科学至实,海洋可期——专访中国科学院院士、厦门大学地球科学与技术学部主任戴民汉

浩瀚的海洋是人类以及其他生命形态赖以生存的家园。但自工业革命以来,受全球气候变化及人类开发活动的双重胁迫,海洋健康面临严峻挑战。由此,我们亟需重新审视人海关系、变革社会经济发展模式,以保障海洋的长期繁荣以及人类社会的可持续发展。由于海洋是一个高度动态变化的巨型联通空间,解决海洋的问题特别需要系统思维以及跨界有效协同与行动,即,通过政产学研商的共商共建,并在科学、技术、治理、金融创新等四端发力。唯有此,海洋将依然是一个可期的繁荣之地。

科学至实,海洋可期——专访中国科学院院士、厦门大学地球科学与技术学部主任戴民汉

科学至实,海洋可期——专访中国科学院院士、厦门大学地球科学与技术学部主任戴民汉

本文刊发于《环球财经》2022年11月刊

 

记者 | 林鹰
编辑 | 张鑫

导语

 

浩瀚的海洋是人类以及其他生命形态赖以生存的家园。但自工业革命以来,受全球气候变化及人类开发活动的双重胁迫,海洋健康面临严峻挑战。由此,我们亟需重新审视人海关系、变革社会经济发展模式,以保障海洋的长期繁荣以及人类社会的可持续发展。由于海洋是一个高度动态变化的巨型联通空间,解决海洋的问题特别需要系统思维以及跨界有效协同与行动,即,通过政产学研商的共商共建,并在科学、技术、治理、金融创新等四端发力。唯有此,海洋将依然是一个可期的繁荣之地。

为纪念著名航海家恩里克王子(Infante D. Henrique) 逝 世500 周年,1958 年,葡萄牙政府决定重建 1940 年葡萄牙世界博览会闭幕后被拆除的临时灯塔——航海纪念碑。这座于 1960 年完工的纪念碑其实是一组群像,上面雕刻了恩里克王子、 达· 伽 马(Vasco da Gama) 等80 名“大航海时代”的葡萄牙航海家、导航员、传教士和科学家。

陆止于此,海始于斯。从 15 世纪到 17 世纪,主要由葡萄牙、西班牙、英国发起的广泛跨洋活动与地理学上的重大发现,构成了西方文明历史上的“大航海时代”,它不仅是欧洲从封建社会向资本主义社会转变进程的重要环节之一,也对世界各大洲此后数百年的发展产生了深远的影响。若将历史的视角转向东方,向海而行的历程不仅更早,且灿烂辉煌。

早在西方的“大航海时代”之前千年,中国就已经开始了自己的航海征程,并通过数朝代的努力,成就了目前已知的最古老海上航线——萌芽于商周、发展于春秋战国、形成于秦汉、兴于唐宋、转变于明清的“海上丝绸之路”;早在公元三世纪的三国时代,吴国的卫温、诸葛直就率由 30 余艘舰船、万余名士兵组成的船队,开启了世界上最早宣示主权的海航——从章安(今浙江省台州市椒江区)启程到达夷洲(今台湾),并在当地进行开发经营;就在同个世纪,且比欧洲群雄开启“大航海时代”早数十年的“郑和下西洋”,在世界航海史上开辟了贯通太平洋西部与印度洋的直达航线;据著名历史学家李约瑟(Joseph Needham)估计,1420 年间,中国明朝拥有的全部船舶不少于3800艘,超过当时欧洲船只的总和;明朝在船队规模、航海技术、航程之远、持续时间、涉及领域等方面均领先于同一时期的西方……但随着清朝入主中原后施行海禁政策,中国与海洋渐行渐远,加之列强入侵,终使古代中国海洋经略螺旋式上升的历史周期,在近代中国呈现出与西方经济基础、政治安全与文化传统层面截然不同的特殊性逻辑之中,沦入到上古《释名》所云“海,晦也”之地,成为中国历史上最为晦暗的时期。

1840 年鸦片战争爆发后,弃笔从戎的清代启蒙思想家魏源,历经12 年完成百卷本《海国图志》,以“海运 – 海商 – 海军 – 海权”的思想打开当时国人已封闭数百年的海洋视野。1900 年 1 月 30 日,乘扁舟横渡太平洋的梁启超,于午夜奋笔写下《二十世纪太平洋歌》,在慨“朅来大洋文明时代始萌蘖,亘五世纪堂哉皇”、叹“太平洋!太平洋!君之面兮锦绣壤,君之背兮修罗场”、期“吾欲我同胞兮破浪以飏”之时,又怎知这一曲“慨当以慷”,竟忧思百年。

在社会上深入讨论“黄色文明和蓝色文明差异”的 80 年代末期,戴民汉正好在厦门大学完成了本科阶段有关海洋科学的基础学习,并继续求学于著名海洋学家洪华生门下。随后,他又赴法国皮埃尔和玛丽·居里大学深造,获博士学位,并在美国伍兹霍尔海洋研究所从事了博士后研究工作。在国外,他孜孜不倦地学习和工作,为回国后开展科学研究奠定了坚实的基础。1998 年,已过而立之年的戴民汉全职回到母校厦门大学。

