基于海洋漁業(yè)發(fā)展的海洋科考船建造和應(yīng)用

劉永新 劉晃 徐琰斐

摘要：為提高我國海洋科考船的建造和應(yīng)用水平，促進(jìn)遠(yuǎn)洋和極地漁業(yè)發(fā)展，文章根據(jù)國內(nèi)外海洋科考船的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，分析我國海洋科考船在海洋漁業(yè)發(fā)展中存在的問題以及海洋科考船的發(fā)展趨勢，并提出相關(guān)建議。研究結(jié)果表明：國際海洋科考船發(fā)展早、數(shù)量多且裝備先進(jìn);我國海洋科考船發(fā)展較快，但仍需提升數(shù)量和技術(shù)，在建和研發(fā)船舶具有世界領(lǐng)先水平;在促進(jìn)海洋漁業(yè)發(fā)展方面，我國海洋科考船存在遠(yuǎn)洋和極地調(diào)查能力以及集成功能較弱的問題;基于海洋科考船在提高極地作業(yè)能力等方面的發(fā)展趨勢以及海洋漁業(yè)發(fā)展需求，我國海洋科考船的建造和應(yīng)用應(yīng)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)、技術(shù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)共享。

關(guān)鍵詞：海洋科考;漁業(yè)資源調(diào)查;遠(yuǎn)洋漁業(yè);極地資源;船舶技術(shù)

中圖分類號：U67481文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1005-9857（2019）02-0076-04

Construction and Application of Ocean Research Ship for the Development of Marine Fishery

LIU Yongxin 1，LIU Huang2，XU Yanfei2

（1Chinese Academy of Fishery Sciences，Beijing 100141，China;

2Fishery Machinery and Instrument Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Shanghai 200092，China）

Abstract： This paper analyzed the developing trend of marine research vessel and its existing problems in the development of marine fishery in China.Some potential suggestions were proposed on basis of the developing history and status in domestic and overseas marine research vessel.The aim included not only improving the construction and application level of marine research vessel but also promoting the development of overseas and polar fishery in China.The research results demonstrated that the international marine research vessel developed earlier，multiple quantity and equip advanced than those in China.With the rapid development of marine research vessel，China has possessed the leading level in building and developing ship.However，its quantity and technology still need to be promoted.In the aspect of accelerating the development of marine fishery，the main problems of marine research vessel in China were the weaker investigation ability at overseas and polar area as well as integrated function.On basis of the developing trend for improving operational capability of marine research vessel in polar region and meeting the needs of marine fisher，the construction and application of ocean research ship in China should strengthen the top design，technical application and data sharing.

Key words：Marine research，F(xiàn)ishery resource investigation，Overseas fishery，Polar resource，Ship technology

0引言

在耕地資源日益減少的形勢下，優(yōu)化近海漁業(yè)、拓展外海漁業(yè)和發(fā)展遠(yuǎn)洋漁業(yè)是保障我國糧食安全和海洋生態(tài)安全的必然選擇。隨著海洋漁業(yè)資源爭奪的愈演愈烈，遠(yuǎn)洋和極地已成為新一輪漁業(yè)資源開發(fā)利用的主戰(zhàn)場。以金槍魚和南極磷蝦等為代表的遠(yuǎn)洋和極地漁業(yè)資源備受關(guān)注，世界各國紛紛制定相應(yīng)的開發(fā)利用計(jì)劃。

優(yōu)良的科研平臺和硬件設(shè)施是在海洋漁業(yè)資源爭奪中占據(jù)優(yōu)勢地位的有力保障，其中海洋科考船是重要裝備之一。本研究根據(jù)國內(nèi)外海洋科考船的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，分析我國海洋科考船在海洋漁業(yè)發(fā)展中存在的問題以及海洋科考船的發(fā)展趨勢，并提出相關(guān)建議，以期為我國海洋科考船的建造和應(yīng)用提供借鑒，促進(jìn)遠(yuǎn)洋和極地漁業(yè)發(fā)展，提升我國負(fù)責(zé)任漁業(yè)大國形象和國際漁業(yè)話語權(quán)。

