中日海洋環境領域研究合作與展望

劉陽，田永軍，于佳，王欣，周少丹，単谷，伊藤進一

( 1.中國海洋大學 水產學院，山東 青島 266003；2.科學技術部國外人才研究中心，北京 100038；3.日本科學技術振興機構，日本 東京 102-8666；4.東京大學 大氣海洋研究所，日本 東京 277-8564)

由科技部外國專家服務司與日本科學技術振興機構（JST）櫻花科技計劃推進本部聯合主辦，科學技術部國外人才研究中心、中國海洋大學承辦的“2020-2021年中日高層次科學家研討交流活動（海洋環境）”于2021年7月2日以“線上+線下”方式在青島院士港舉辦。本次活動圍繞氣候與海洋環境變化、海洋漁業生物資源保護、海洋微塑料等主題，來自中日兩國20余所知名高校和科研院所的29名科學家分別作了專題報告和圓桌討論，逾1.07萬人次在線參與。本次交流活動旨在加強中日科技界，特別是海洋環境前沿領域的高層次合作與交流，為該領域的發展和交流集聚人才力量，對應對全球范圍內氣候與海洋環境的日益變化作出貢獻。

1 中日科學家共同關注海洋環境的科學前沿問題

本次交流活動結合海洋生態環境、物理海洋、海洋化學、海洋氣象、漁業資源、衛星遙感等多學科交叉研究，針對當前全球海洋環境面臨的熱點科學問題進行了深入探討。與會專家結合對氣候變化具有積極影響的3種海洋固碳生物機制（Biological Carbon Pump,BCP; Carbonate Counter Pump,CCP; Microbial Carbon Pump,MCP）[1]，倡導在富營養化、酸化和缺氧的水域將這3種機制結合起來開發陸海一體化的生態固碳工程，形成綠色能源驅動的人工上升流生物修復，實現全面的海洋負碳排放[2]。在應對氣候和海洋環境變化問題時，除了利用和開發可再生能源，也應該關注天然氣等不可再生能源對海洋環境的影響[3]。日本周圍海域呈現海洋酸化和變暖現象，西北太平洋海域酸化趨勢與海表環流和大氣CO2增速的變動有關[4]，因此，監測大洋中CO2和氧含量非常重要[5]。人為影響的氮沉降對海洋生態系統產生重大影響，未來北太平洋的氮沉降會與酸性物質結合產生更易溶的滯留污染物[6]。海洋酸化、海洋變暖和富營養化等多重壓力對海岸帶生態系統的影響加劇，因此，減少人類制造的碳排放是緩解這些壓力的重要途徑之一[7]。

在氣候變化和人類活動的共同影響下，海洋環境與物理、生物地球化學之間的聯系會發生前所未有的變化[8]。太平洋年代際振蕩（Pacific Decadal Oscillation,PDO）通常被認為是北太平洋氣候年代際變動的主要模態，最新的研究表明大西洋多年代際振蕩（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）可以調節西北太平洋黑潮鋒面和表層水溫的年代際變動，并進一步影響西北太平洋上層熱含量和漁獲量[9]。PDO和北太平洋環流振蕩（North Pacific Gyre Oscillation,NPGO）是影響整個北太平洋流域營養鹽和溶解無機碳濃度變化的主要氣候模態，進而影響生物量的季節性變動，北太平洋磷酸鹽和硅酸鹽的平均值隨全球變暖呈下降趨勢，而硝酸鹽的變化趨勢則不明顯[10]。

漁業和水產養殖業在全球糧食安全中發揮著越來越重要的作用，然而，氣候變化和人類活動所引起的海洋環境變化使水產資源的可持續利用面臨巨大挑戰[11]。探究氣候變化引起的海洋生物變化模式，對制定基于生態系統的漁業管理策略具有重要意義[12]。氣候變化引起的物種分布與豐度變動也給漁業管理制度帶來了從局部到全球規模的挑戰，未來監管區和管轄區之間的合作將成為推動發展的關鍵因素[13]。面對全球尺度的氣候變化，漁業資源變化是在一個相對精細的空間尺度上，如何匹配這兩種不同的空間尺度也是我們未來研究的一大挑戰[14]。氣候變化對魚類的洄游分布和生態系統影響顯著[15]，魚類早期生活史研究對探究漁業資源變動機制尤其重要[16]。海草床、紅樹林、珊瑚礁生態系統在海洋中具有重要的生態作用，在氣候變化背景下，建立生態系統保護措施與社會協調適應機制對海洋資源的可持續利用管理十分重要[17]。

