2023年12月19日下午,由廣州市科學技術(shù)局主辦,廣州物聯(lián)網(wǎng)研究院承辦,廣州市荔灣區(qū)教育局和廣州市荔灣區(qū)科學技術(shù)協(xié)會支持的格致論道·灣區(qū)第27期2023中國海外人才交流大會暨第25屆中國留學人員廣州科技交流會系列活動在廣州市真光中學舉辦,本次邀請了6位不同方向的海洋專家,面向現(xiàn)場近600位學生和線上近40萬觀眾,圍繞“那片深藍,那片海”展開科學分享。

廣州市科技局引智處處長沈文浩,廣州市荔灣區(qū)教育局黨組成員、副局長羅錦虹,廣州市荔灣區(qū)科協(xié)主席朱清英,廣州市真光中學黨委書記趙小成,中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心副總工程師、廣州物聯(lián)網(wǎng)研究院首席科學家肖云,廣州物聯(lián)網(wǎng)研究院副院長田梁等嘉賓出席了本次活動。

陳宗恒:“海馬”探海,中國造走向深海

“海馬”號是我國自主研制的首臺4500m級深海遙控無人潛水器(ROV),實現(xiàn)了我國在大深度無人遙控潛水器自主研發(fā)領域零的突破。相比于其他類型的深潛器,ROV作業(yè)能力和適應力強、作業(yè)時間不受限制、沒有深潛人員風險等優(yōu)勢,這也使它成為世界上數(shù)量最多,類型最齊全,應用最廣泛的潛水器。

2007年,廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局教授級高級工程師陳宗恒剛參加工作,2008年便參與了“海馬”號研制項目,可以說,他是和“海馬”號一起成長起來的。當時國內(nèi)深潛器研發(fā)才剛剛起步,基本無經(jīng)驗可循。然而,“海馬”號的目標一開始便定得很高:既要實現(xiàn)下潛4500米,深度覆蓋我國管轄海域98%的面積;又要把國產(chǎn)化率提高到90%以上,打破國外技術(shù)壟斷。這就要求“海馬”號的每個零部件都要能承受住高海壓和強腐蝕等深海環(huán)境,系統(tǒng)可靠性要高。陳宗恒舉了個例子,看似最簡單的深海照明燈玻璃罩,卻極容易因為深海的壓力和內(nèi)外溫差的巨大變化而破損,他們試驗了幾十種工藝,進行了上百次試驗,最終開發(fā)了多款針對不同需求的照明燈。2015年3月,“海馬”號首次下潛便發(fā)現(xiàn)了我國第一個海底巨型活動性冷泉——“海馬冷泉”,不僅讓大眾對深海冷泉生態(tài)系統(tǒng)有了新的認識,還發(fā)現(xiàn)了海底的“可燃冰”。

歷經(jīng)6年研發(fā),“海馬”號首戰(zhàn)告捷,并且隨著應用領域越來越廣泛愈戰(zhàn)愈勇:我國首次ROV搭載深海巖心取樣鉆機成功,國內(nèi)首創(chuàng)富鈷結(jié)殼聲學測厚,實現(xiàn)了海底設備打撈最大深度(4300米)和ROV獨立深海打撈最大重量(5噸)……2023年,它還發(fā)現(xiàn)了深海散落的文物2處。陳宗恒補充道,“海馬”號一直在以需求為導向進行功能擴展,不斷創(chuàng)新探測技術(shù)和作業(yè)方法。“海馬”號的故事還在繼續(xù),希望未來能給大家?guī)砀喾窒怼?/p>

盛松偉:波浪能發(fā)電,海上的巨型充電寶

越是遠海島礁越深受用電困擾,但越是遠海的島礁波浪能越豐富。如何能將波浪能轉(zhuǎn)化成電能供給海島和海上設施,是中國科學院廣州能源研究所盛松偉研究員一直在努力的方向。