1國際海洋科考船

11發(fā)展歷史

國際海洋科考船的發(fā)展歷史可追溯到1950—1980年，先進(jìn)調(diào)查裝備的研發(fā)，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，顯著提升海洋科考船的作業(yè)能力和作業(yè)效率。與由老舊船舶改造而來的傳統(tǒng)調(diào)查船相比，新型海洋科考船在結(jié)構(gòu)、性能、裝備以及與專業(yè)設(shè)備的匹配性等方面均有大幅改進(jìn)，可稱之為“一期海洋科考船”。典型代表如6 000噸級“羅門諾索夫”號（前蘇聯(lián)于1959年建造）、3 400噸級“測量員”號（美國于1960年建造）和4 700噸級“太陽”號（德國于1977年建造）[1]。

1980年至今，隨著專業(yè)科考裝備的升級以及船舶電力推進(jìn)和動(dòng)力定位2大系統(tǒng)的迅速發(fā)展和普及，結(jié)合專業(yè)模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)化、操控系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大等，海洋科考船領(lǐng)域萌發(fā)新的設(shè)計(jì)思想和應(yīng)用前景，“二期海洋科考船”如雨后春筍般涌現(xiàn)。典型代表如18 000噸級“決心”號（美國于1984年改建）、3 600噸級“阿特蘭蒂斯 II”號（美國于1997年建造）、6 600噸級“為何不”號（法國于2005年建造）、6 000噸級“調(diào)查者”號（澳大利亞于2014年建造）和8 000噸級新“太陽”號（德國于2015年建造）。除常規(guī)的綜合調(diào)查功能外，適用于極地作業(yè)的專業(yè)化船舶也成為海洋科考船的研發(fā)重點(diǎn)，如6 300噸級“瑪麗亞·西碧拉·梅里安”號（德國于2006年建造）和“特列什尼科夫院士”號（俄羅斯于2012年建造）[2-4]。

12主要國家

發(fā)達(dá)國家對于海洋科考船的投資巨大，以確保其在全球海洋資源開發(fā)利用中的競爭優(yōu)勢。美國海洋科考船隊(duì)的裝備最先進(jìn)、船舶數(shù)量最多，共有各類海洋科考船242艘，其中國家海洋與大氣管理局（NOAA）有19艘，主要開展水文學(xué)、海洋學(xué)和漁業(yè)資源調(diào)查;2000年以來美國新建海洋科考船的噸位都超過2 000 t，并配備世界最先進(jìn)的資源聲像評估和環(huán)境探測等系統(tǒng)。

法國海洋研究院（IFREMER）擁有海洋科考船7艘，其中3艘可在近海區(qū)域作業(yè)，4艘可在大洋和過洋海域作業(yè);5艘配備深潛探測裝備，主要包括載人深潛器和遙控深潛器，最大探測深度為6 000 m。德國“瑪麗亞·西碧拉·梅里安”號海洋科考船能夠在全球各海域作業(yè)。歐盟在建65 000噸級“Aurora Borealis”號海洋科考船可在北冰洋海域常年巡航作業(yè)，且具備冰下鉆探能力。日本現(xiàn)有海洋科考船108艘，其中42艘為漁業(yè)科學(xué)調(diào)查船，主要在日本專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)和遠(yuǎn)洋等開展?jié)O業(yè)資源和環(huán)境調(diào)查。韓國現(xiàn)有海洋科考船16艘，其中12艘為漁業(yè)科學(xué)調(diào)查船，主要在韓國專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)和暫定措施水域等開展?jié)O業(yè)資源和環(huán)境調(diào)查。

2我國海洋科考船

我國海洋科考船發(fā)展較晚，但勢頭迅猛。在國防和科學(xué)研究的迫切需求下，我國不斷提高自主研發(fā)和設(shè)計(jì)能力，逐漸步入海洋科考船領(lǐng)域世界先進(jìn)國家行列。自我國首艘海洋科考船“金星”號于1957年改造完成后，代表性船舶不斷涌現(xiàn)，如“氣象1”號（1959年）、“東方紅”號（1965年）、“實(shí)踐”號和“向陽09”號（1969年）以及“科學(xué)一號”和“實(shí)驗(yàn)3”號（1980年）。

