乘風破浪心向深海

2015年中印尼聯合航次科考（左三為袁東亮）。研究團隊供圖

■記者 張雙虎

西太平洋是全球海溫最高的水體——暖池的主體所在地，全球海洋大輸送帶在此流過，将太陽輻射熱量帶到高緯度海域，對全球氣候産生重要影響。

從“十三五”開始，我國開始對西太平洋進行大規模調查研究。在國家自然科學基金創新研究群體項目“西太平洋海洋環流動力過程”（以下簡稱創新群體項目）支援下，中國科學院海洋研究所（以下簡稱中科院海洋所）研究員袁東亮帶領該創新群體取得了重要突破性成果：發現了一支迄今赤道外最長、最強的，橫跨北太平洋海盆的次溫躍層潛流——北赤道次表層流，揭示其進入印尼海的路徑以及動力機制，糾正了經典理論存在“陰影區”的錯誤；發現了連接配接太平洋和印度洋環流的一支洋流——印尼貫穿流的兩個新分支，為太—印交換和全球海洋大輸送帶提供了新格局認識；同時揭示了北太平洋副熱帶環流西邊界流——黑潮與近海環流互相作用對我國沿海環境的影響。該團隊在國際上發起并引領的NPOCE（西北太平洋海洋環流與氣候實驗）國際合作計劃得到國際學界的高度認可。

出海

11月21日上午，青島薛家島碼頭。

随着一聲悠長的汽笛，“科學号”考察船緩緩離開港口，奔赴西太平洋執行國家自然科學基金委今年的共享航次計劃。

“科學号”漸漸駛向浩瀚大海，一點點變小，最終消失在海平線。與此同時，中國的海洋學研究正一步步走向深藍……

這支30多人的科考隊伍要在未來80多天裡，回收去年布放的潛标，收集觀測資料，維護并重新布放潛标，按照國際GO-SHIP計劃标準開展實體、化學、生物、地質等多學科考察。

“每次出海都有新挑戰。”本航次負責人、中科院海洋所研究員張林林對《中國科學報》說，“早期出海科考，所裡會舉行個儀式，上司緻辭、媒體報道、同僚送别，儀式簡短而隆重。近年來這些儀式都省略了，大家隻是握握手，強調安全事項。”

因為出海前科考隊進行了充分的準備，對設計方案反複思考、讨論，他們心裡有了底兒。

海洋環流研究高度依賴觀測，科考隊的重要任務之一就是取得海洋狀态的實測資料，其中包括布設和回收深海潛标，進行長時間序列觀測。

“最開始我們都沒有做過這個東西（潛标）。”袁東亮對《中國科學報》說，“在湍急的西邊界流内布設6000多米的深海潛标，當時在國際上也是首次，包括觀測系統怎麼設計、海上怎麼操作、采取什麼技術方案，都沒有經驗可借鑒。”

在經曆無數次研讨、設計、嘗試和修改後，該團隊終于拿出了一套成熟的觀測方案。

一套潛标觀測系統，像一串碩大的珍珠項鍊靜靜地挂在海裡。在長約6公裡的“繩”上，最下端是近兩噸的重物，将潛标固定在海底，沿着這條繩向上，每隔一段距離設定一個儀器和浮球，讓潛标在海裡保持豎直“站立”。潛标上挂着30多個昂貴的儀器裝置，用來監測洋流、水溫、鹽度等資料。

在“無風三尺浪”的大洋中，讓這個近兩噸重的“大項鍊”豎在海裡并非易事。科考隊員先放下浮球，然後以低速開動科考船，一邊前進一邊挂儀器、調整狀态，小心放入海中。

“海上作業非常複雜，風向、洋流都要充分考慮，否則放出去的繩擺來擺去，如果碰到儀器、磨損繩子都會導緻失敗。”另一位創新群體項目成員、中科院海洋所研究員胡石建告訴《中國科學報》，“每次布放潛标，科考隊員要連續在甲闆上工作七八個小時。使用先進的‘科學号’調查船後，布放一次能控制在三四個小時内。”

“這一整套東西放進海裡，配重、浮球、儀器、繩子及各部分的連接配接部件，任何一個環節都不能出錯，任何一個小問題都可能導緻潛标無法回收，或拿不到想要的資料。”袁東亮說，“是以，這不僅是個技術活，更是對體力、耐心、細心和團隊協作能力的考驗。”

曆程

20世紀60年代，國際海洋學研究進入大規模海上立體觀測實驗階段，但受限于資金、技術、儀器裝置等因素，我國海洋學研究總體上還處于摸索階段，連“跟跑”的條件都不具備。

