海洋科研的“國之重器”

王哲

過去一年，青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室在深遠(yuǎn)海研究、極地極端環(huán)境與戰(zhàn)略性資源調(diào)查等領(lǐng)域取得了多項(xiàng)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(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室更是我國提升海洋科學(xué)與技術(shù)自主創(chuàng)新能力、引領(lǐng)我國海洋科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的重要協(xié)同創(chuàng)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(shí)驗(yàn)室已步入世界同領(lǐng)域先進(jìn)行列”在山東省政府報(bào)告中被提及。

海洋國家實(shí)驗(yàn)室到底牛在哪兒？本刊記者從海洋國家實(shí)驗(yàn)室了解到，過去一年，海洋國家實(shí)驗(yàn)室在深遠(yuǎn)海研究、極地極端環(huán)境與戰(zhàn)略性資源調(diào)查等領(lǐng)域取得了多項(xiàng)重大科研成果，并取得多個世界第一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，海洋國家實(shí)驗(yàn)室2016年共發(fā)表論文1465篇，在SCI雜志發(fā)表論文1030篇，其中在國際知名《自然》《科學(xué)》系列等期刊發(fā)表論文39篇，超過諸多國際著名海洋研究所同期發(fā)表的論文數(shù)。

從跟蹤國際先進(jìn)水平向引領(lǐng)世界海洋創(chuàng)新轉(zhuǎn)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(chuàng)新和“走出去”步伐，提升中國海洋科技國際話語權(quán)。

引領(lǐng)世界海洋科技創(chuàng)新

青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室于2013年獲批試點(diǎn)運(yùn)行，2015年10月開園啟用。項(xiàng)目坐落于青島即墨鰲山衛(wèi)，目前已成立海洋動力過程與氣候、海洋生物學(xué)與生物技術(shù)、區(qū)域海洋動力學(xué)與數(shù)值模擬、海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程、海洋礦產(chǎn)資源評價(jià)與探測技術(shù)、海洋藥物與生物制品、海洋地質(zhì)過程與環(huán)境、海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)8個功能實(shí)驗(yàn)室。

在深遠(yuǎn)海研究、極地極端環(huán)境與戰(zhàn)略性資源調(diào)查領(lǐng)域，海洋國家實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越。海洋動力過程與氣候功能實(shí)驗(yàn)室田紀(jì)偉教授團(tuán)隊(duì)利用“東方紅2號”科學(xué)考察船赴馬里亞納海溝科考，通過自主研發(fā)的海洋儀器裝備獲得了第一手深淵觀測資料，填補(bǔ)了多項(xiàng)空白，標(biāo)志著海洋國家實(shí)驗(yàn)室“萬米深海行動計(jì)劃”的正式啟動。

此外，由海洋國家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室主任、國家海洋局第一海洋研究所研究員石學(xué)法擔(dān)任中方首席科學(xué)家的首次中俄北極聯(lián)合科學(xué)考察也順利完成，填補(bǔ)了我國在北極陸架資料的空白，也促使我國深遠(yuǎn)?？萍紕?chuàng)新能力從“跟蹤國際先進(jìn)水平”向“引領(lǐng)世界深?？茖W(xué)創(chuàng)新”轉(zhuǎn)變。

為了拓展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)空間，海洋國家實(shí)驗(yàn)室與中國水產(chǎn)科學(xué)研究院共同發(fā)起成立深藍(lán)漁業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟，并在各部委、省市的支持下，設(shè)立“問海計(jì)劃”專項(xiàng)，研發(fā)智能潛標(biāo)、智能浮標(biāo)等一批海洋觀測核心技術(shù)與設(shè)備；成功實(shí)施了“萬米深海行動計(jì)劃”和“黃、東海綜合調(diào)查共享航次”計(jì)劃，整合了16條科考船的航次資源，促進(jìn)儀器設(shè)備和調(diào)查資料資源的高效共享，推進(jìn)深遠(yuǎn)?？茖W(xué)考察船隊(duì)共享平臺建設(shè)。據(jù)了解，2017年將有7艘科考船14個航次可共享，共享船時(shí)共計(jì)超過300天，工作海區(qū)覆蓋渤海、黃海、東海、南海和西太平洋海域。