也正是在戴民汉归国的同年,国务院新闻办公室以七种文字向全世界发布了《中国海洋事业的发展》白皮书,全面系统地阐述了中国在海洋事业发展中遵循的基本政策和原则,成为彼时指导中国海洋事业发展的纲领性文件。此前,为促进海洋产业的迅速发展,我国先后制定发布了《九十年代中国海洋政策和工作纲要》(1991 年)和《中国海洋21世纪议程》(1996 年)等多项政策性文件,将海洋产业的可持续发展、海洋与沿海地区的可持续发展、海岛可持续发展、海洋生物资源保护和可持续利用、科学技术促进海洋可持续利用等规划提上日程。

进入新世纪后,党的十六大、十七大和十八大报告先后作出了“实施海洋开发”“发展海洋产业”和“发展海洋经济”的重大战略要求;“十一五”“十二五”“十三五”规划先后作出了“大力发展海洋经济”“制定并实施海洋发展战略”和“拓展蓝色发展空间”的重大部署。具体而言,2003 年发布了《全国海洋经济发展规划纲要》,推出了详细的海洋经济发展实施方案;2006 年,国家在《第十一个五年规划纲要》中对海洋经济开发进行了政策安排。2008 年2月,国务院批准了《国家海洋事业发展规划纲要》,这是新中国成立以来首次发布的海洋领域总体规划。2012 年召开的中国共产党第十八次代表大会,提出了建设海洋强国的战略目标,明确了“提高海洋资源开发能力、发展海洋经济、保护海洋生态环境、坚决维护国家海洋权益”的四个战略支点。习近平总书记在党的十九大报告中进一步提出要“坚持陆海统筹,加快建设海洋强国”。2021 年,我国发布了《“十四五”海洋经济发展规划》,要求协调推进海洋资源保护与开发、维护和拓展国家海洋权益,畅通陆海连接、增强海上实力,走依海富国、以海强国、人海和谐、合作共赢的发展道路,加快建设中国特色海洋强国。至此,我国的海洋强国战略“一张蓝图绘到底”。最近廿年,也成为我国历史上海洋科技发展最快的一段时期。

作为海洋科学与技术快速发展历程的见证者,戴民汉坚信,中国必然从科技大国走向科技强国,并将为世界文明作出重要贡献。《环球财经》与戴民汉院士的对话,从如何以可持续发展理念为引领,实践海洋强国战略谈起。

科学至实,海洋可期——专访中国科学院院士、厦门大学地球科学与技术学部主任戴民汉

戴民汉:化学海洋学家,中国科学院院士,厦门大学讲席教授,近海海洋环境科学国家重点实验室(厦门大学)名誉主任;长期耕耘于海洋生物地球化学研究,专长于海洋碳汇观测及碳循环研究;注重多学科交叉综合研究,致力于探究海洋环境与气候变化、生态系统之间的关系及其可持续发展。

海纳百川:海洋强国战略应以创新驱动为引领,以可持续发展理念为纲领

《环球财经》:过去 20 年,我国海洋经济得到了长足的发展,海洋强国也已成为国家战略。请问您如何看待我国海洋经济在这一阶段的发展?具有哪些优势?存在哪些不足?如何进一步突破?

戴民汉:海洋经济是开发、利用和保护海洋的各类产业活动,以及与之相关联活动的总和,包括海洋产业和海洋相关产业两大部分。海洋经济高度依赖于海洋空间环境和资源禀赋,其经济价值本质上由海洋空间及其生态系统提供的产品和服务的价值决定。因此,发展海洋经济,就是要从根本上提高海洋生态系统产品和服务的单位价值,增加供给总量。鉴于海洋具有大生态系统的属性和不同于陆地的四维高度动态变化等特点,可持续高质量的海洋经济(亦称“可持续蓝色经济的发展”),高度依赖于对海洋的系统科学认知、科技创新能力和可持续治理水平,同时也需要金融杠杆以及跨界的共同设计和有效协同。

过去这20年,是我国海洋经济快速发展的时期,也是我国提出并不断建设海洋强国的重要时期。特别是近10年,我国海洋经济的体量与质量均得到了快速发展,海洋资源开发与利用模式也发生了很大的变化,并已基本走过了无序开发阶段,正努力向可持续发展方向转变,也积极布局了海岸带及近海的生态修复项目。我国在渔业、造船、航运等传统海洋产业领域,具有世界领先的产业规模和良好的技术储备;在以海洋药物、海洋生物制品、海洋可再生能源为代表的新兴海洋产业领域,我国已存在不少可圈可点之处;在涉海装备制造、涉海建筑安装等海洋相关产业方面,我国拥有完整的产业链体系。

但我国海洋经济在质量、效率和动力变革的过程中,也面临若干重大问题。首先,海洋资源开发缺乏系统性和前瞻性的战略谋划,不能有效引导海洋经济的可持续发展。近年来,海洋空间利用和资源开发正在由沿海、近岸海域向离岸、深海和远洋延伸,但系统性和前瞻性的、充分基于科学认知的海洋资源开发战略布局仍缺位。同时,还存在海洋经济发展在生态文明建设中的核心地位定位不清、可持续海洋经济对创新驱动发展的引领性和示范性认识不足、海洋经济与碳中和战略路径选择及其目标实现之间的协同关系理解不深等问题。