開發(fā)海洋波浪能面臨兩大技術(shù)難題:波浪能量大,但波浪周期變化也大,高效利用困難;我國南海臺風頻發(fā),環(huán)境挑戰(zhàn)大。為了解決這兩個難題,一方面,盛松偉帶領團隊發(fā)明了自主知識產(chǎn)權(quán)的造型酷似鷹嘴的鷹式吸波浮體,具有高俘獲、低耗散的特性,使波浪能俘獲效率達到70%以上;同時在能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)里面研發(fā)了蓄能型的液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng),實現(xiàn)了波浪輸入和電力輸出之間的解耦,使不穩(wěn)定的波浪能轉(zhuǎn)化為相對穩(wěn)定電力,成為真正的“海上巨型充電寶”;另一方面,他們借用太極思想,發(fā)明恒張力錨泊技術(shù),“浪來我退,浪退我回”,降低錨泊系統(tǒng)瞬時脈沖力,從而提升波浪能發(fā)電裝置在極端海況下的錨泊安全。歷經(jīng)20年發(fā)展,盛松偉和他的團隊研發(fā)出了半潛式的鷹式波浪能裝置,突破了我國波浪能裝置無法穩(wěn)定發(fā)電的瓶頸,實現(xiàn)由近岸走向遠海、由10KW到1000KW、由脈沖發(fā)電到相對穩(wěn)定并網(wǎng)的發(fā)展,波浪能能量轉(zhuǎn)換技術(shù)國際領先。針對深遠海養(yǎng)殖“缺裝備、缺平臺、缺能源”的難題,他們還開發(fā)了全球首個半潛式波浪能發(fā)電養(yǎng)殖平臺,打造集發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游、制造淡水等多功能于一體的海洋牧場,并實現(xiàn)了養(yǎng)殖的機械化,成功開展了多個魚種的養(yǎng)殖并獲得了豐收。

盛松偉對波浪能的設想并不止步于此,未來他們要持續(xù)攻克波浪能技術(shù)難題,開展海上多能源、多產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展技術(shù)研究,搶占海洋綠色能源供給的科技制高點,服務海洋強國建設。

管玉平:全球變暖下的四季之變

12月13日,第28屆聯(lián)合國氣候變化大會在迪拜閉幕,聯(lián)合國秘書長古特雷斯在聲明中,重申了將全球升溫控制在工業(yè)化前水平的1.5℃以內(nèi)的氣候目標。然而歷史記錄表明,和工業(yè)革命以前相比,全球平均氣溫已經(jīng)上升了1.4℃。“可能很多人不太清楚升高一兩度的后果,其實地球跟人一樣,體溫上升就會發(fā)燒生病。”中國科學院南海海洋研究所研究員管玉平介紹道。

除了氣溫升高,四季長短仿佛也有所變化。國外研究顯示,1954年至2007年,每個季節(jié)提前了1.7天。他們在詳細查閱了相關資料后發(fā)現(xiàn),此前很少有關于全球尺度的四季變化研究。沒有答案的就是問題,于是他們展開了研究。他們首先進行歷史資料分析,發(fā)現(xiàn)過去近50年北半球溫帶四季長度已經(jīng)發(fā)生了變化:春秋冬季變短、夏季變長。那未來是什么變化呢?他們用多個世界氣候研究計劃國際耦合模式的計算結(jié)果進行反復比較,得到了未來50年到100年的四季變化數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明:到2100年,北半球夏季可能長達6個多月,而冬季短至1個多月。受24節(jié)氣和鐘表的啟發(fā),他們把未來四季變化的數(shù)據(jù),做成會轉(zhuǎn)動的圓表,更直觀地展現(xiàn)全球變暖下的四季變化。

他們的研究結(jié)果一經(jīng)發(fā)布便“出圈”,不僅引發(fā)全球多家媒體報道和聯(lián)合國減災署關注,許多學者還由此延伸了許多科學研究,探討四季變化之下的連鎖反應,如糧食減產(chǎn)、流感季變長、蚊子活動范圍北上……“每個科學家都希望自己的研究結(jié)果是正確的,但我們卻希望這個結(jié)果是錯的,我們希望地球四季長存。”管玉平補充道。

