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(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)、面上項(xiàng)目等40余項(xiàng);發(fā)表SCI/EI論文160多篇，被引5000多次;撰寫(xiě)中英文專著3部，合著英文專著16部。

曾擔(dān)任全球海洋遙感學(xué)會(huì)主席、國(guó)際太平洋海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)會(huì)主席，均為首位中國(guó)學(xué)者主席;曾被聘為聯(lián)合國(guó)多個(gè)重大項(xiàng)目專家;獲國(guó)際海洋服務(wù)獎(jiǎng)、聯(lián)合國(guó)環(huán)境獎(jiǎng)—扎耶德獎(jiǎng)、全國(guó)創(chuàng)新?tīng)?zhēng)先獎(jiǎng)狀、廣東省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)等國(guó)際、國(guó)內(nèi)獎(jiǎng)項(xiàng)。

“美麗南海我愛(ài)你，我們世代生活的藍(lán)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(xué)家，以這首《南海之歌》表達(dá)自己對(duì)南海與祖國(guó)的深情與熱愛(ài)?，F(xiàn)為南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）教授、中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所廣東省海洋遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任的唐丹玲，長(zhǎng)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(quán)益研究，已取得多項(xiàng)創(chuàng)新成果。

她以海洋水色衛(wèi)星遙感為“媒介”，通過(guò)獲取的各種海洋要素信息，研究、監(jiān)測(cè)海洋生態(tài)發(fā)展，并對(duì)可能發(fā)生的災(zāi)害發(fā)出預(yù)警，為國(guó)家制定相關(guān)決策方案提供科學(xué)依據(jù)。

她關(guān)注南海，研究南海生態(tài)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以科學(xué)成果維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益，保障國(guó)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(shè)海洋強(qiáng)國(guó)，維護(hù)海洋權(quán)益，首先應(yīng)關(guān)心海洋、認(rèn)識(shí)海洋，保護(hù)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(jīng)走在前面。

以衛(wèi)星為“眼”，創(chuàng)“風(fēng)泵”理論

2002年5月15日，海洋一號(hào)A衛(wèi)星發(fā)射升空，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)海洋衛(wèi)星“零”的突破。

之后，2007年4月海洋一號(hào)B星，2018年9月海洋一號(hào)C衛(wèi)星，再到2020年6月海洋一號(hào)D衛(wèi)星踏上征程，我國(guó)海洋水色業(yè)務(wù)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)觀測(cè)。

中國(guó)航天人用了18年的時(shí)間，在海洋衛(wèi)星領(lǐng)域成功打造出以“海洋一號(hào)”系列衛(wèi)星命名的中國(guó)海洋水色觀測(cè)衛(wèi)星家族。這大幅提高了對(duì)全球海洋水色、海岸帶資源與生態(tài)環(huán)境的有效觀測(cè)能力，也為唐丹玲的海洋生態(tài)遙感研究帶來(lái)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(xué)、電子、計(jì)算機(jī)、航天等多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的交叉科學(xué)。簡(jiǎn)單來(lái)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(dòng)態(tài)觀察、監(jiān)測(cè)海洋生態(tài)變化。從微小的單細(xì)胞浮游植物到巨大的臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)，都是唐丹玲的研究觀測(cè)對(duì)象，而衛(wèi)星遙感技術(shù)與平臺(tái)就是她的“觸角”與“眼睛”。

從天上觀測(cè)海上肉眼都看不到的細(xì)胞，怎樣“看”呢？

“浮游植物體內(nèi)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(yáng)光照在浮游植物的葉綠素上，再經(jīng)過(guò)散射，就可以監(jiān)測(cè)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?！?/p>

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(guò)去沒(méi)有衛(wèi)星遙感的時(shí)候是難以做到的”。所以唐丹玲說(shuō)，海洋衛(wèi)星的出現(xiàn)，幫助他們將“大海的藍(lán)色與天空的藍(lán)色結(jié)合在了一起”。

早在上世紀(jì)90年代初，唐丹玲就利用衛(wèi)星遙感技術(shù)分析海洋衛(wèi)星資料，提出了“海洋藻華的風(fēng)調(diào)控機(jī)理”。

該理論成功揭示了風(fēng)在海洋藻華形成中的重要作用，評(píng)估了風(fēng)致藻華對(duì)于海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響， 形成了海洋藻華的“風(fēng)泵”調(diào)控理論體系。

這一理論對(duì)半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)的兩個(gè)經(jīng)典藻華形成理論“臨界深度理論”和“富營(yíng)養(yǎng)化”作了重要補(bǔ)充和發(fā)展，成為海洋藻華動(dòng)力假設(shè)的第3個(gè)理論。