海洋國家實(shí)驗(yàn)室去年年底啟用了高性能科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)仿真平臺，它的計(jì)算能力達(dá)到每秒2600萬億次，是目前國際海洋科研領(lǐng)域最快的超算系統(tǒng)。更好地認(rèn)識、經(jīng)略海洋需要各海洋科研院所打破各自封閉狀態(tài)、共享海洋數(shù)據(jù)。海洋國家實(shí)驗(yàn)室啟動海洋數(shù)據(jù)共享平臺，向全球同行推出首批專業(yè)領(lǐng)域共享數(shù)據(jù)。依托最強(qiáng)超算系統(tǒng)、海洋數(shù)據(jù)共享平臺、“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器、“向陽紅01”科考船、“科學(xué)號”科考船等一批“海洋重器”，海洋國家實(shí)驗(yàn)室正打造全國有影響力的海洋資源共享平臺。據(jù)中國科學(xué)院院士、海洋國家實(shí)驗(yàn)室主任吳立新透露，海洋國家實(shí)驗(yàn)室正在與中國地質(zhì)調(diào)查局、青島市人民政府聯(lián)合推進(jìn)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(fā)展海洋科技、開發(fā)海洋資源是解決人口增長、資源短缺、環(huán)境惡化等世界難題的必然選擇。海洋國家實(shí)驗(yàn)室去年發(fā)起的“構(gòu)建海洋觀測和研究伙伴關(guān)系”倡議，獲得全球20個國家和地區(qū)海洋院所的響應(yīng)?！皷|亞海洋合作平臺”也永久落戶青島，中國將與東亞各國發(fā)展海洋合作伙伴關(guān)系，建立東亞海洋合作機(jī)制。

發(fā)揮“國字號”海洋機(jī)構(gòu)聚集的優(yōu)勢，借助東亞海洋合作平臺、海洋國家實(shí)驗(yàn)室、國家深?；氐葎?chuàng)新平臺，青島正加快“走出去”步伐。海洋國家實(shí)驗(yàn)室已與澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研發(fā)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(yùn)行以來，海洋國家實(shí)驗(yàn)室已取得諸多重要科研成果，成為我國國家實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的范本。

據(jù)吳立新介紹，海洋國家實(shí)驗(yàn)室自運(yùn)行以來，科研工作成就斐然。其中，海洋國家實(shí)驗(yàn)室科研人員在透明西太平洋認(rèn)知體系方面取得重大突破。

同時(shí)，海洋國家實(shí)驗(yàn)室的區(qū)域海洋動力學(xué)與數(shù)值模擬功能實(shí)驗(yàn)室與清華大學(xué)和國家超級計(jì)算無錫中心等合作，突破了若干關(guān)鍵技術(shù)，基于我國自主知識產(chǎn)權(quán)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(shù)值模式大規(guī)模高效并行計(jì)算技術(shù)上取得重大突破。海洋數(shù)值模式計(jì)算速度達(dá)每秒45.43千萬億次，該成果入圍2016年計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域最高獎“戈登貝爾獎”的候選。

2016年，海洋國家實(shí)驗(yàn)室完成了對世界上最大規(guī)模的區(qū)域海洋潛標(biāo)觀測網(wǎng)——南海潛標(biāo)觀測網(wǎng)的維護(hù)及擴(kuò)充，并在國際上首次實(shí)現(xiàn)了對南海深海盆的全面覆蓋及完整監(jiān)測。截至目前，由田紀(jì)偉教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)已在南海成功布放系列深海長期觀測潛標(biāo)259套次，成功率達(dá)到100%，該作業(yè)完成水平國際罕見。

