研究| 干货! 美国海军最关注这几个海洋研究主题

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本文从科学计量学的角度研究了美国海军资助的海洋学基础研究内容。从研究结果来看，美海军的海洋学研究关注点除普遍性的海洋学、海洋气象学研究外，另一个研究重点是中国南海周边的内波问题，这项研究与潜艇部署和反潜作战密切相关，其研究目的显而易见。此外，美海军还关注北极海冰、无人潜航器、中国东海海洋学等内容，北极海冰研究与美海军意欲开辟北极航道有关，无人潜航器则作为一种新型水下战装备，受到美海军的重视，重点关注了相关路径规划问题。

美国海军每年的基础研究投入约5-6亿美元，用于向军内机构、高校等提供科研资金。美海军基础研究主要由美国海军研究署负责管理，典型项目包括与陆军研究实验室、空军研究实验室联合开展的多学科大学研究倡议项目（MURI）、用于保障科研基础设施的科学仪器专项基金项目（DURIP）、用于奖励杰出研究青年的青年科学家奖（YIP）等。此外，美国海军研究实验室作为美海军研究署下辖的一个专属研究部门，其相关成果也值得关注。

表1 美海军基础研究经费（单位：亿美元）

我们以海洋学为例，针对发表在SCI数据库的论文，研究了美海军基础研究的相关内容。我们从Web of Science上下载了由美国海军研究署或美国海军研究实验室资助、发表时间为2008-2018年的所有论文，筛选主题为海洋学、类型为文章/评述/会议的论文，查重后共获得2176篇论文，使用Citespace引文分析软件进行分析。

一

研究主题的词频分析

这些论文的研究主题集中在海洋水体建模、混合层、近海、中国南海、海冰及上层水体等方面，中国南海、海冰、大陆架、内波等主题词出现次数出现了爆发式增长。对于中国南海相关研究，中国南海和吕宋海峡两个主题词在论文中分别出现了53次和36次，并与内波研究密切相关。此外，海冰和上层水体的相关研究在近三年逐步涌现，体现了美海军对北极地区的重视程度。从研究方法上，还能统计出论文中数值模拟与试验观测的比例，相关主题词分别出现了288和102次。

图1 2008-2018年美海军资助海洋学论文的主题共现网络（图可双击放大）

每个主题均通过十字节点形式表示，节点大小表示该主题在历年论文中出现的总次数，节点颜色表示该主题在不同年份的出现次数。

图2 地理位置相关的主题词出现次数

图3 研究对象相关的主题词出现次数

二

论文聚类下的研究主题剖析

为了获取最新的研究内容，我们选取2013-2018年的论文进行共被引分析，共形成19个聚类，每个聚类中论文的参考文献重合度高，表示研究方向较为相近，可作为一类研究主题。

图4 2013-2018年的论文共被引网络及聚类结果（图可双击放大）

聚类用闭合框线表示，利用对数似然率算法从论文关键词中提取主题词对聚类名称进行标注。聚类中的节点数量越多，可以简单理解为该主题的研究论文数量较多。

我们对各聚类的主要研究内容进行了分析，提出美国海军资助的海洋学基础研究主要集中在以下主题。

1、中国南海周边的内波研究（聚类#0，共84个节点）

内波是在海洋内部密度不均匀水层间发生的一种波动，不仅影响海洋中的混合过程，还在时间和空间上影响水下声场分布。其中，强流通过陡峭的陆坡、海脊等激发还会产生非线性的孤立内波，南海北部的海水垂直层化季节变化显著，海底地形变化大，是孤立内波的多发区。1963年，美海军“大鲨鱼”号核潜艇在马萨诸塞州海岸外350km处沉没，艇上129名舰员全部遇难。2006年，美国迈阿密大学的研究表明，潜艇失事的原因很可能是遇到了强烈的内波，大振幅孤立内部的巨大垂直剪切力将潜艇拖至海底，潜艇无法承受巨大压力而被压碎。因此，内波相关研究对潜艇部署、反潜探测等有重要意义。

其中，研究最多的地理位置是吕宋海峡。吕宋海峡在广义上指整个菲北海峡，北起菲律宾北端雅米岛、南至菲律宾吕宋岛，属于封锁中国的“第一岛链”的一部分，是中国南海与外洋相连的唯一深水通道，具有重要的地理战略地位。

2、海洋学、海洋气象学与气象预测研（聚类#1、#2、#3、#4、#10、#11）

这部分涉及一系列基础性的海洋学、海洋气象学等研究，包括亚尺度混合层锋生、混合影响的海洋大气环流、混合层不稳定性等与物质混合相关的研究（聚类#1、聚类#10，共90个节点），波浪破碎、波浪能量耗散、风浪预测等大气海洋相互作用研究（聚类#2，共54个节点），冲浪区、水域表面波等近海波浪研究（聚类#3，共49个节点），孟加拉湾河口盐度分层与季风、波浪与潮汐等河口附近海域特性研究（聚类#4、聚类#11，共77个节点）。

3、北极海冰相关研究（聚类#6、#7，共80个节点）

本部分主要研究了北冰洋及波弗特海、楚科奇海等边缘海中薄冰层与洋流、波浪、大气的相互作用及预测等，典型研究包括海洋表面波在边缘冰区的衰减情况、强风对冰层的影响等。

北冰洋是北半球沟通大西洋与太平洋的最短通道，是战略导弹核潜艇的隐藏区，在战略威慑和军事侦察方面具有重要价值。此外，在全球气候变暖的影响下，北极冰盖日益消融，传统的西北和东北两条北极航道在一年中的贯通时段已经显著增加。如果气候变暖的趋势继续下去，不排除北极航道全年贯通的可能性，更有望出现“联系亚、欧、北美三大洲的最短大弧航线”。

美国的北极战略目标定位为“推进美国利益”，要求海军在2030年前具备在北极地区持续开展国土防卫、保障航海自由的行动能力。美国海军对边缘冰区的基础性研究正是凸显了对北极战略地位的看重。

4、无人潜航器研究（聚类#9，共34个节点）

本部分主要研究了无人潜航器在复杂洋流中的路径规划问题。

随着水下通信距离、速度的不断提升，无人潜航器的综合作战能力不断完善，已经成为未来水下战的重要构成部分。美国海军尤为重视无人潜航器发展，已经设想了集群作战、与无人机跨域协同、与潜艇构建人机编组等多种作战概念。

无人潜航器的研究重点是提高自主能力和续航力。其中，航线规划、避碰研究是自主性的研究核心。美国海军对无人潜航器的相关研究正是集中在这一领域。

来源：微信公众号“蓝海星智库”

作者：马晓晨

本文仅代表作者观点，部分图片来自网络

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