這一時(shí)期設(shè)計(jì)建造的海洋科考船雖可初步滿足海洋漁業(yè)資源等相關(guān)科學(xué)考察的需求，但劣勢也較突出，主要表現(xiàn)在4個(gè)方面。①由于降低噪音和減少震蕩的技術(shù)不完善，船舶噪聲較大，無法滿足聲學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究需求;②包括實(shí)驗(yàn)、測量和船用等設(shè)備在內(nèi)的整體配套設(shè)備較老舊，探測技術(shù)相對滯后，探測廣度和深度都較有限，無法實(shí)現(xiàn)多學(xué)科聯(lián)合科考;③海上作業(yè)獲取數(shù)據(jù)的分析和實(shí)時(shí)傳輸能力不足，缺乏對發(fā)現(xiàn)狀況的處理和追蹤能力，與陸地實(shí)驗(yàn)室無法同步，導(dǎo)致科考效率較低;④船舶航行速度快但油耗較高，且運(yùn)行、維護(hù)和管理支出較大，不符合現(xiàn)代海洋科考船低成本和高技術(shù)的發(fā)展方向。隨著配套裝備的升級和完善，我國海洋科考的規(guī)模、范圍和精度都有大幅提升，老舊船舶瀕臨退役或改造[5]。

1985—2000年，我國海洋科考船的代表性船舶包括“東方紅2”號、“大洋一號”和“雪龍”號，促進(jìn)我國在遠(yuǎn)洋和極地開展大規(guī)模調(diào)查研究，顯著提升我國在國際海域開展科學(xué)考察的能力和水平，但船舶數(shù)量仍較少，無法滿足漁業(yè)等海洋資源的調(diào)查需求。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國海洋科考船快速發(fā)展，陸續(xù)建造“實(shí)驗(yàn)一號”“海洋六號”“科學(xué)”號、“向陽紅10”號、“向陽紅03”號、“向陽紅01”號、“張謇”號和“嘉庚”號等一批裝備精良的海洋科考船。目前自然資源部、中國科學(xué)院、教育部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等均在建和研發(fā)世界領(lǐng)先的海洋科考船，將為我國海洋科考船注入新的活力[6]。

3我國海洋科考船在海洋漁業(yè)發(fā)展中存在的問題

目前我國已擁有多艘海洋科考船，但主要針對海洋地球物理、海洋地質(zhì)、海洋大氣環(huán)境、物理海洋和海洋化學(xué)等方向開展科考工作，僅有“北斗”號、“南鋒”號和“淞航”號3艘具備漁業(yè)資源科考能力。其中，“北斗”號和“南鋒”號均為1 000噸級，主要用于我國近海和專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)調(diào)查，且“北斗”號船齡已超過30年，瀕臨退役;“淞航”號為3 000噸級，但以遠(yuǎn)洋調(diào)查為主，同時(shí)承擔(dān)繁重的教學(xué)和實(shí)習(xí)任務(wù)。擬建或在建海洋科考船中，“北斗2”號和“東方”號同為3 000噸級海洋綜合調(diào)查船，兼具近海和遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源調(diào)查能力。其中，“北斗2”號是“北斗”號的替代船，以黃、渤海調(diào)查為主，兼顧遠(yuǎn)洋調(diào)查;“東方”號兼顧東海和遠(yuǎn)洋調(diào)查。目前我國遠(yuǎn)洋漁業(yè)已遍及全球各大洋以及40余個(gè)國家的專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)，僅有的2艘“兼職”海洋科考船難以滿足日益增長的遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源科考需求。