其次,海洋产业空间布局和海洋空间规划顶层设计不足,海洋经济活动空间胁迫问题突出,海洋经济发展对社会和环境的增益效益尚未彰显。科学的海洋空间规划和产业布局,可为海洋经济可持续发展提供长期生态空间保障。但我国长期以来重陆轻海,海洋产业空间结构呈现由点状分布向面状分布演化的态势,同时海洋经济极化现象突出,区域发展不协调。经济增长与生态环境“错配”造成的海洋经济活动空间胁迫,严重影响其社会、环境以及经济效益。

再者,科技赋能海洋产业的水平较低,科技链不完整且与产业链割裂,海洋经济向中高端价值链攀升步履艰难。海洋科技创新是海洋经济发展的核心引擎,可为海洋经济的新旧动能转换和高质量发展提供强大动力。目前,我国海洋经济以滨海旅游业、海洋渔业及海洋交通运输业等传统海洋产业为主,进一步推动高质量发展遭遇明显瓶颈。现代海洋制造、海洋新能源等高科技产业、战略性新兴产业比重较低,科技链的不完整及其与产业链割裂的问题已成为制约我国传统海洋经济提质增效、未来海洋产业前瞻布局的主要因素。

最后,我国海洋经济发展实践对蓝色经济的范畴界定不一,支撑海洋经济发展的科学、技术、治理、金融复合系统尚不完整、功能尚不健全。其中,金融是支撑蓝色经济发展的最主要融资渠道。但我国的蓝色金融市场尚未建立,其可预期、可测算的合理回报率尚不清楚,从根本上制约了投资者的参与度。此外,发展蓝色金融市场所需的基本指标体系、法律规范体系、信息披露机制等,亦有待建立。

为解决上述问题,推动我国海洋经济高质量和引领性发展,个人有四点建议:第一,进一步确立海洋经济在国家新发展格局中的战略定位,强化其在推进生态文明建设、双碳转型、社会经济可持续发展等领域的战略地位;第二,坚持陆海统筹,全面推行基于生态系统的海洋空间规划、产业布局和综合治理;第三,乘势第四次产业革命,加快海洋科技革新,赋能海洋产业发展;第四,健全蓝色金融等海洋经济支撑体系,发挥蓝色金融对海洋经济发展的杠杆作用。

科学至实,海洋可期——专访中国科学院院士、厦门大学地球科学与技术学部主任戴民汉

2019 年,戴民汉院士担任每十年举办一次的全球海洋观测大会议程委员会共同主席,并在美国夏威夷代表中国接下 2029 年全球海洋观测大会的主办权

《环球财经》:您是否可以和我们分享一下您近期正在推进的一些有意义的工作和科研项目?您认为这些工作将会产生怎样的影响?

戴民汉:近年来,随着创新驱动发展战略的深入实施,海洋科技创新也取得显著成效。在团队的共同努力和各方支持下,我们正好有机会从平台建设、国际科学计划、科研项目等方面做一些新的尝试。

(1)全力建设一个创新平台:福建海洋创新实验室

围绕海洋强国、创新驱动发展、生态文明及双碳目标等国家重大战略,面向世界科技前沿、国家和区域重大需求,我们与一流科研单位、龙头科技企业等共同高站位高标准谋划了海洋领域福建省创新实验室(即:福建海洋创新实验室),勠力构建一个集科研、人才、资本、产业“四位一体”的海洋科技创新生态系统。福建海洋创新实验室拟在科技源头创新、科技成果转化、海洋战略新兴产业等方面积极探索新经验、试点新模式,通过创新体制机制建设赋能国家及区域海洋经济高质量发展的高能级科创平台,打造成为全球化的“海洋科技自贸区”。根据顶层设计,福建海洋创新实验室着重布局海洋科学前沿基础研究(未来海洋)、海洋智能探测与信息技术及其系统集成(透明海洋)、海洋资源高效开发与利用(蓝色海洋)、海洋可持续发展新理论与技术(永续海洋)四大研究方向,并在有机融合基础上,对标国家及区域发展战略,科学规划建设任务,即:在承担国家任务的同时,开展面向产业需求的全链条创新研发与产业孵化、及面向社会需求的系统集成创新与科技支撑。

我们特别希望通过该创新平台的建设,积极探索新型体制机制,链接创新链与产业链,通过培养创新科研生态,汇聚、吸引、养成人才及团队,并充分激发科技创新活力。具体而言,一是构建科学高效的组织管理体系,保障实验室科学决策、高效运作;二是建立协同创新的科研体系:以四大方向的核心平台为抓手,建成高等海洋研究院、智慧海洋先进技术研究院、蓝海科创研究院、福建海洋可持续发展研究院等创新科研实体;三是引入企业市场化运作模式,服务实验室日常运行,并成立以市场需求为导向的产业研究院,打通“科研攻关—技术转化—企业孵化”的产业创新链条,并通过设立产业发展基金,充分发挥资本引导作用,撬动社会资本参与海洋科技研发及成果转化。