在此基礎(chǔ)上，唐丹玲又深入分析了季風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)和臺(tái)風(fēng)風(fēng)泵的環(huán)境生態(tài)作用，逐步形成海洋“風(fēng)泵”概念與理論框架。

唐丹玲介紹，“風(fēng)泵”指風(fēng)（包括臺(tái)風(fēng)、季風(fēng)、局地強(qiáng)風(fēng)等）作用于海洋表面改變水體狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)的過(guò)程和作用?！帮L(fēng)泵”會(huì)產(chǎn)生一系列環(huán)境生態(tài)效應(yīng)，包括改變營(yíng)養(yǎng)鹽輸運(yùn)、促進(jìn)海洋生源要素循環(huán)、驅(qū)動(dòng)海洋初級(jí)生產(chǎn)、影響漁業(yè)資源等等。

唐丹玲發(fā)現(xiàn)風(fēng)速與風(fēng)向變化、風(fēng)與海岸線夾角均能顯著影響藻華的形成過(guò)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(guān)聯(lián)特征與機(jī)理。

這一研究成果受到學(xué)術(shù)界關(guān)注，被美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)AGU發(fā)文專題亮點(diǎn)評(píng)論和推薦：“該研究率先對(duì)藻華的形成和移動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了研究，這一機(jī)理將可以用于預(yù)測(cè)和跟蹤同類事件的生物化學(xué)影響。該研究有助于科學(xué)家更好地了解正日益普遍的世界性現(xiàn)象的成因”。

多年研究，唐丹玲團(tuán)隊(duì)把研究范圍拓展到臺(tái)風(fēng)災(zāi)害評(píng)估與應(yīng)急管理、漁業(yè)災(zāi)害檢測(cè)和預(yù)警信息等領(lǐng)域。

他們闡述了臺(tái)風(fēng)“風(fēng)泵”在環(huán)境變化中的能量轉(zhuǎn)換與傳遞作用。

他們發(fā)展了“臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致水體垂直混合和上升流引發(fā)海洋藻華”機(jī)理，闡明臺(tái)風(fēng)等極端事件通過(guò)影響海水輸運(yùn)、抽吸、攪拌、夾卷以及降雨與徑流等“風(fēng)泵”過(guò)程改變水域營(yíng)養(yǎng)鹽分布，影響CO2、DO等生態(tài)因子，調(diào)控藻華的形成演變，發(fā)展了風(fēng)影響海洋藻華機(jī)理模型。

他們還發(fā)展了臺(tái)風(fēng)的生態(tài)效應(yīng)指數(shù)等量化研究方法，揭示了臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致的藻華在南海寡營(yíng)養(yǎng)鹽海區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽輸運(yùn)與新生產(chǎn)力補(bǔ)充的作用與意義，全面深化了對(duì)臺(tái)風(fēng)生態(tài)效應(yīng)的認(rèn)識(shí)。

海洋“風(fēng)泵”理論是唐丹玲多年研究的核心。它像一條線，串聯(lián)起唐丹玲多年的科學(xué)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(tuán)隊(duì)在天氣尺度上不同大氣環(huán)流型對(duì)南海沿岸上層海洋生態(tài)環(huán)境的影響方面取得重要進(jìn)展。

研究揭示，天氣環(huán)流形勢(shì)變化通過(guò)調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)氐木值貧庀蠛退臈l件使得葉綠素a濃度呈現(xiàn)不同的時(shí)空變化，調(diào)控了局部地區(qū)初級(jí)生產(chǎn)力，加深了對(duì)海洋“風(fēng)泵”對(duì)于南海上層復(fù)雜的多時(shí)空尺度生態(tài)環(huán)境影響效應(yīng)的認(rèn)識(shí)。

該研究進(jìn)展豐富了海洋“風(fēng)泵”理論，也加深了我們對(duì)南海生態(tài)環(huán)境的認(rèn)知。

南海，這一我國(guó)海洋版圖中具有極大生態(tài)價(jià)值、資源價(jià)值與重要戰(zhàn)略地位的存在，是唐丹玲團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。對(duì)南海的海洋生態(tài)進(jìn)行研究、監(jiān)測(cè)與預(yù)警，是他們多年的堅(jiān)守。

自2003年加入中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所，唐丹玲便與這片蔚藍(lán)緊緊相連。

2018年3月，唐丹玲團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)通報(bào)》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(xué)地表征我國(guó)南海海疆國(guó)界線。

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

該一研究對(duì)解決南海問(wèn)題的國(guó)際質(zhì)疑、維護(hù)南海主權(quán)具有重大意義，為南海問(wèn)題提供了重要參考和策略選擇。