黃洪輝:守護美麗大亞灣

“我第一次接觸海、愛上海,就是從大亞灣開始的。”中國水產(chǎn)科學研究院南海水產(chǎn)研究所研究員黃洪輝笑著說。位于廣東惠州的大亞灣,是我國最典型、最美麗的熱帶亞熱帶逆谷型海灣,不僅風光優(yōu)美,而且被譽為南海著名的水產(chǎn)種質(zhì)資源寶庫。近30年來,在人類活動的干擾和影響下,大亞灣海域空間和自然岸線被大量占用或損壞,海洋生態(tài)系統(tǒng)已顯破碎化,“我們的大亞灣現(xiàn)在病了。”黃洪輝團隊調(diào)查發(fā)現(xiàn),大亞灣生態(tài)系統(tǒng)健康總體還處于較好水平,但已經(jīng)面臨向“臨界”狀態(tài)轉(zhuǎn)化。2016年以來,他們對大亞灣保護區(qū)進行了全面系統(tǒng)的綜合科學考察,調(diào)整優(yōu)化了保護區(qū)功能區(qū)劃,并編制了保護區(qū)總體規(guī)劃并批準實施,改寫了保護區(qū)建設無規(guī)劃可循的歷史。

針對大亞灣重要生境受損問題,他們選擇了海洋生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定者和修復者——馬尾藻場生態(tài)修復作為研究目標。大亞灣馬尾藻場素有“黃金藻海”美稱,在生境營造、資源養(yǎng)護、餌場形成和水質(zhì)凈化等方面具有突出的生態(tài)功能。黃洪輝團隊研發(fā)了馬尾藻人工繁育技術(shù),建立了馬尾藻假根促附著技術(shù),解決了馬尾藻移植再附生難題,以低成本、易操作、高效果的方式讓其世代繁衍。他們還開發(fā)了雜藻抑制技術(shù),提高了馬尾藻苗的附著率和成活率。最后,他們開發(fā)了馬尾藻網(wǎng)袋藻礁構(gòu)建技術(shù)和馬尾藻苗繩夾苗藻礁構(gòu)建技術(shù),把馬尾藻投到移植至受損藻場海域,修復重建了藻場生境。該技術(shù)操作方便,易于推廣,已經(jīng)在大亞灣楊梅坑海域、橫州島海域等修復工程中得到了應用,共修復藻岸線1500米,重建了馬尾藻廠8500多平方米。黃金藻海、生物樂園已經(jīng)形成,水清、灘凈、灣美、物豐、人和的美麗大亞灣依然可期。

詹長法:尋跡海絲,守護水下遺珍

海洋文化遺產(chǎn),是與人類海洋活動有關的人文遺存,我國海域及沿海地帶保存著類型多樣、數(shù)量龐大的海洋文化遺產(chǎn)資源,是了解人類社會變遷不可或缺的實物資料。

“為什么說中國海洋文化遺產(chǎn)主要看南海呢?南海是中國近海中面積最大、水最深的海區(qū),秦漢以來,這里一直是世界海洋文化交流最為活躍的地區(qū)之一,古代中國與世界各地的海上交往多由此開始。”南方海洋科學與工程廣東省實驗室(珠海)研究員詹長法介紹道。相較于陸地交通道路豐富的實物遺存與文獻資料,古代航海線路的辨識相對困難。而沉船作為古代航海活動最具代表性的實物遺存,為了解古代海洋貿(mào)易的面貌提供了豐富的佐證。

多年來,我國在南海海域相繼發(fā)現(xiàn)“南海I號”“南澳I號”“華光礁I號”等沉船遺跡,但是這些重大水下考古發(fā)現(xiàn)最初多源自漁民提供的線索。據(jù)估測,我國南海區(qū)域內(nèi)有上千個沉船點,目前已探明80多處,系統(tǒng)開展水下考古工作并成功打撈的不超過10處。

