一方面保障范圍擴(kuò)大、內(nèi)容擴(kuò)展對(duì)海洋環(huán)境信息快速便捷傳輸和高效準(zhǔn)確處理帶來了新的挑戰(zhàn)，另一方面用戶需求的多樣性對(duì)海洋環(huán)境保障的決策支持功能帶來了新的挑戰(zhàn)，由此牽引出對(duì)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化技術(shù)在海洋環(huán)境保障領(lǐng)域充分應(yīng)用的新需求。綜上所述，新時(shí)代海洋環(huán)境保障的特點(diǎn)可以概括為三個(gè)“轉(zhuǎn)變”：保障范圍從近海向遠(yuǎn)海乃至全球擴(kuò)展的轉(zhuǎn)變；保障內(nèi)容從近岸、近海要素向深遠(yuǎn)海要素延伸的轉(zhuǎn)變；保障方式從基于網(wǎng)絡(luò)的信息化向信息化、智能化融合應(yīng)用的轉(zhuǎn)變（李晉、蔣冰、姜曉軼等，2018）。

二、面臨的主要問題

經(jīng)過多年發(fā)展，我國海洋環(huán)境保障已經(jīng)形成了較為完備且具有一定規(guī)模的業(yè)務(wù)技術(shù)體系，保障能力也有相應(yīng)提升，但與實(shí)現(xiàn)從海洋大國向海洋強(qiáng)國邁進(jìn)的目標(biāo)要求相比，仍然存在著較大差距?？傮w來看，在技術(shù)層面上不少技術(shù)瓶頸尚未突破，部分關(guān)鍵技術(shù)受制于人，核心產(chǎn)品依賴進(jìn)口，科技創(chuàng)新能力不足和技術(shù)支撐力度不強(qiáng)的問題比較突出。例如，從信息獲取技術(shù)領(lǐng)域講，在寬幅高分辨率衛(wèi)星有效載荷技術(shù)、適用于深遠(yuǎn)海長(zhǎng)期布設(shè)且能夠支撐業(yè)務(wù)化實(shí)時(shí)觀測(cè)技術(shù)、多傳感器協(xié)同組網(wǎng)探測(cè)技術(shù)等等技術(shù)方面都存在著不少瓶頸問題，這些關(guān)鍵技術(shù)不突破，就無法構(gòu)建大范圍海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)，從而無法獲取海洋環(huán)境保障所必需的實(shí)時(shí)資料。從海洋環(huán)境預(yù)報(bào)領(lǐng)域講，在海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報(bào)模式設(shè)計(jì)技術(shù)、海洋觀測(cè)資料同化技術(shù)、大中小多尺度模式并行計(jì)算技術(shù)等等技術(shù)方面也都存在著瓶頸問題，嚴(yán)重制約著我國海洋環(huán)境預(yù)報(bào)保障能力的進(jìn)一步提高（《“十三五”海洋領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，2017）。同樣，在管理層面上也存在著“管理技術(shù)瓶頸”，具體表現(xiàn)為，缺乏行之有效、協(xié)同高效的聯(lián)合保障運(yùn)行機(jī)制（包括國家層面、部門之間、軍地之間等），業(yè)務(wù)體系建設(shè)全國一盤棋的科學(xué)統(tǒng)籌力度不夠，相關(guān)規(guī)劃計(jì)劃落實(shí)不到位，各自建設(shè)、各為己用的各自為政現(xiàn)象仍然存在，寶貴的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)共享程度不高、應(yīng)用效益有待進(jìn)一步提高等等（孫立尹，2019）。

三、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在海洋環(huán)境保障技術(shù)體系中，信息獲取、分析預(yù)報(bào)、保障應(yīng)用技術(shù)是最為重要的組成部分。從海洋環(huán)境保障技術(shù)屬性與功能作用角度講，信息獲取是基礎(chǔ)、分析預(yù)報(bào)是核心、保障應(yīng)用是紐帶，技術(shù)發(fā)展的方向重點(diǎn)主要集中在這三個(gè)領(lǐng)域中。

（一）信息獲取技術(shù)