(2)深入实施一项国际科学计划:海岸带计划

2021 年初,我们携手国内外多家高水平科研单位、龙头企业、非营利性基金会、国际组织,共同策划了一个国际科学计划——“融通科学、管理和社会参与:助力海岸带可持续发 展(Coastal Zones Under Intensifying Human Activities and Changing Climate: A Regional Programme Integrating Science, Management and Society to Support Ocean Sustainability,Coastal-SOS,中文简称“海岸带计划”)。经政府间海洋学委员会(IOC)签署,正式获批联合国海洋科学促进可持续发展十年项目(简称“海洋十年”)。海岸带直接连通陆地和海洋,是自然生态和人类生态的关键交汇区,更掌控着区域乃至人类社会可持续发展的命脉。但近50年来,海岸带社会经济的迅猛发展、涉海活动加剧,再叠加升温、海平面上升等全球气候变化影响,以及富营养化、有害赤潮、缺氧等海洋环境问题,海岸带生态系统面临着巨大的压力和挑战。随着海洋经济新引擎的发力,如何保障社会经济的高质量及海洋的可持续发展,特别是在海岸带这一陆海交互区,是迫切需要解决的全球共性问题。海岸带计划以东亚海域的五个经济社会发展核心区为研究示范区,拟深入剖析在过去50年导致典型海岸带生态退化的主要控制因子,探索建立适用于“人-海复合系统”的耦合模式,预测未来40 年海岸带环境与生态系统变化趋势。该项目还将构建数字孪生海岸带系统,以期为基础研究和政府决策提供试验工具与支撑平台。

本项目的重要目标之一是致力于构建新型跨界伙伴关系,通过多元渠道与手段,面向产业部门、决策者和公众传播海洋科学知识,并将其转化为可行、有效的陆海统筹管理措施,支撑地方政府及企业可持续发展战略的制定,切实推动东亚地区海洋与海岸带的可持续发展。

(3)潜心开展一项重大研究:海洋荒漠能否成为“绿洲”?

联合中国海洋大学、自然资源部第二海洋研究所、中国科学院南海海洋研究所、上海交通大学等海洋优势单位,我们正在承担一项国家自然科学基金重大项目——“海洋荒漠生物泵固碳机理及增汇潜力”(Carbon Fixation and Export in the oligotrophic ocean,Carbon-FE),聚焦海洋荒漠区之一——北太平洋副热带流涡区。

全球表层海洋约30%为低生物量、低生产力、低碳输出效率的寡营养海域,俗称“海洋荒漠”。尽管单位面积的生产力很低,但海洋荒漠面积巨大,故而对全球海洋碳汇具有重要贡献,可能具有很大的增汇潜力。以北太平洋副热带流涡区这一全球最大的海洋荒漠区之一为例,其面积近3000万平方公里,是我国大陆国土面积的三倍,约占全球海洋面积的 9%,体积更是高达全球海洋的11%,是地球上最大的连续生态系统,也是全球海洋CO₂的主要汇区之一,年吸收量约为九亿吨CO₂。需要特别指出的是,已有研究表明:随着全球变暖的加剧,上层海洋层化增强,环流形态发生改变,海洋荒漠正在不断扩大,并伴随浮游植物群落结构的变迁。这一方面可能降低初级生产力和碳汇,但同时又可能增强固氮作用,进而增加碳汇,从而对预测海洋碳循环的演变提出了新的挑战。因此,加深对海洋荒漠生物泵过程与机理的认识,构架寡营养海域生物泵理论,是碳循环领域急需解决的一个重大问题,也是探讨海洋增汇潜力的科学基础,对预测全球海洋的变迁规律及其在地球气候系统中的作用具有重大意义。

海洋荒漠具有低营养盐、低叶绿素的特征,却是全球固氮的热点区域,其固氮可能受铁限制。若该机制能得以证实,施加铁则可能促进上层海洋的固氮作用,增加有机物生产,从而达到增汇的目的。由于面积巨大,海洋荒漠区显然是寻求碳增汇新途径的首选区域。最近,我的同事史大林教授团队在西北太平洋流涡区的研究表明,生物固氮作用存在明显时空变化特征,揭示了水体中 Fe:N 供应比值是控制固氮发生与否的关键因子。但与此同时,我们也发现即使在固氮作用增强的情况下,海洋碳输出并不一定增强。因此,通过海洋施铁提升海洋固氮并最终增加海洋碳汇的方案仍需要进一步验证。

目前CO₂的排放水平已大大超出自然过程所能清除的量,单靠减排可能不足以应对气候变化。海洋是巨大的碳储库,具有通过增汇去除、封存CO₂的巨大潜力。所以,通俗地讲,我们拟回答的一个重大科学问题是,海洋荒漠能否成为“绿洲”?

该项目自 2019 年执行以来,我们已在西北太平洋组织了三个大型综合科考航次,严格采用国际规范,获得了一批高质量的观测数据(包括痕量元素和同位素),为我国在相关领域与国际同行同台竞技做出了显著贡献。接下来,我们将加快推进集成性成果的产出进度,加速推进数值模拟对碳汇潜力的评估研究工作,为碳中和目标作出贡献。

海晏河清:既保护海洋,又造福人类,是我们所期盼的“人海融合发展”和谐图景

《环球财经》:在未来不到 40年的时间内,实现碳中和目标对我国是一个巨大的系统性挑战,科学制定实施方案并优化行动路线的任务十分紧迫。海洋在应对气候变化、助力我国实现双碳目标等方面,能够发挥怎样的积极作用?