2009年，我國西太海洋環流研究創始者、中科院院士胡敦欣獲得國家自然科學基金重大項目資助，在國際大規模西太平洋科考停滞15年的背景下，開啟了新一輪西太平洋環流科考。

2011年，袁東亮擔任國家自然科學基金委西太平洋開放共享航次首席科學家，帶隊赴西太平洋開展科學調查，圓滿完成各項任務，從此開啟了長達10年，至今還在延續的西太平洋科考篇章。

“早期，我們在胡敦欣院士帶領下，摸索着開展潛标觀測和研究，為後來獲得創新群體項目打下了基礎。”袁東亮說，“那時候潛标很貴，每次出海隻布放或回收一套（潛标）。”

2014年，我國開始在西太平洋和印尼海大規模布放潛标。此時袁東亮帶領的創新群體項目團隊已經經驗豐富，“比較有信心了”。2015年底，創新群體項目負責人袁東亮帶隊去回收潛标時，我國在西太平洋已經布放了16套，在印尼海布放5套，形成20餘套潛标組成的觀測陣列。這一量級上的變化，奠定了我國開展海洋連續觀測研究的基礎。

此後，袁東亮又上司建設印尼海觀測系統，到2018年，形成了印尼海10餘套、西太平洋20餘套的規模。目前，我國在西太平洋和印尼海已有30多套同步潛标，觀測到大量珍貴資料，發現了很多前所未見的新現象，取得了一批重要成果。

“我們一步一個台階，每次都有不小的挑戰。”胡石建說，“經過10多年探索，我們的一些理論和研究方法，已經成為一種範式，成為國際上其他研究團隊的參考。”

合作

“我們在國際合作方面做了大量工作。”袁東亮說，“不僅上司着NPOCE國際合作計劃，還在印尼的内海，建起覆寫關鍵海峽的潛标陣列，獲得了國際上僅中國才有的海洋觀測資料。”

要研究印尼貫穿流就必須在印尼的内海開展觀測，必須通過國際合作才能實作。袁東亮介紹說，“通過國際會議和開展學術教育訓練等活動，我們與印尼科學家建立起互信的夥伴關系，通過大量的溝通，并創新合作範式，使用印尼科考船完成了印尼海潛标陣列的建設。”

在印尼科考船上工作，研究人員不但要克服自然條件帶來的困難，還要适應當地的生活和習慣。創新群體項目成員李峣曾在赤道地區四五十攝氏度的甲闆高溫下，因為襯衣紐扣敞開被曬出了燎泡，創新群體項目成員、首席科學家王晶則經曆過追蹤失竊航标的驚險……

“這些年輕人成長很快，已經褪去了初出茅廬時的‘青澀勁兒’。”袁東亮說，“他們中有兩人獲得了國家自然科學基金優秀青年科學基金項目資助，有8人曾任航次或者航段首席，完全可以派出去獨當一面。”

《中國科學報》：研究洋流、弄清洋流規律和機理有哪些重要意義？

袁東亮：海洋環流是全球物質和能量傳輸，尤其是熱量輸送的重要載體。西太平洋暖池直接影響我國東南沿海的水汽輸送，對研究我國中長期氣候變化和短期氣候預測有重要作用。此外，認識和研究海洋對國家環境安全很重要，同時便于人們開發海洋，更好地服務經濟社會發展和人類生活進步。

《中國科學報》：我國洋流研究目前在國際上處于怎樣的水準？

袁東亮：在海洋研究方面，我國從觀測手段、研究方法到儀器裝備都有了很大的進步，也取得了一批重要成果。這些年，我們和印尼緊密合作，取得很多有價值的觀測資料。在西太平洋—印尼海海域，我們總體上處于國際前沿。

《中國科學報》：下一步我們有什麼研究計劃？

袁東亮：2007年，中科院組織開展“至2050年中國海洋科技發展路線圖”的研究，我是海洋環境領域的規劃者和主要撰寫人。按照該路線圖，2020年前，我們實作了在西太平洋—東印度洋海域布設觀測陣列，形成局部研究優勢的目标；下一步，至2035年，我們計劃将觀測網拓展到整個印—太海盆。目前國際上在太平洋已經有了一些規劃，我們會加強國際合作，形成“十字”觀測網并參與國際熱帶太平洋觀測系統TPOS計劃；到2050年，我們國家的發展必然要求我們将海洋觀測擴充到全球。那時候，我們将把全球海洋連起來形成“完整的故事”。

來源： 《中國科學報》