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

在這之后，唐丹玲團(tuán)隊(duì)與合作者一起，首次研究了全長(zhǎng)4000公里的南海U形海疆線的水深三維特征，并根據(jù)海底地形地質(zhì)特征將U形海疆線劃為5個(gè)區(qū)間，為南海U形線海洋環(huán)境的闡述方式和重點(diǎn)研究區(qū)域奠定基礎(chǔ)。研究還闡述了南海U形海疆線5個(gè)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(guò)統(tǒng)計(jì)近70年的臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)，得出南海U形線東北區(qū)的生態(tài)環(huán)境受臺(tái)風(fēng)“風(fēng)泵效應(yīng)”影響最大的結(jié)論。

多年研究中，唐丹玲還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了研究工具與方法的升級(jí)。他們建立了一套水深反演模型，包括自適應(yīng)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(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，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(nèi)的典型島礁光學(xué)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(duì)我國(guó)南海島礁的保護(hù)建設(shè)和島礁權(quán)益具有重要應(yīng)用價(jià)值。

此外，唐丹玲團(tuán)隊(duì)還曾多次向相關(guān)部門提交有關(guān)南海的建議，如“南海U形海疆國(guó)界線”稱謂建議、加強(qiáng)“南海U形海疆國(guó)界線”科學(xué)研究的建議等等。

唐丹玲堅(jiān)信，了解是保護(hù)的前提，對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的更深入認(rèn)識(shí)，會(huì)對(duì)維護(hù)我國(guó)海洋生態(tài)權(quán)益、發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、加強(qiáng)海洋管理產(chǎn)生更重要的戰(zhàn)略意義和實(shí)用價(jià)值。

錨定南海，科研護(hù)疆

2021年4月23日，“南海生態(tài)環(huán)境權(quán)益綜合研究”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組織的“南海生態(tài)環(huán)境科學(xué)考察U1航次”完成為期一個(gè)多月的南海科考，順利返航登陸。

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

作為項(xiàng)目首席科學(xué)家、航次負(fù)責(zé)人，唐丹玲介紹，本航次總共投放了28臺(tái)OBS設(shè)備和OBEM設(shè)備，多臺(tái)為自主研發(fā)設(shè)備，并首次實(shí)現(xiàn)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(shí)測(cè)的第一手資料，為產(chǎn)出高質(zhì)量科研成果奠定了基礎(chǔ)。

項(xiàng)目科學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)專家評(píng)審認(rèn)為，項(xiàng)目針對(duì)外交形勢(shì)變化的需求，對(duì)南海區(qū)域與周邊國(guó)家關(guān)系做了大量的調(diào)查和分析研究，同時(shí)基于初步取得的自然科學(xué)研究成果，提出了國(guó)家需要的南海相關(guān)應(yīng)對(duì)策略，為增加我國(guó)相關(guān)南海主權(quán)問(wèn)題的話語(yǔ)權(quán)做出貢獻(xiàn)，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(cè)設(shè)備，并運(yùn)用新方法新手段，為解決我國(guó)海洋科學(xué)研究中若干“卡脖子”的問(wèn)題做出了貢獻(xiàn)。

這也是“南海生態(tài)環(huán)境權(quán)益綜合研究”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組建以來(lái)的首次出海科考。

2020年6月，唐丹玲加入南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州），并領(lǐng)導(dǎo)組建“南海生態(tài)環(huán)境權(quán)益綜合研究U團(tuán)隊(duì)”。

“U團(tuán)隊(duì)”的命名即宣告了它的目標(biāo)與使命——研究南海U形海疆線斷面走廊的地質(zhì)構(gòu)造特性、鄰近海域的生物生態(tài)環(huán)境、海氣相互作用、地質(zhì)結(jié)構(gòu)演化構(gòu)造與油氣-水合物資源前景等，以填補(bǔ)相關(guān)區(qū)域自然科學(xué)研究的空缺。

創(chuàng)立以來(lái)，U團(tuán)隊(duì)始終致力于將歷史、法理和國(guó)際戰(zhàn)略的研究與南海的相關(guān)科學(xué)研究相結(jié)合，構(gòu)建基于南海U形線疆界劃分的海洋治理和開(kāi)發(fā)的科學(xué)新框架。他們重點(diǎn)關(guān)注臺(tái)風(fēng)的“風(fēng)泵”生態(tài)效應(yīng)，積極對(duì)南海U形線走廊開(kāi)展立體、系統(tǒng)的調(diào)查研究，期望為解決南海爭(zhēng)端、有效維護(hù)我國(guó)南海海洋權(quán)益提供新的、可靠的、關(guān)鍵的科學(xué)證據(jù)。

唐丹玲表示，未來(lái)，U團(tuán)隊(duì)仍將以衛(wèi)星為“眼”，勇敢南飛，以科研人獨(dú)有的方式守邊衛(wèi)疆。