海洋微塑料污染對魚類、蟹類等海洋生物的早期發育產生不利影響，擾亂其種群動態和物種間的相互作用，會對漁業資源和社會經濟產生不利影響[18]。通過集成世界海洋中上層的8 218個微塑料樣品而建立的微塑料豐度數據集，結合數值建模方法，為探究微塑料的時空分布及其影響提供了重要數據支撐[19]。未來可以通過雙邊和多邊合作為海洋微塑料對全球生態系統影響進行風險評估和提供解決方案[20]。

地球系統模式是定量描述氣候系統的數值模型，也是理解和預測氣候變化的重要工具[21]。在預測未來波浪的全球氣候模型中，應該加入風等相關數據，并使用集合數據來減少模型的不確定性[22]。從基于衛星遙感數據的長期監測來看，臺風“風泵”可以改變海洋中的營養鹽輸運，促進海洋初級生產的發展，從而影響漁業資源的變動,對海洋環境生態效應產生重要影響[23]。加強對氣候變化和海洋環境監測十分重要，對漁業資源產卵場的評估不應只使用海表環境因子，也應對各水層尤其是海洋底部進行監測[24]。

2 中日海洋環境領域合作機遇

如今，海洋生態環境問題日趨嚴重，海洋微塑料、珊瑚礁退化等問題對海洋生態系統的潛在影響機制尚不明確，中日兩國應加強和完善在有關海洋生態環境監管制度上的合作。兩國已經充分認識到漁業和水產養殖業對全球糧食安全的重要性，中日兩國一衣帶水，擁有相鄰海域，應加強兩國在漁業資源監測、評估和管理上的合作，共同應對未來氣候變化、人口增加、海洋環境變化、漁業資源衰退等方面的挑戰。

在國際開展數據共享和全球數據深入挖掘的背景下，進一步推動中日兩國科學數據共享，加速成果轉化，建立起數據需求者之間的橋梁，完善兩國的數據開放標準、規范，建立起科學共享開放的合作平臺。期望未來中日兩國在海洋環境數據收集和共享上能加大合作創新力度，促進海洋環境領域向更加可持續的方向發展。

通過本次交流活動，中日雙方科學家積極討論并提出許多具有建設性的意見，在雙邊研究中具有諸多共通性和互補性，專家們建議科技部和JST建立中日雙方在海洋環境科學領域穩定和持續的交流機制，共同培養高層次海洋研究人才和后備力量，鼓勵青年人才積極探索，多學科交叉，擴展學科領域，增強溝通合作，促進各涉海學科的融合發展。

3 中日科學家共同提議

隨著社會經濟的飛速發展，相伴產生的溫室效應、海洋酸化、微塑料等海洋環境問題，嚴重威脅著人類賴以生存的藍色家園。中日高層次科學家開展跨學科研討交流，對我國海洋事業的發展起到積極促進的作用，科學家們針對以上中日及世界在海洋環境領域面臨的共同挑戰與機遇，提出以下建議：

（1）持續監測海洋環境變化。我國全面推進“透明海洋”的建設，但是人類至今對海洋的認知還十分有限。我們需要結合物理、化學、生物等多學科交叉方法對海洋生態系統做更多的觀測和監測工作，例如在全球變暖、極端氣候事件、海洋酸化、缺氧、富/貧營養化以及海平面上升、海洋污染、微塑料等科學前沿方向。

（2）提高預測模型的準確性。引入人工智能技術是未來提高模型可預測性、減少氣候模型偏差的重要手段之一。建立科學有效的氣候模型，推動氣候模型的開發和應用，對增強海洋環境未來變化的研究十分重要。

（3）提高對海洋現象的認識和過程的理解。提高多時空尺度海洋動力過程及海氣相互作用的認識，特別是對極端氣候和天氣事件、海洋中小尺度過程，如：混合、鋒面、模態水、次中尺度渦旋、動力-生態-生物相互作用、海洋生物群的生理反應等的認知，提高對副極地-極地區域、沿海區域以及近海-遠洋過渡區的認知。

（4）搭建中日科技合作交流平臺。提高兩國在海洋環境和監測方面數據交流能力，在海上藍色糧倉、藍色能源、應對氣候變化以及海洋環境管理和保護等方面展開交流與合作。為聯合國構建的2021-2030年海洋科學促進可持續發展的7個目標（A clean ocean; A healthy and resilient ocean; A predictable ocean;A safe ocean; A sustainably harvested ocean; A transparent ocean; An inspiring and engaging ocean）作出中日兩國科學家的積極貢獻。

致謝：感謝所有參會專家，尤其是焦念志院士、李華軍院士對本次會議順利舉辦給予的重要支持。