风劲帆满海天阔 俯指波涛更从容——记中国海洋大学海洋地球科学学院赵广涛教授

○文/田静

风劲帆满海天阔 俯指波涛更从容
——记中国海洋大学海洋地球科学学院赵广涛教授

○文/田静

海洋是生命的摇篮，海洋世界神秘而令人神往。人类探知的海洋中除了拥有宝贵的水资源，还蕴藏着极其丰富的油气资源，煤、铁等固体矿产，海滨砂矿，多金属结核和富钴锰结壳，热液矿藏，可燃冰等宝贵能源。而今，神秘的海洋深处开始成为世界各国海洋研究学者为之向往的地方。

正如前英国南极考察队基地教练保罗·罗斯说：“目前我们大多数人对于离我们遥远的火星上秘密的了解程度要远远高于我们对海洋的了解。”中国海洋大学海洋地球科学学院赵广涛教授，作为深海探测领域的研究专家，他认为，星际探索短期内可能不会给人类带来实质性的好处，而深海中蕴藏的丰富资源却有望在不久的将来为人类造福。加强深远海海底成矿环境以及资源勘探开发过程中的海底环境效应观测，对于深入揭示海底成矿作用机理、深化深海科学研究、指导和服务于深远海找矿勘探、有效监测海底生态环境与灾害效应、增强国际海底管理话语权等均具重要意义和迫切需求。

科研创新，探寻海底世界

凭借着在深海海底探测技术领域的丰富经验和知识，赵广涛教授先后主持和参与了国家“十五”863课题“6000米海底有缆观测与采样系统—电视抓斗的研制”，国家“十一五”863目标导向课题“深海海底边界层原位监测技术”，国家“十一五”863目标导向课题“深海原位激光拉曼探测技术”，国家海洋908专项课题“海砂、砾石资源开发利用前景评价”和国家海洋908专项课题“海洋数据体系规划与海洋数据仓库构建关键技术研究”等多项国家级课题研究，并获得多项科研成果，其中：“深海电视抓斗技术研究”获得教育部科技进步一等奖以及山东省高等学校优秀科研成果一等奖，排名第一；“海洋地质学实践教学体系的构建与实践”获得山东省高等教育教学成果二等奖，排名第一；“青岛麦饭石的研究”获得国家教委科技进步二等奖，排名第四；“冲绳海槽的岩浆作用与海底热液活动”获得教育部科技进步二等奖，排名第七。同时，他还获得两项发明专利，“在无中继长距离同轴电缆中传输彩色图像的方法”（专利号：Zl200310105493.7）和“水下采样装置及方法”（专利号：Zl200410000759.6），并发表学术论文80余篇。在海洋探索科技领域取得了斐然的成绩。

赵广涛介绍说，据探测，海洋蕴藏了全球超过70%的油气资源。我国南海是世界四大海洋油气聚集中心之一，但其中70%蕴藏于深水区，而深水油气勘探投入大、技术要求高、风险大，对我国目前的海底探测技术提出了巨大挑战。

深海电视抓斗

深海海底边界层原位监测系统（Benvir）

从全世界范围来看，围绕深海科学研究与资源勘探需求，美国、欧盟相继研发了60多套具不同观测功能的深远海底基观测平台，建立了相对完善的坐底式海底观测技术体系。在国家“863”计划资助下，也先后研制了浅海海床基观测系统、4000米海底观测站、4000米深海海底边界层原位观测系统等实验样机，初步构建了海底多参数底基观测平台。

赵广涛教授介绍说，实际上我国从“十一五”期间就开始启动了南海观测网建设计划，并已经在相关技术方面取得了重要进展，但南海观测网是针对我国南海特定海域观测而设计，采用陆基供电方式，是一个固定式区域观测网，因成本原因其不便于在更广阔的深远海区域进行大范围推广应用，也不适合在国际不同海底区域甚至极地海域进行灵活布放。