極地路途遙遠(yuǎn)且氣候惡劣，對海洋科考船的續(xù)航能力、高海況航行能力和作業(yè)能力要求非常高。尤其是海冰（包括浮冰和冰山）長時(shí)間和大范圍存在，極大程度地限制海洋科考船作業(yè)的航次、季節(jié)、海域和范圍。我國現(xiàn)有、擬建或在建的，可用于遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源調(diào)查的海洋科考船都不具備相應(yīng)的破冰能力和續(xù)航能力。

此外，漁業(yè)資源科考具有特殊性和專一性，而我國現(xiàn)有海洋科考船的集成功能較弱。因此，建造集調(diào)查、探捕、觀測、實(shí)驗(yàn)、冷凍、加工和遙感等技術(shù)手段于一體，具有先進(jìn)裝備和能力，可承擔(dān)遠(yuǎn)洋和極地漁業(yè)多學(xué)科任務(wù)的海洋科考船迫在眉睫，有利于維護(hù)我國海洋漁業(yè)權(quán)益。

4海洋科考船的發(fā)展趨勢

隨著海洋資源爭奪的白熱化，發(fā)達(dá)國家正抓緊建造裝備更加優(yōu)良和作業(yè)更加高效的海洋科考船，其設(shè)計(jì)理念和性能特點(diǎn)主要表現(xiàn)在3個(gè)方面[7]。

41提高極地作業(yè)能力

根據(jù)目前世界最先進(jìn)的海洋科考船設(shè)計(jì)方案，極地海域逐漸成為熱點(diǎn)作業(yè)區(qū)域，提高抗冰或破冰能力是海洋科考船研發(fā)的重點(diǎn)目標(biāo)。極地海域具有豐富資源，但大部分仍未被開發(fā)利用。在全球氣候變暖的大環(huán)境下，極地冰雪逐漸融化，其資源的合理開發(fā)和高效利用成為各國關(guān)注的焦點(diǎn)。面對極地極端惡劣和復(fù)雜的自然環(huán)境，確保船舶平穩(wěn)航行并正常開展科考活動(dòng)是海洋科考船的發(fā)展方向。

42船舶大型化、控制集成化和網(wǎng)絡(luò)化

先進(jìn)海洋科考船正向擴(kuò)大船體、提升航海和跨洋區(qū)調(diào)查能力以及適應(yīng)多種調(diào)查環(huán)境等方向發(fā)展。船舶大型化可增強(qiáng)船體的穩(wěn)定性，增加調(diào)查和實(shí)驗(yàn)空間，提高空間利用效率和裝載能力，為海洋科考船承擔(dān)綜合調(diào)查任務(wù)提供基礎(chǔ)。

控制集成化是先進(jìn)海洋科考船的特征之一。船體和設(shè)備控制集成，可具有良好的操縱和動(dòng)力定位性能，使船舶航行與調(diào)查協(xié)調(diào)配合。此外，控制集成化可降低船員數(shù)量和空間需求，將更多的船上空間留給科研人員和儀器設(shè)備，提高調(diào)查研究能力。

先進(jìn)海洋科考船配備全船網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)立中心控制平臺，負(fù)責(zé)集成整個(gè)船體的智能網(wǎng)絡(luò)，借助衛(wèi)星通信設(shè)備，與陸基實(shí)驗(yàn)站和其他海洋科考船組建系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)船舶位置信息和海上科考數(shù)據(jù)的雙向?qū)崟r(shí)傳輸。部分海洋科考船針對調(diào)查研究需求，構(gòu)建船載數(shù)據(jù)工作站，在第一時(shí)間集中處理和分析調(diào)查數(shù)據(jù)，并生成初步調(diào)查報(bào)告，提高科考工作成效。

43船載設(shè)備多樣化、趨同化和自動(dòng)化

先進(jìn)海洋科考船配置多種資源調(diào)查、聲學(xué)評估、理化環(huán)境監(jiān)測和衛(wèi)星遙感接收設(shè)備，如探魚儀、多波束聲學(xué)探測系統(tǒng)、CTD和ADCP 等，具備漁業(yè)資源探捕和海洋理化監(jiān)測等多種功能。同時(shí)搭載聲學(xué)評估實(shí)驗(yàn)室、理化實(shí)驗(yàn)室和生物實(shí)驗(yàn)室等綜合研究實(shí)驗(yàn)室，從單一的資源研究向綜合研究轉(zhuǎn)變。