科研人員還在海洋生物基因組學(xué)關(guān)鍵技術(shù)方面取得了新進(jìn)展，全基因組SNP分型技術(shù)是解析全基因組范圍內(nèi)遺傳變異與性狀關(guān)系的核心技術(shù)，海洋國家實(shí)驗(yàn)室成功研發(fā)了串聯(lián)標(biāo)簽測序技術(shù)，使得簡并基因組分析成本大大降低，首次實(shí)現(xiàn)了全基因組SNP分型和DNA甲基化的同步聯(lián)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(yè)的顯著負(fù)面影響，政府間國際組織南極海洋生物資源養(yǎng)護(hù)委員會（CCAMLR）正針對南極磷蝦漁業(yè)構(gòu)建“反饋式管理”體系，其中來自漁船的聲學(xué)探測數(shù)據(jù)是該體系的重要組成部分。海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程功能實(shí)驗(yàn)室的科研人員，針對漁船聲學(xué)數(shù)據(jù)中普遍存在的噪聲問題，建立了一種強(qiáng)干擾噪聲消除方法及其運(yùn)行算法，并依托漁業(yè)聲學(xué)數(shù)據(jù)后處理商用軟件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。

海洋藥用生物資源是開發(fā)防治重大疑難疾病新藥的戰(zhàn)略性資源。2016年，海洋國家實(shí)驗(yàn)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(yuǎn)海樣品，得到了200余株深遠(yuǎn)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(dǎo)化合物研究也取得新發(fā)現(xiàn)，從海綿來源放線菌中發(fā)現(xiàn)的新型硫橋二聚吡喃萘醌結(jié)構(gòu)，對耐藥的人乳腺癌細(xì)胞具有較好的抑制作用；從紅樹林來源真菌Neosartorya udagawae中發(fā)現(xiàn)新骨架生物堿neosartoryadins A和B，不但具有新穎的骨架結(jié)構(gòu)，還表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗甲型流感H1N1病毒的活性，為新型海洋藥物的發(fā)現(xiàn)提供了新穎的模板結(jié)構(gòu)。

環(huán)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(gòu)造最為活躍、海陸相互作用最為強(qiáng)烈、物質(zhì)和能量交換最強(qiáng)的區(qū)域，對東亞氣候環(huán)境影響顯著。2016年，海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室同俄羅斯、泰國、馬來西亞進(jìn)行了海洋地質(zhì)聯(lián)合調(diào)查研究，在以往合作研究基礎(chǔ)上，開展了北起白令海、鄂霍次克海、日本海，南到安達(dá)曼海、蘇門答臘外海和孟加拉灣等廣闊海域的調(diào)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(tǒng)擁有這一廣闊海區(qū)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(gòu)造實(shí)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(fā)現(xiàn)兩個淺層水合物礦體；而針對粉砂質(zhì)黏土水合物儲層，創(chuàng)新研究出了水合物試采完井防砂、測試和儲層改造等技術(shù)，研究成果對建立我國海域天然氣水合物成藏理論、推進(jìn)海域天然氣水合物勘查試采進(jìn)程具有重要作用。

過去這一年，海洋國家實(shí)驗(yàn)室在南大西洋中脊熱液活動研究也取得了新進(jìn)展。據(jù)科研人員介紹，我國已在南大西洋中脊發(fā)現(xiàn)十余處熱液活動區(qū)，成為目前世界上在南大西洋發(fā)現(xiàn)熱液硫化物區(qū)最多、調(diào)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(fā)的大規(guī)模赤潮、綠潮和水母等生態(tài)災(zāi)害發(fā)生機(jī)理、形成機(jī)制，在近海生態(tài)安全保障技術(shù)方面取得新進(jìn)展；研究了南黃海綠潮的發(fā)生機(jī)理和成災(zāi)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(jìn)行了初步驗(yàn)證，針對年度綠潮發(fā)展態(tài)勢和防控對策，多次向青島市政府提供報(bào)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(yīng)急處置工作。