为了突破这些技术瓶颈和应用局限，赵广涛教授建议我国在未来一段时间着力做好以下工作：

加快突破高新技术瓶颈，提升现代深海研究水平和资源勘探的质量和效率。因为尽管前些年在国家“863”计划资助下，我国研发了一批包括深海981、蛟龙号在内的、具有自主知识产权的成果，但相比国际先进水平差距依然较大。为此，中国不得不严重依赖于高价从国外购置相关产品装备，以至严重制约了有关工作的开展。

加快研究勘探步伐，实现跨越式发展。作为后来者，只有实现跨越式发展，中国才有可能迎头赶上，并尽快提升我们在国际海底管理局的话语权。据了解，国际海底管理局正酝酿制定系列深海资源勘探的规则规范、法律法规，如果不加快勘探研究进程，增进对深海的了解，那么连如何制定法规对国家有利，我们心里都会没底，在相关领域的话语权，必然也会受到影响。

克服地缘政治因素困扰，拓展资源勘探新领域。诸如极地等一些资源储藏丰富、当前开发程度低但远景巨大的国际海底特定海域，都受到了地缘政治因素的困扰。需要国家未雨绸缪、尽快介入，通过积极灵活的外交策略，深化国际合作，极力提升自主研发能力等措施抢占先机，拓展未来资源勘探新领域。

另外，在当前我国正加快走向深海大洋的背景下，赵广涛教授还希望国家能够尽快开展深远海移动式海底观测网技术研究，形成一套在结构上可集成多种观测传感器和原位试验设备、在数据传输方面实现信息及时交换、具备在特定关键海域，如热液区、冷泉区、地震海啸灾害区实施多时空尺度的、移动式海底动态环境综合观测局域网络技术体系，以满足我国对深远海资源勘探开发、环境、灾害效应监测和深海研究的迫切需求。

开拓进取，追逐国际水准

目前，用于海底探测的观测网主要分为固定式和移动式两种。其中，固定式区域观测网最大的优势是可实现水下观测装置能源的持续供给，以及观测信息的实时传输。但其局限性也很明显：设计规模宏大、投入大、风险高、维护费用高，建设周期漫长，更重要的是它只能在特定海域作业。因此，国际上更加倾向于海底原位观测技术，并不断将这一技术推向模块化、多功能化、动态化和组网化，并呈现出从单点观测向多点观测、从单一指标观测向原位实验与多指标综合观测、从短期固定观测向长时序动态观测、从局部观测向区域无线联网观测的发展趋势。而低成本的、并视应用需求可投放到任意特定海域的底基原位观测系统仍是深远海海底过程观测研究的重要技术支撑，并成为与固定式海底观测网互为补充的关键技术。

电视抓斗码头试验，与部分863专家组成员在东方红2调查船甲板合影（2003）

基于此，赵广涛教授提出：“当前我国重点应加强可机动投放—回收、组网式深远海底基综合观测系列平台技术研发，包括动力环境观测平台、综合地球物理观测平台、化学物质通量观测平台、底栖生态系统观测平台等，并应重视实现上述平台技术的标准化和产品化；以及关键原位观测传感器的攻关与产品化，包括pH、DO、CTD、甲烷、CO2传感器等；在系统智能控制、水下无线通信以及多底基观测平台间的集成组网技术方面，也是关注重点。”

当然，随着北斗卫星的投入使用、一些重要传感器的研制成熟、众多水下移动系统的产业化等等，我国构建“海底动态环境综合观测局域网络技术体系”的技术已基本成熟。但是，目前国内许多关键技术仍引自国外，且尚需奋力实现观测平台技术的标准化、产品化，使得该体系建设具有更强的自主性。