戴民汉:海洋及其生态系统既是缓解气候变化强有力的“执行者”,也是气候变化的“受害者”。

首先,海洋是气候变化的巨大“缓冲器”与“调节器”。这可以从地球的能量平衡和碳平衡的角度去看。地球系统的能量源于太阳辐射,地球吸收以短波辐射为主的能量塑造了地球的特征及其生命活动,地球也向外释放能量,主要包括红外辐射在内的长波辐射。长期以来,地球系统能量的吸收与释放处于一个动态平衡状态,保障了地球的宜居性。

海水的比热容(1 kg 海水温度升高 1℃所吸收的热量)很大,是空气的四倍,加之海洋体积巨大,海洋因而具有巨大的热容,是维持地球系统能量平衡的核心。自1950年以来,海洋吸收了由于人类活动导致气候系统增加额外热量的 90%, 驱动海洋增暖,其影响已抵达深海,而且该趋势还在延续。最新的观测数

据表明,在2021年,全球海洋上层2000 米吸收的热量比2020 年增加了 14×1021 焦耳,这些热量相当于中国 2020 全年发电量的 500 倍。这些数据都有力支持了一个观点:海洋吸收了人类活动排放的温室气体所导致的气候系统中的大部分超额热量(~90%),是地球能量失衡加剧中的最大缓冲器,对缓解全球气候变化起到了至关重要的作用。如果没有海洋或者海洋的“吸热”能力达到上限,在“温室效应”的作用下,原本被海洋吸收的巨额失衡能量既不能向外释放,也无法被地表吸收(地表热容远低于海洋),进而导致地表温度的急剧增长,由此将会进一步加剧极端天气与气候事件,甚至是出现人类难以承受的严重灾难。

海洋是地表系统最大的碳储库,其碳储量是大气的 50 倍;同时,海洋是人为排放 CO₂的主要归宿地之一。工业革命以来,海洋累计吸收了约 25% 的人为排放 CO₂。这一功能可从两个维度视之。首先,如果没有陆地生态与海洋系统吸收大气CO₂,大气 CO₂可能已经达到 585 ppm(2019 年 ), 高出实际水平(410 ppm)的 50%,已超过巴黎协定的2℃温控目标。其次,我们可以来算一笔自工业革命以来碳收支的帐,1850~2020 年,从数量上看,考虑土地利用方式释放到大气中的CO₂与陆地生态系统所吸收的CO₂,陆地而言,其净 CO₂ 消纳量非常低;而由化石燃料燃烧产生的 CO₂高达4620 亿吨碳,海洋吸收了其中的36%,剩下的 64% 则留存于大气中。设想如果没有海洋,化石燃料燃烧释放的 CO₂将全部留存于大气中,目前大气CO₂浓度将高达 490ppm。因此,从应对全球气候变化的角度看,海洋在过去、现在都起到核心作用。展望未来,在净零排放或负排放情景下,大气 CO₂浓度将逐渐降低,如果海洋与大气不能实现同步减碳,海洋碳汇能力则会减弱,甚至可能将过去吸收的CO₂重新释放回到大气圈,这将严重威胁碳减排效应。此外,海洋的重要性还体现在它巨大的减排和增汇潜力。据高级别可持续海洋经济研究组估计,基于海洋的缓解气候变化措施,包括可再生能源开发,降低涉海活动碳足迹,滨海生态系统修复,渔业、水产养殖等,到 2030 年每年减少CO₂排放约 400 万吨,而到 2050 年则可增加到每年 1100 万吨,相当于填补了 1.5排放路径21%、2 排放路径 25% 的负排放缺口。另外,受到海洋内部垂直交换速率的制约,工业革命以来形成的海洋碳汇主要储存在上层海洋。受此限制,海洋目前吸收的人为 CO₂ 仅占其最大容量的15%,仍有高达 85%的吸收大气CO₂的潜力有待发掘,尤其是在广阔的深海大洋。

我国的双碳战略不仅是我国推动构建人与自然生命共同体和引领全球气候治理的宏伟举措,也是服务高质量发展和生态文明建设的战略途径。实现碳中和以应对全球气候变化,其本质是人类对现代地球系统碳循环模式的人为调整和适应性管理。碳循环涉及碳元素在大气、陆地、海洋及生物圈之间的蓄积、储存和交换过程,及其与气候系统的互馈机制,极其复杂,尚未得到真正解决,是当今国际前沿科学命题。

从区域或国家层面来看,海洋碳汇也非常重要,但其清单、稳定性、演化趋势及其控制机理尚待进一步深入研究,以赋能国家碳中和战略和行动。我国邻近的南海、东海、黄海等边缘海位于陆地-大洋交界带,除了接收珠江、长江、黄河等大河的物质输入外,还与邻近西北太平洋持续进行着物质交换。因此,我国边缘海除了直接从大气吸收CO₂以外,还承载了陆地和大洋侧向输入的物质(包括碳),间接贡献了陆地和大洋碳汇。陆架边缘海受人为活动和全球变化双重影响,其中的物理与生物地球化学过程远比大洋复杂,碳源汇格局可在不同的空间和时间尺度上发生动态切换,这在一定程度上增加了厘清中国海碳源汇清单的难度。此外,定量甄别近海的自然与人为源 / 汇过程也是颇具挑战性的科学命题,因此必须加快推进相关研究。