海洋環(huán)境信息獲取技術(shù)從原理上講大致可分為遙感探測(cè)、直接測(cè)量和海洋探查三類。

（1）海洋環(huán)境遙感探測(cè)技術(shù)。主要應(yīng)用于衛(wèi)星或航空器有效載荷，是幾十年來海洋衛(wèi)星業(yè)務(wù)應(yīng)用的關(guān)鍵支撐技術(shù)，未來應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下兩個(gè)方面的發(fā)展：一是圍繞新技術(shù)應(yīng)用，創(chuàng)新技術(shù)體制，如以光學(xué)系統(tǒng)為例，在進(jìn)一步提高傳統(tǒng)載荷技術(shù)性能的同時(shí)，發(fā)展偏振、高光譜等新技術(shù)體制探測(cè)載荷；二是針對(duì)不同要素探測(cè)應(yīng)用需求，在進(jìn)一步深化可見光、紅外、微波等探測(cè)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，發(fā)展全天時(shí)、多尺度、高精度綜合探測(cè)技術(shù)，如寬幅高精度高分辨率海面高度探測(cè)載荷技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)刈幅與分變率的最佳組合。（2）海洋環(huán)境直接測(cè)量技術(shù)。廣泛應(yīng)用于海洋浮標(biāo)、潛標(biāo)、漂流標(biāo)、水下航行器等幾乎所有海上觀測(cè)平臺(tái)，未來需要重點(diǎn)關(guān)注以下兩個(gè)方面：一是智能觀測(cè)技術(shù)，通過多種觀測(cè)傳感器的有效集成，形成多參數(shù)集成獲取處理，實(shí)現(xiàn)低功耗、高效率的水下智能觀測(cè)；二是水下機(jī)動(dòng)平臺(tái)自供能技術(shù)，利用波浪能、太陽能等環(huán)境能源的收集轉(zhuǎn)換，完成探測(cè)器動(dòng)力驅(qū)動(dòng)能量的自行供給，大幅延長(zhǎng)探測(cè)器航行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)海上長(zhǎng)航時(shí)、大范圍監(jiān)測(cè)。（3）海洋探查技術(shù)。重點(diǎn)應(yīng)用于海底或近海底原位觀測(cè)系統(tǒng)，近年來海底組網(wǎng)觀測(cè)成為海洋探查技術(shù)的熱點(diǎn)之一，與之相關(guān)的技術(shù)關(guān)注點(diǎn)主要有三點(diǎn)：一是深海測(cè)量技術(shù)，能夠保持設(shè)備在高壓環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠有效工作，大幅延長(zhǎng)免維護(hù)周期（《“十三五”海洋領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，2017）；二是海底組網(wǎng)觀測(cè)節(jié)點(diǎn)接駁技術(shù)，能夠確保模塊化設(shè)計(jì)的傳感器能夠在水下實(shí)現(xiàn)熱插拔水密鏈接；三是海底組網(wǎng)供能技術(shù)，能夠?yàn)橛^測(cè)網(wǎng)提供長(zhǎng)期穩(wěn)定大功率電能（李風(fēng)華、路艷國、王海斌等，2019）。

（二）分析預(yù)報(bào)技術(shù)

數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)代表著預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展方向，海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)經(jīng)過50 多年的發(fā)展，全球大尺度模式預(yù)報(bào)已在多個(gè)國家實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化，但海洋中小尺度現(xiàn)象預(yù)報(bào)難題尚未解決，因此與之相關(guān)的同化技術(shù)、模式技術(shù)將成為未來發(fā)展的重點(diǎn)。（1）海洋環(huán)境資料同化技術(shù)。將衛(wèi)星遙感資料、各類浮標(biāo)潛標(biāo)資料、地波雷達(dá)資料等多種探測(cè)資料有效融合處理并同化到海洋模式中，始終是海洋資料同化的重要內(nèi)容，不同的海洋模式需要相應(yīng)的同化方法，發(fā)展能夠協(xié)調(diào)多種尺度模式且適用于高分辨率、精細(xì)化預(yù)報(bào)的資料同化新方法，解決海洋中小尺度現(xiàn)象的強(qiáng)非線性問題是海洋環(huán)境資料同化技術(shù)的未來發(fā)展方向；另外，隨著利用海氣耦合模式開展從年代際到天氣尺度的模擬和預(yù)報(bào)越來越受到重視，將大氣和海洋資料同化到海氣耦合模式中也成為同化技術(shù)的重要發(fā)展方向之一（王輝、劉娜、李本霞等，2014）。（2）海洋中尺度現(xiàn)象的海洋學(xué)-聲學(xué)耦合模式預(yù)報(bào)技術(shù)。內(nèi)波、渦旋等海洋中尺度現(xiàn)象預(yù)報(bào)一直是海洋環(huán)境保障的重難點(diǎn)問題，因此，預(yù)報(bào)方法創(chuàng)新是未來海洋中尺度現(xiàn)象預(yù)報(bào)技術(shù)發(fā)展的必要途經(jīng)：一是發(fā)展非精力平衡條件下的海洋中尺度模式，解決復(fù)雜地形、多尺度現(xiàn)象的模式難題；二是建立海洋聲場(chǎng)模型，利用海洋中聲學(xué)傳播特性，研究海洋中尺度動(dòng)力環(huán)境預(yù)報(bào)模式。

