海洋科考▏基于海洋渔业发展的海洋科考船建造和应用
在耕地资源日益减少的形势下，优化近海渔业、拓展外海渔业和发展远洋渔业是保障我国粮食安全和海洋生态安全的必然选择。随着海洋渔业资源争夺的愈演愈烈，远洋和极地已成为新一轮渔业资源开发利用的主战场。以金枪鱼和南极磷虾等为代表的远洋和极地渔业资源备受关注，世界各国纷纷制定相应的开发利用计划。
上海海洋大学“淞航”号远洋渔业资源调查船
优良的科研平台和硬件设施是在海洋渔业资源争夺中占据优势地位的有力保障，其中海洋科考船是重要装备之一。本研究根据国内外海洋科考船的发展历史和现状，分析我国海洋科考船在海洋渔业发展中存在的问题以及海洋科考船的发展趋势，并提出相关建议，以期为我国海洋科考船的建造和应用提供借鉴，促进远洋和极地渔业发展，提升我国负责任渔业大国形象和国际渔业话语权。
一、国际海洋科考船
⒈发展历史
国际海洋科考船的发展历史可追溯到1950～1980年，先进调查装备的研发，尤其是计算机技术的普及，显著提升海洋科考船的作业能力和作业效率。与由老旧船舶改造而来的传统调查船相比，新型海洋科考船在结构、性能、装备以及与专业设备的匹配性等方面均有大幅改进，可称之为“一期海洋科考船”。典型代表如6000吨级“罗门诺索夫”号(前苏联于1959年建造)、3400吨级“测量员”号(美国于1960年建造)和4700吨级“太阳”号(德国于1977年建造)。
1980年至今，随着专业科考装备的升级以及船舶电力推进和动力定位2大系统的迅速发展和普及，结合专业模块化设计的优化、操控系统自动化水平的提高和计算机网络规模的扩大等，海洋科考船领域萌发新的设计思想和应用前景，“二期海洋科考船”如雨后春笋般涌现。典型代表如18000吨级“决心”号(美国于1984年改建)、3600吨级“阿特兰蒂斯Ⅱ”号(美国于1997年建造)、6600吨级“为何不”号(法国于2005年建造)、6000吨级“调查者”号(澳大利亚于2014年建造)和8000吨级新“太阳”号(德国于2015年建造)。除常规的综合调查功能外，适用于极地作业的专业化船舶也成为海洋科考船的研发重点，如6300吨级“玛丽亚·西碧拉·梅里安”号(德国于2006年建造)和“特列什尼科夫院士”号(俄罗斯于2012年建造)。
⒉主要国家
发达国家对于海洋科考船的投资巨大，以确保其在全球海洋资源开发利用中的竞争优势。美国海洋科考船队的装备最先进、船舶数量最多，共有各类海洋科考船242艘，其中国家海洋与大气管理局(NOAA)有19艘，主要开展水文学、海洋学和渔业资源调查；2000年以来美国新建海洋科考船的吨位都超过2000t，并配备世界最先进的资源声像评估和环境探测等系统。
法国海洋研究院(IFREMER)拥有海洋科考船7艘，其中3艘可在近海区域作业，4艘可在大洋和过洋海域作业；5艘配备深潜探测装备，主要包括载人深潜器和遥控深潜器，最大探测深度为6000m。
日本海岭号海洋调查船调查能力示意图
德国“玛丽亚·西碧拉·梅里安”号海洋科考船能够在全球各海域作业。欧盟在建65000 吨级“AuroraBorealis”号海洋科考船可在北冰洋海域常年巡航作业，且具备冰下钻探能力。日本现有海洋科考船108艘，其中42艘为渔业科学调查船，主要在日本专属经济区和远洋等开展渔业资源和环境调查。韩国现有海洋科考船16艘，其中12艘为渔业科学调查船，主要在韩国专属经济区和暂定措施水域等开展渔业资源和环境调查。
二、我国海洋科考船
我国海洋科考船发展较晚，但势头迅猛。在国防和科学研究的迫切需求下，我国不断提高自主研发和设计能力，逐渐步入海洋科考船领域世界先进国家行列。自我国首艘海洋科考船“金星”号于1957年改造完成后，代表性船舶不断涌现，如“气象1”号(1959年)、“东方红”号(1965年)、“实践”号和“向阳09”号(1969年)以及“科学一号”和“实验3”号(1980年)。
这一时期设计建造的海洋科考船虽可初步满足海洋渔业资源等相关科学考察的需求，但劣势也较突出，主要表现在4个方面。①由于降低噪音和减少震荡的技术不完善，船舶噪声较大，无法满足声学实验和研究需求；②包括实验、测量和船用等设备在内的整体配套设备较老旧，探测技术相对滞后，探测广度和深度都较有限，无法实现多学科联合科考；③海上作业获取数据的分析和实时传输能力不足，缺乏对发现状况的处理和追踪能力，与陆地实验室无法同步，导致科考效率较低；④船舶航行速度快但油耗较高，且运行、维护和管理支出较大，不符合现代海洋科考船低成本和高技术的发展方向。随着配套装备的升级和完善，我国海洋科考的规模、范围和精度都有大幅提升，老旧船舶濒临退役或改造。