各國海洋科考船在同類儀器設(shè)備的選擇上趨向于同一品牌甚至同一型號。隨著國際合作調(diào)查的深入，研究單位之間和調(diào)查任務(wù)承擔(dān)國之間的數(shù)據(jù)交換愈發(fā)頻繁，設(shè)備趨同化有利于統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)和處理方式，增強(qiáng)數(shù)據(jù)和結(jié)果之間的可比性，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值。

海洋科考儀器設(shè)備已大部分實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，如走航式水文記錄儀和ADCP多普勒聲學(xué)測流儀等。設(shè)備自動(dòng)化與船舶控制集成化和網(wǎng)絡(luò)化相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)調(diào)查采樣自動(dòng)進(jìn)行，測量數(shù)據(jù)與船舶位置、水深和運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)同時(shí)獲取，現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)質(zhì)量和采集速度明顯提高，降低人工操作誤差幾率，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和精確度。

5海洋科考船推動(dòng)海洋漁業(yè)發(fā)展的建議

51強(qiáng)化需求調(diào)研，做好頂層設(shè)計(jì)

開展深入調(diào)研，提出量化需求，指導(dǎo)海洋科考船的設(shè)計(jì)和建造。重點(diǎn)研討新建海洋科考船是否滿足遠(yuǎn)洋和極地漁業(yè)發(fā)展的需求以及調(diào)查能力是否過剩等問題。隨著極地資源寶庫漸露真容，發(fā)達(dá)國家在海洋科考船建造和船載設(shè)備配置方面投入巨額資金。目前我國尚無專業(yè)化極地漁業(yè)資源科考船，亟須加大研發(fā)力度，建造續(xù)航能力和冰區(qū)作業(yè)能力更優(yōu)的專業(yè)船舶，搶占戰(zhàn)略資源開發(fā)利用和長遠(yuǎn)權(quán)益的制高點(diǎn)。

52加強(qiáng)科研創(chuàng)新，推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用

極地科考船的關(guān)鍵核心技術(shù)包括冰水動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)解析、海冰力學(xué)特性分析以及冰載荷精準(zhǔn)預(yù)報(bào)等，只有明確認(rèn)知現(xiàn)象背后的力學(xué)原理和物理運(yùn)動(dòng)過程，才能為船舶的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。我國應(yīng)加快冰水池建設(shè)，滿足新型極地科考船模擬實(shí)驗(yàn)的需求;提高船舶破冰能力，同時(shí)在電力推進(jìn)、柴電混推、LNG和低溫止裂鋼“四新技術(shù)”領(lǐng)域開展深入研究和應(yīng)用，提高船舶安全和環(huán)保系數(shù)，打破主流技術(shù)的國外壟斷。

53建設(shè)“國家漁圖”，共享數(shù)據(jù)資源

以信息化需求為抓手，以基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為依托，以“智慧海洋”工程為基點(diǎn)，推進(jìn)“國家漁圖”建設(shè);重點(diǎn)依托我國眾多船舶，尤其是海洋科考船、資源調(diào)查船和遠(yuǎn)洋漁船等，通過裝載智能海洋信息感知系統(tǒng)，組建全海域布局的漁業(yè)資源信息網(wǎng)，構(gòu)建智能海洋漁業(yè)系統(tǒng)，提升資源管控能力，推動(dòng)數(shù)字化信息技術(shù)等在海洋漁業(yè)生產(chǎn)和管理中的研究和應(yīng)用，為掌握全球海洋漁業(yè)資源分布提供有力的數(shù)據(jù)支撐。通過海洋科考活動(dòng)獲取全球海洋漁業(yè)資源數(shù)據(jù)，建立基于物種、棲息地和生態(tài)環(huán)境等多層面的信息查詢、展示和分析系統(tǒng)，并面向社會和相關(guān)行業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。

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