另外,我国拥有 300 万平方公里的海洋国土面积,是陆地森林面积的近两倍;不仅是自然生态的重要组成部分,也是重要的碳汇区,例如:仅我国东海的碳汇量,已达8200 万吨CO₂/ 年。未来在大力发展海洋增汇技术的基础上,海洋碳汇不仅具有更可观的交易价值,由其带动的衍生产业价值也将更大。然而,迄今为止关于国家自主贡献的国际讨论中,海洋的作用和潜力远未受到足够的重视。因此,挑战与机遇并存,亟需形成海洋碳汇理论和发展蓝碳增汇技术。

当然,基于海洋的碳中和解决方案必须精准评估碳汇生态效应,以实现“生态优先、绿色发展”和“碳中和”的协同,这与我国制定“双碳”战略的初衷高度契合。我想特别强调的是,如上所述,在碳中和目标的实现与可持续发展路径的选择方面,海洋作为新的战略空间和经济形式(蓝色经济)具有重大的潜力和战略意义。

科学至实,海洋可期——专访中国科学院院士、厦门大学地球科学与技术学部主任戴民汉

2019年12月,戴民汉院士(右四)率团赴美调研硅谷科创企业,深度学习科技产业孵化模式、科技成果转移转化机制等科技创新生态系统的整体架构(图为访问全球顶尖生物技术孵化器公司IndieBio)

《环球财经》:如前所述,全球气候持续变化对海洋形成了巨大挑战。今年在里斯本召开的联合国海洋大会上,世界领导人在最后宣言中都承认过去的行为是“集体失败”,呼吁以更大雄心和全球承诺解决海洋面临的严峻局面。联合国也于今年特别提出了“海洋科学促进可持续发展十年”计划。面向未来,您如何展望海洋的未来发展?

 

戴民汉:可持续地开发利用海洋——既保护海洋,又造福人类——是我们所期盼的“人海融合发展”和谐图景。回顾人类发展历程,我们欠了地球环境及生态系统“一笔巨账”。人类粮食种植、砍伐木材生产、燃烧化石能源、建设基础设施等所有需求,都在“透支”着地球积累的“生态存款”。虽然人类的生存发展无可厚非,但经济社会发展却高度依赖各类资源。但这在未来,并不是一道不解之题,科技革命可能可以解耦经济社会发展与资源、环境之间的耦合关系。

如刚才所言,海洋确实存在诸多问题,且问题之大、之深,已不是简单的开发强度问题,而是经济社会系统发展模式的问题。尽管如此,我个人仍对海洋的未来发展抱着积极乐观的态度。因为在当下,人类若乘势第四次产业革命,通过夯实科学认知、创新应用技术,强化科学治理、发挥金融杠杆,通过政产学研商跨界共同设计及有效协同,海洋依然是一个未来可期的繁荣之地。该系统性解决方案可表达为一个公式,即:

繁荣的海洋=(科学认知+技术革命+科学治理+蓝色金融)×共同设计² 

首先,科学认知是经略海洋的根本基础。进一步提升海洋科学认知,并转化为解决海洋问题的具体方案,是未来很长一段时间科技界需要加倍努力的方向,也是“海洋十年”计划的目标所在。

其次,技术革命对于海洋科学研究、产业发展和综合治理尤为重要。以人工智能为显著特色的第四次产业革命正推动着新技术革新、改变着人类与海洋的关系,可望实现同时造福人类与保护海洋的双赢局面。例如,数字孪生海洋(Digital Twin of the Ocean,DTO)就是基于数字海洋并利用高性能计算将各种模型和海量数据进行迭代优化,提供海洋当前状态准确且全面的描述,帮助探索、发现并可视化过去、现在和未来的海洋状况。作为第四次产业技术革命的未来突破性成果之一,它的成功研发及广泛应用将为海洋监测、智能预测与管理决策提供强大工具。

第三,科学治理是以科学认知为依据,本着基于海洋自然生态系统的理念,实现海洋保护与开发利用之间的平衡。海洋的空间属性及其高度动态变化特征决定了海洋治理需要基于科学的决策,而海洋的联通性及复杂性亦决定了有效的海洋管理必须是综合性的,且基于充分的科学认知,即“海洋综合管理”。

第四,蓝色金融是指在充分考虑经济活动对海洋环境潜在影响的基础上,创新市场金融手段,将资本投向创新的融资解决方案,旨在以此重建海洋生态系统的繁荣,提升海洋生态系统的健康状况。充分发挥“蓝色金融”在海洋经济可持续发展中的新引擎、新动能作用,通过建立健全广泛适用的标准和流程,不断丰富创新融资模式和产品,将有助于实现海洋经济高质量、可持续发展。

第五,基于上述阐述可知,可持续的海洋繁荣需要各级政府、科技界、金融界和产业界的共同努力。在这背后,跨界力量的共同设计和携手行动尤为重要。也就是说,要以夯实科学认知、创新应用技术为基础,将海洋知识的生产者和使用者有效联动,实现数据、信息和知识的共享,采用跨学科沟通、协作,由多利益攸关方共同设计并提出可执行的海洋解决方案,包括决策、政策、综合海洋管理框架、应用程序和服务、及技术创新等。

《环球财经》:2021年7月,厦门产权交易中心设立了全国首个海洋碳汇交易平台。9月12日,红树林生态修复项目2000吨海洋碳汇在厦门产权交易中心海洋碳汇交易平台顺利成交,这是福建首宗海洋碳汇交易。据了解,您所带领的厦门大学蓝碳交易产学研团队正是该生态修复项目的主要科技支撑力量。可否请您具体谈一谈工作模式、影响及其作用?

