作者:廖洋 来源:中国科学报 发布时间:2023/10/25 17:39:46
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“中国方案”助力全球海洋治理

 

近日,联合国“海洋科学促进可持续发展十年”(简称“海洋十年”)海洋与气候协作中心国际启动大会在青岛召开,来自联合国相关机构、自然资源部、山东省和青岛市以及近30个国家100余家单位的300余名专家与代表参会,共同见证了我国唯一联合国“海洋十年”协作中心正式启动。

会上,联合国教科文组织政府间海洋学委员会(简称海委会)批准并推荐发布了2项国际前沿科技成果,即浪致混合理论和新一代全球导航卫星系统(GNSS)海洋表层漂流浮标。该两项成果是“海洋十年”海洋与气候协作中心联合其负责协调的海洋与气候无缝预测系统(OSF)大科学计划,为联合国“海洋十年”提供的高质量公共服务产品,是我国海洋科研工作者向世界贡献的“中国方案”。

“中国方案”走进联合国

“我国海洋与气候预测以科技原创实现了从国际‘跟跑’到‘并跑’再到‘领跑’,这是多少代‘海洋人’的努力。”欧洲科学院院士、自然资源部第一海洋研究所研究员乔方利说。

海洋模式是进行海洋环境模拟与气候预测的核心。但海洋与气候精确预测预报,一直是世界科学难题。

20世纪60年代,美国海洋学家研发了世界上第一个海洋环流模式。经过半个多世纪发展,海洋环流模式已经从最初的简化模型发展成为运算速度更快、时空分辨率更高、物理过程更加完备的超高自由度数值模式。但海洋环流模式依然存在巨大的共性模拟偏差,突出表现在对上层海洋过程的模拟能力不足,直接影响天气预报和气候预测的精度。

因此,减小海洋环流模式的上层海洋模拟偏差,是海洋与气候预测预报的国际科学前沿与长期的技术难点。上层海洋模拟不准确的根本原因,在于海洋环流模式缺乏对海洋湍流问题的精准表达。诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼将湍流称为“经典物理学中最后一个尚未解决的重大科学难题”。在海洋湍流领域,国内外科学家一直缺乏对上层海洋湍流能量来源的认知。

为解决这一科学难题,乔方利团队在国际上原创建立了浪致混合理论,被国际社会称为“乔理论”。该理论在中国、美国、瑞典、德国、法国、澳大利亚等国家的若干海洋模式研发机构得到了应用,均大幅度降低了模式的误差。

在联合国“海洋十年”海洋与气候协作中心国际启动大会上,海委会发布了《模式方案最佳实践——提升海洋与气候模式精度:浪致混合理论》方案,作为“海洋十年”最佳实践系列的重要成果,供全球用户使用。这是我国提出的数值模式方案首次以联合国报告的形式呈现给世界,彰显了我国在海洋与气候模式研发领域的重大科技突破,表明我国在这一全球海洋治理的核心科技领域从参与走向引领。

创新支撑全球海洋观测

科学认识海洋,主要有两个手段:一是利用海洋模式开展模拟预测,二是直接通过浮标、卫星等手段开展观测。对于后者而言,最大的优点是相对准确,但观测成本高昂,实施大范围现场观测仍是一个难题。

纵观海洋观测发展的历程,自1872年英国“挑战者”号开始首次环球科考以来,海洋调查船长期是海洋观测的主力军。之后,全球海洋观测经历了三次革命:1978年美国发射海洋水色卫星将海洋观测从系列单点推广到面,完成了第一次革命;由于1982、1983年超强厄尔尼诺对全球气候带来巨大影响,美国牵头联合包括我国在内的若干国家推动“热带海洋和全球大气”国际大科学计划,建立了业务化运行至今的热带海洋浮标阵列,开启了第二次海洋观测革命;21世纪初,美国引领发起了全球“地转海洋学实时观测阵”观测计划,这是第三次观测革命。

本次会议,乔方利团队研制的新型海洋漂流浮标正式发布。

从测量能力上看,该浮标最高可每十分钟获取一次波浪、海流、温盐等信息,经过解算压缩后可直接通过北斗卫星发回地面数据中心。该浮标的现场测量精度与目前国际通用的昂贵测量设备相当。从经济角度看,该浮标在降低成本方面的技术创新尤为重要,观测成本大幅降低,大约只有国际通用观测设备的4%。

该浮标的研制获得了联合国“海洋十年”海洋与气候无缝预测大科学计划的支持。

期待中国海洋科技再次突破

“我参加海外工作是在20世纪60年代。那时候,海洋领域几乎听不到‘中国声音’。但现在,中国海洋事业突飞猛进,比如青岛研发的 GNSS浮标将在全球推广,这意味着我们在一些海洋领域开始起带头作用。”美国工程院院士、中国工程院外籍院士黄锷期待,“在海洋领域,中国能再次取得突破”。

在联合国“海洋十年”海洋与气候协作中心国际启动大会上,亚太经合组织区域海洋微塑料污染与控制政策研讨会、“金砖国家海洋预测模式的改进与示范应用”国际合作项目第一次线下会议等平行论坛召开,参与全球海洋治理,中国的影响越来越大。5个 APEC经济体共40余位代表探讨了海洋微塑料的区域性治理途径等,为深度参与海洋微塑料污染防治和全球海洋微塑料治理提供科学支撑。

会议同期举行了联合国“海洋十年”OSF大科学计划第一次全体大会。大会重点工作之一就是培养世界青年学者在海洋科技与海洋治理领域的先进知识与理念。 金砖国家海洋预报模式的改进与示范应用国际合作项目第一次线下会议作为平行论坛同期举行。

会议期间,中国海洋发展基金会副理事长兼秘书长潘新春与联合国教科文组织政府间海洋学委员会海洋政策和区域协调科负责人朱利安·巴尔比埃进行座谈交流,双方围绕联合国“海洋十年”计划行动、全球海洋治理和海洋空间规划等开展务实合作深入交换意见。

“在深度参与联合国“海洋十年”的进程中,我国科学家通过开展广泛且深入的海洋科技国际合作,瞄准甚至引领海洋科技国际前沿,而且有能力为世界各利益攸关方提供高水平公共服务产品。”乔方利表示。




 
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