為什么主動勘測這么難?這主要是因為我國海域廣闊、沉積環(huán)境差,加上人才隊伍和技術(shù)水平薄弱。詹長法所在的南方海洋實驗室迎難而上,化被動為主動,持續(xù)探索運用現(xiàn)代海洋智能裝備,如水下航行器(AUV)、水下機器人(ROV)等,完善勘測技術(shù)體系,三年來在大灣區(qū)發(fā)現(xiàn)了11處沉船點。水下考古數(shù)據(jù)多而雜亂,他們便編制古航線及沉船線索報告,上傳到信息管理平臺,實現(xiàn)云展覽和數(shù)據(jù)共享。此外,他們正在積極配合文物部門推動海上絲綢之路申報世界遺產(chǎn),推動海洋文化遺產(chǎn)保護領域的國際交流與合作。“海洋歷史之謎永遠是青年人的探索夢想,我們希望有更多人更多力量參與到海洋考古中。”

岳鴻軍:水下攝影,逐夢深藍

“我以前是從事陸地風光攝影的,但競爭非常激烈,為了拍到一個好畫面,一群人經(jīng)常要去搶同一個機位。2012年,我在珠峰大本營碰巧見到藏民在擺賣他們撿到的海洋生物的化石,世界最高的地方竟然曾經(jīng)也被大海覆蓋。大海廣闊而神秘,從事水下攝影,或許會有不同的驚喜。”說干就干,深圳市攝影家協(xié)會副主席岳鴻軍考取潛水證和購買了一些潛水裝備后,便開始了水下攝影之路。

近10年來,累計700多次下潛,岳鴻軍感嘆水下攝影很艱辛,但也帶給他很多快樂和思考?？鞓酚袝r是根據(jù)意境裁剪后的變廢為寶;有時是因為旋轉(zhuǎn)了照片角度而獲得的一種新表達;有時是設計并實現(xiàn)了洞穴深處水下敦煌驚鴻一舞的場景……多年來岳鴻軍的攝影作品頻頻獲國際國內(nèi)大獎,比如獲得“奧賽”金獎的作品《融》,畫面是沙丁魚與人和諧相處,這是他從數(shù)千張照片里挑選出來的,背后是一次次的下潛拼搏和耐心的等待。但是由于后期ps的流行,他的一些作品也伴隨了不少質(zhì)疑聲。有一次他近距離拍攝到了被稱為海洋世界“第三劇毒”的藍環(huán)章魚,此前業(yè)界拍到的藍環(huán)章魚多是趴在礁石上,而他拍到的卻是漂浮在空中,于是有人便質(zhì)疑這是經(jīng)過ps處理的照片。岳鴻軍解釋,其實這是章魚碰到水流涌動而躍起,他和另外兩位同行剛好抓拍到這一瞬間。好的作品有時候也是需要天時地利人和的。別人為他拍攝的一些水下工作照和視頻成了他作品的現(xiàn)場“證據(jù)”,加上評審調(diào)取拍攝原片,質(zhì)疑便不攻自破。

拍攝多年,他漸漸發(fā)現(xiàn)海洋里很多生物都減少甚至消失了,氣候變暖導致珊瑚白化現(xiàn)象日趨嚴重,海洋生物不會說話,那就用影像的方式為它們代言。他拍攝了許多為海洋動物“發(fā)聲”的作品,如《乞討的鯨鯊》《海底飄雪》……“希望大家都要愛護共同的海洋,讓地球永遠蔚藍。”

本期活動主持人是中國科學院南海海洋研究所研究員邱強,在圓桌對話上,他與嘉賓們圍繞著“大灣區(qū)海洋經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展”“如何推動大灣區(qū)海洋產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展”等問題展開了熱烈的討論。邱強提道,如果能把目前各學科取得的成果交叉推進,有可能實現(xiàn)1+1>2的效果。

同時現(xiàn)場開放互動問答,現(xiàn)場的學生積極舉手發(fā)問:厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象與全球變暖有關系嗎?水下拍攝中,是否感受到近海環(huán)境的變化?只有一個海區(qū)修復好算不算治標不治本……嘉賓們都一一作了回答。

(雷錦萍 通訊單位:廣州物聯(lián)網(wǎng)研究院)

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