戴民汉:厦门大学是国内外海洋碳汇科学研究的“重镇”。秉持“瞄准国家双碳战略目标、发挥自身科技力量优势、打通产学研创新链条”的理念,我和同事们组建了“蓝色碳汇交易产学研团队”。这是一支由厦门大学海洋科学、生态学、环境学和经济学等领域的领军科学家及高层次中青年骨干组成的多学科交叉学术团队,同时还邀请了在碳汇交易及相关产业领域拥有丰富经验的专家和管理者共同参与。

此次泉州洛阳江碳汇交易项目选址清除入侵生物互花米草后的红树林生态修复区,兼具固碳、生物多样性保护、净化环境和延缓淤积等生态系统服务。同时,该区域坐落于泉州世界遗产地的代表性古迹遗址——千年古桥洛阳桥,红树林为当地社区发展提供优质的旅游资源和良好的生态环境。此外,该项目进一步延展,通过兴业银行采用碳补偿机制认证及其与厦门航空的携手合作,将红树林碳汇转化为“碳中和机票”推向市场。因此,该项目凸显了生态增汇、综合生态服务功能与社区经济联动发展的示范效应,实现了产学研协同创新的有效联动及切实转化。

在本次项目中,陈鹭真教授等团队骨干成员以过去20余年的科学研究为基础,研发了《红树林造林碳汇项目方法学》,并应用其进行碳汇测算。该方法学采用了更加符合我国滨海湿地特点的测算参数,是我国自主研发的第一个红树林海洋碳汇方法学,具有十分重要的科学意义和市场导向价值。

此外,该宗交易实现了红树林碳汇功能与生物多样性保护的协同增效、红树林保护与周边社区生态建设协同发展的两大目标,标志着福建 / 厦门在海洋碳汇方法学开发、海洋碳汇交易等领域走在全国前列,是福建 / 厦门创新陆海联动增汇新模式、抢占海洋碳汇制高点的实质性突破。

在此基础上,我们这个团队已经和厦门产权交易中心、广州碳排放权交易中心等国内多个交易机构联合,为蓝色碳汇交易平台提供技术服务,同时与宁德霞浦县政府、腾讯公司等合作,对标国际蓝碳市场,探讨各种类型的蓝碳产品开发和碳汇核算方法学开发,逐步打造“聚焦蓝碳发展基础科学问题、构建蓝碳资产核算方法体系、创新蓝碳资产交易机制、提升企业蓝碳资产管理能力”的全链条研发及产业集群孵化,服务国家双碳战略需求,为我国有效应对气候变化提供强有力的科技支撑作用,并以此进一步辐射带动东盟、乃至“一带一路”沿线国家蓝碳经济的高质量发展。

架海金梁:培养具有创新能力的高端涉海人才

《环球财经》:厦门大学是“中国海洋科教的摇篮”。作为一名海洋科学家,您已经谈了很多关于海洋的未来;那么,作为一名教师,您如何评价目前我国海洋科学教育发展的现状以及您对未来的期许?

戴民汉:确实,厦门大学的海洋科教历史已历百年,被誉为我国的“蓝色摇篮”。早在20世纪 20 年代初,著名爱国华侨领袖陈嘉庚先生创办了厦门大学,并确立了“面向海洋、面向东南亚、面向世界”的办学理念,还做出了“为力挽海权,必须培养海洋专才”的呼吁。1946 年,厦门大学设立中国首个海洋学系,开始培养我国海洋科学本科人才,成为我国海洋科学人才培养的摇篮,也为海洋科技的可持续发展创立了人才基地。无独有偶,2014 年,厦门大学又在马来西亚分校创办中国 – 东盟海洋学院,开创了我国海洋学科走出国门办学之先河。

目前,厦门大学是国家海洋科学人才培养及创新的重要基地,入选教育部首批基础学科拔尖学生培养计划2.0 基地;注重国际视野、创新意识和实践能力的培养,为学生提供一流的科研实践平台与国际交流机会 , 为我国建设海洋强国提供了人才支撑。总体来说,厦门大学海洋学科既有学科历史悠久、扎实雄厚的基础,又有瞄准新兴学科前沿的新增长点,更具备学科交叉融合的优势条件和成功实践。

相较于发达国家,我国现代海洋科学教育及研究事业起步较晚。但在海洋强国战略的引领下,我国海洋科学教育近年来呈现了“百舸争流”的快速发展景象。目前,我国拥有海洋学院(系)的高等院校已近 60 所(据不完全统计),且绝大部分是在改革开放(特别是 2000 年)后成立。这一态势反映了我国经济社会发展对海洋专才的强劲需求,但也存在通识不“通”、专才“不专”、质量不够理想等需要关注的问题。具体来说,其本科项目存在学生数量过多、师资不足、专业过细等问题,部分高校培养的学生通识能力显著不足、素养能力缺乏;而硕士培养过于强调基础研究及论文发表,不能满足人才市场对应用型人才的需求;最后,本该是以精英教育为目标的博士培养存在科研深度不够,创新能力不足的问题。此外,与我国海洋科技界科学和技术“两张皮”这一顽疾类似,现有海洋人才培养方案中,科学与技术、工程脱节,我们所培养的人才大多缺乏融通海洋科学与技术的创新能力。