对于构建和完善“海底动态环境综合观测局域网络技术体系”，赵广涛教授也提出了自己的设想：在内容结构上，由一系列低成本、模块化、小型化、开放式、组网式的海底观测平台组成，这些平台均可集成多种观测传感器，并且可根据观测和研究目标的不同，搭载原位试验仪器；在技术功能上，可实现海底界面及附近多种动态环境参数的原位、连续、实时（准实时）观测，单次作业在空间上可覆盖数百甚至数千平方海里的海底区域，时间上可实现秒至数月的持续观测；在工作区域、范围上，能覆盖大部分国际海底区域，特别是当前人们密切关注的与海底成矿环境密切相关的热液区、冷泉区、构造活动区，甚至是极地海域；在组网和通讯方式上，基于声学无线通信技术，不仅在海底多观测平台之间构成局域观测网，并且可以与深海锚系、水下滑翔机、ROV、AUV等其它水体观测设备一同组网，构成从海底到水体再到海面“三位一体”的立体观测网络体系，实现多学科、大尺度的综合协同观测；在操作方式上，可灵活投放、机动回收、操作安全便捷，并可搭载一般意义上的调查船，部分水下观测平台也可借助于ROV等可视控平台进行精准投放；在能源供给上，每个观测平台均携带可充电电源，未来通过研发基于ROV的大功率水下充电技术，以进一步提升系统的水下持续观测能力；在服务和应用领域上，注重海底界面物质-能量交换过程及其生态环境效应研究，注重海底资源勘探前后地质、工程、生态等环境的协同变化研究，注重为多金属成矿过程和机理机制研究提供数据支撑，始终致力于提升我们国家在国际海底管理局法律制定等方面的话语权。

后来居上，加速海底产业发展

随着海底资源优势的不断凸显，国际海底区域的资源竞争日益加剧，进程不断加快。21世纪前10年间，全球仅有8个先驱投资者转化为投资商，而2011年到现在的短短4年中，国际海底管理局就收到了26个勘探申请，且其中有许多是私人企业。可以预见，新一轮“蓝色圈地运动”即将在全球范围内掀起一股浪潮。

我国虽然在深海探测领域起步较晚，但是近年来在海底资源勘探地域正加快取得进展，勘探质量也在不断提升。如，在印度洋洋中脊的调查，特别是针对慢速、超慢速扩张洋中脊、硫化物的调查，中国科学家做出了突出贡献，并得到了国际同行的认可，大有后来者居上之势。

“十一五”863 成果—深海海底边界层原位监测系统海试，课题组甲板合影（2012）

另外，科学家预言，天然气水合物将成为未来能源中最重要最关键的一环。据科学家估计，它的有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍，可满足人类1000年的需求。赵广涛教授补充道，天然气水合物本身是一个动态系统，它的分解会带来甲烷释放，给海洋乃至全球环境带来潜在影响。不仅天然气水合物系统本身是如此，而且水合物的勘探开发也可能导致这些问题，也还可能进一步引发海底工程地质灾害。然而，目前对这些变化和影响的评估，在我国尚属空白。为了增强我国在相关领域的话语权，我们必须加强这方面的资料储备。

“十一五”863 成果—深海激光拉曼光谱仪海试，课题组甲板合影（2009）

同时，赵广涛教授还特别强调了天然气水合物开发“三步并进”的重要性。“三步并进”即天然气水合物的勘探、开发与环境监测技术必须同时推进。“即使勘探、开发技术成熟了，如果缺少环境监测技术，仍然不能开工，因为一旦开工就有可能带来不可预知的环境风险。”因此，只有三项工作同时推进，才能更好的对天然气水合物进行开发，从而获得更高的经济效益和社会效益，为人类更好的利用海底能源做贡献。

高瞻远瞩，依托稳健平台

据了解，中国海洋大学海洋地球科学学院的地质教育，可追溯至何作霖先生于1946年创办的原山东大学地质矿物学系，而现代海洋地质学教育则始于赫崇本先生为首于1959年组建的原山东海洋学院海洋地质地貌系，正是赫崇本等老一辈海洋科学家的高瞻远瞩和运筹帷幄才由此翻开了我国地质学教育的新篇章——从陆地走向海洋。

多年来，在中国海洋大学特色发展之路的引领下，海洋地球科学学院在地球系统科学的范畴中走出了一条探海问底、凿地求藏之路。而赵广涛教授正是依托这样一个平台，将自己的科研创新优势展示得淋漓尽致。

科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂。挺进深海，更需要科技创新的推动。在赵广涛教授等一大批创新不止、开拓进取的海洋科研工作者带领下，中国海洋事业必将蒸蒸日上，海洋的神秘面纱将被揭去，海底的丰富资源也将更好的服务人类。