（三）保障應(yīng)用技術(shù)

保障應(yīng)用技術(shù)主要用于評(píng)估海洋環(huán)境對(duì)各種海上活動(dòng)的影響，生成保障對(duì)象或用戶所需的決策支持產(chǎn)品。相對(duì)而言，我國保障應(yīng)用技術(shù)研究起步較晚，目前海洋環(huán)境影響評(píng)估還主要是定性評(píng)估，定量化評(píng)估的關(guān)鍵技術(shù)尚未取得突破，因此，與環(huán)境影響定量化評(píng)估相關(guān)的技術(shù)將是未來較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展重點(diǎn)。例如，海洋環(huán)境影響仿真技術(shù)，包括理論仿真、實(shí)物及半實(shí)物仿真，海洋環(huán)境影響建模技術(shù)，包括普適性建模技術(shù)和針對(duì)不同用戶需求的專用建模技術(shù)等。

四、幾點(diǎn)思考

從實(shí)現(xiàn)國家戰(zhàn)略目標(biāo)的高度認(rèn)識(shí)海洋環(huán)境保障的重要性。海洋環(huán)境保障關(guān)系到海上活動(dòng)的方方面面，離開海洋環(huán)境保障，海上活動(dòng)的安全就得不到保證，活動(dòng)效益就會(huì)受到嚴(yán)重影響，因此，海洋環(huán)境保障建設(shè)必然是建設(shè)海洋強(qiáng)國不可或缺的重要組成部分，必須把海洋環(huán)境保障的能力水平作為海洋強(qiáng)國的重要標(biāo)志之一。

充分認(rèn)識(shí)海洋保障建設(shè)的復(fù)雜性，加強(qiáng)國家層面的統(tǒng)籌指導(dǎo)。海洋環(huán)境保障建設(shè)涉及眾多行業(yè)部門和學(xué)科領(lǐng)域，需要攻克的技術(shù)問題涵蓋面廣、難度大，因此，搞好全國一盤棋的頂層設(shè)計(jì)尤為重要，必須加強(qiáng)建設(shè)內(nèi)容、建設(shè)步驟、建設(shè)力量的三個(gè)統(tǒng)籌，瞄準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)突破全球信息獲取和精細(xì)化預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù)，通過重點(diǎn)躍升，帶動(dòng)體系建設(shè)水平的整體發(fā)展。

切實(shí)加強(qiáng)自主創(chuàng)新，加大基礎(chǔ)研究支持力度。打破技術(shù)壁壘封鎖，改變核心關(guān)鍵技術(shù)受制于人的局面是建設(shè)海洋強(qiáng)國征程中必須跨越的屏障，為此，必須在大力發(fā)展應(yīng)用技術(shù)的同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)理論基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，必須在國家層面上給予高度重視和強(qiáng)力支持，只有這樣才能為可持續(xù)的自主創(chuàng)新提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

建立健全聯(lián)合保障機(jī)制，促進(jìn)軍民融合深度發(fā)展。對(duì)海洋環(huán)境保障來說，軍民融合發(fā)展既是國家戰(zhàn)略，也是必然要求和趨勢(shì)，這是海洋環(huán)境保障特點(diǎn)屬性所決定的，因此，必須以更高的目標(biāo)、更高的標(biāo)準(zhǔn)、更高的要求做好海洋環(huán)境保障軍民融合發(fā)展這篇大文章。一是要進(jìn)一步加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，充分考慮軍民需求與體制特點(diǎn)，從體系的高度和維度謀劃軍民融合的整體建設(shè)；二是要進(jìn)一步完善制度機(jī)制設(shè)計(jì)，以業(yè)務(wù)管理、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、資源共享等為切入點(diǎn)，開展全領(lǐng)域、全方位聯(lián)合保障機(jī)制建設(shè)，形成職責(zé)分明、高效運(yùn)行、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的軍民聯(lián)合保障長(zhǎng)效機(jī)制。