在海洋经济与产业快速发展的今天,海洋科学教育应秉持大海洋观、大领域观,与当代科学及科技革命——特别是第四次产业革命——相融合,与时俱进地更新人才培养方案,明确不同学校的育人定位、不同教育阶段的培养目标,培养能够应对海洋未来挑战的复合型高端人才。本科教育应坚持以通识教育为主,主要目的是构建学生的世界观,训练其解决问题的基本能力,培养科学素养,在掌握海洋科学基本知识及结构基础上,培养“将海洋视为应用领域,与不同学科进行有效融合”的跨学科思考能力。对于硕士研究生培养,要进一步完善学科专业结构设置,除进一步强化学术能力培养外,更要加强涉海学科与现代技术的交叉融通,加深海洋科技创新与产业发展的链接,提升海洋高等教育对海洋经济产业发展的贡献,培养一批具有实际创新能力的高端应用型人才。在博士培养阶段,加强培养具有敏锐观察能力、深邃思辨能力、大胆挑战能力、优秀表达能力的高素质学术人才,同时要推动他们身上科学精神、人文精神的养成,使其具备国际视野和合作竞争意识。总体而言,新时代的海洋科学教育需坚持“四个面向”,加强涉海学科的交叉融通,加深海洋科学教育与海洋科技创新及产业发展的链接,培养多层次涉海科技人才,不仅要具有质疑精神、创新意识、实践能力和科学人文素养的高素质创新型人才,也要有能够满足市场需求,推动开展产学研用一体化的复合型应用人才,全方位培育国家海洋事业的领军人才和骨干力量。

科学至实,海洋可期——专访中国科学院院士、厦门大学地球科学与技术学部主任戴民汉

2020年,受可持续海洋经济高级别小组(High Level Panel for a Sustainable Ocean Economy)委托,戴民汉院士与挪威科学家Jan-Gunnar Winther领衔编写《海洋综合管理》蓝皮书并全球发布,福建厦门作为惟一的一个城市案例被写入蓝皮书

《环球财经》:最后,借此采访机会,我们还要热烈祝贺今年6月您荣获“艾克斯福特奖”。作为首位获此殊荣的海洋学家,您对此有何感受?您能否谈谈海洋科技的国际合作前景?

戴民汉:当然,能获此殊荣我感到非常惊喜。

想必大家已有所了解,“艾克斯福特奖”设立于 2010 年,是以著名空间物理学家威廉·伊恩·艾克斯福特 (W. Ian Axford)命名,旨在表彰在地球科学领域取得杰出成就,并为推动亚洲与大洋洲科学合作作出无私贡献的科学家。

确实,地球科学,尤其是海洋科学,是特别需要国际合作的。人类只有一个地球,地球也只有一个海洋。海洋的开放性和连通性,决定了海洋的开发利用和保护需要我们人类共同携手。同时,如我前面所提及的,海洋现在所面临的问题和挑战已不是某一国单独就能够解决,需要全球各国的共同努力,特别是科学界的通力合作。在亚洲地区,更要如此。近半个世纪以来,亚洲各国的经济社会发展迅猛、人民生活水平日益增高,但对海洋的开发强度和频度也不断加强,给海洋(特别是近海)生态系统造成了巨大压力,海岸带富营养化、有害赤潮等海洋环境问题频发,加之全球气候变化造成的升温、酸化等影响,使得原本脆弱的部分亚洲地区海洋生态系统更加岌岌可危。应对这些挑战,亟需区域各国的跨国、跨界合作。围绕这些问题,我及团队与包括香港、台湾在内的诸多大中华地区的涉海科研院所展开了长期合作,也与亚洲其他国家、美国和欧洲的同仁们开展了紧密的科研合作。中国也通过 21 世纪海上丝绸之路建设、“构建蓝色伙伴关系”等倡议,推动了与亚洲、大洋洲各国在海洋经济发展、科学研究、环境管理、安全保障等方面的国际合作。

面向未来,随着人类生存和发展越来越多地依赖海洋,如何科学协调人类社会发展与海洋环境保护之间的关系是一个重要课题。我坚信唯有秉持“海洋命运共同体”的理念,在海洋领域开展更广泛、更深入、更务实的国际合作,才能以更大的雄心实现海洋可持续发展。

(特别说明:上述部分专访内容基于戴民汉院士前期与同行和团队的深入讨论及思考,可能见诸于相关报道。)

致谢

感谢厦门大学地球科学与技术学部战略发展协调专员王贵华,近海海洋环境科学国家重点实验室办公室主任施薇、工程师王哲及孟菲菲,厦门大学党委宣传部副部长李静对本次采访的大力协助与支持。

科学至实,海洋可期——专访中国科学院院士、厦门大学地球科学与技术学部主任戴民汉

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