1985～2000年，我国海洋科考船的代表性船舶包括“东方红2”号、“大洋一号”和“雪龙”号，促进我国在远洋和极地开展大规模调查研究，显著提升我国在国际海域开展科学考察的能力和水平，但船舶数量仍较少，无法满足渔业等海洋资源的调查需求。进入21世纪，我国海洋科考船快速发展，陆续建造“实验一号”“海洋六号”“科学”号、“向阳红10”号、“向阳红03”号、“向阳红01”号、“张謇”号和“嘉庚”号等一批装备精良的海洋科考船。目前自然资源部、中国科学院、教育部和农业农村部等均在建和研发世界领先的海洋科考船，将为我国海洋科考船注入新的活力。
黄海所“北斗2”号海洋调查船效果图
三、我国海洋科考船在海洋渔业发展中存在的问题
目前我国已拥有多艘海洋科考船，但主要针对海洋地球物理、海洋地质、海洋大气环境、物理海洋和海洋化学等方向开展科考工作，仅有“北斗”号、“南锋”号和“淞航”号3艘具备渔业资源科考能力。其中，“北斗”号和“南锋”号均为1000吨级，主要用于我国近海和专属经济区调查，且“北斗”号船龄已超过30年，濒临退役；“淞航”号为3000吨级，但以远洋调查为主，同时承担繁重的教学和实习任务。拟建或在建海洋科考船中，“北斗2”号和“东方”号同为3000吨级海洋综合调查船，兼具近海和远洋渔业资源调查能力。其中，“北斗2”号是“北斗”号的替代船，以黄、渤海调查为主，兼顾远洋调查；“东方”号兼顾东海和远洋调查。目前我国远洋渔业已遍及全球各大洋以及40余个国家的专属经济区，仅有的2艘“兼职”海洋科考船难以满足日益增长的远洋渔业资源科考需求。
极地路途遥远且气候恶劣，对海洋科考船的续航能力、高海况航行能力和作业能力要求非常高。尤其是海冰(包括浮冰和冰山)长时间和大范围存在，极大程度地限制海洋科考船作业的航次、季节、海域和范围。我国现有、拟建或在建的，可用于远洋渔业资源调查的海洋科考船都不具备相应的破冰能力和续航能力。
此外，渔业资源科考具有特殊性和专一性，而我国现有海洋科考船的集成功能较弱。因此，建造集调查、探捕、观测、实验、冷冻、加工和遥感等技术手段于一体，具有先进装备和能力，可承担远洋和极地渔业多学科任务的海洋科考船迫在眉睫，有利于维护我国海洋渔业权益。
四、海洋科考船的发展趋势
随着海洋资源争夺的白热化，发达国家正抓紧建造装备更加优良和作业更加高效的海洋科考船，其设计理念和性能特点主要表现在3个方面。
⒈提高极地作业能力
根据目前世界最先进的海洋科考船设计方案，极地海域逐渐成为热点作业区域，提高抗冰或破冰能力是海洋科考船研发的重点目标。极地海域具有丰富资源，但大部分仍未被开发利用。在全球气候变暖的大环境下，极地冰雪逐渐融化，其资源的合理开发和高效利用成为各国关注的焦点。面对极地极端恶劣和复杂的自然环境，确保船舶平稳航行并正常开展科考活动是海洋科考船的发展方向。
⒉船舶大型化、控制集成化和网络化
先进海洋科考船正向扩大船体、提升航海和跨洋区调查能力以及适应多种调查环境等方向发展。船舶大型化可增强船体的稳定性，增加调查和实验空间，提高空间利用效率和装载能力，为海洋科考船承担综合调查任务提供基础。
控制集成化是先进海洋科考船的特征之一。船体和设备控制集成，可具有良好的操纵和动力定位性能，使船舶航行与调查协调配合。此外，控制集成化可降低船员数量和空间需求，将更多的船上空间留给科研人员和仪器设备，提高调查研究能力。先进海洋科考船配备全船网络，并设立中心控制平台，负责集成整个船体的智能网络，借助卫星通信设备，与陆基实验站和其他海洋科考船组建系统网络，实现船舶位置信息和海上科考数据的双向实时传输。部分海洋科考船针对调查研究需求，构建船载数据工作站，在第一时间集中处理和分析调查数据，并生成初步调查报告，提高科考工作成效。
⒊船载设备多样化、趋同化和自动化
先进海洋科考船配置多种资源调查、声学评估、理化环境监测和卫星遥感接收设备，如探鱼仪、多波束声学探测系统、CTD和ADCP等，具备渔业资源探捕和海洋理化监测等多种功能。同时搭载声学评估实验室、理化实验室和生物实验室等综合研究实验室，从单一的资源研究向综合研究转变。
各国海洋科考船在同类仪器设备的选择上趋向于同一品牌甚至同一型号。随着国际合作调查的深入，研究单位之间和调查任务承担国之间的数据交换愈发频繁，设备趋同化有利于统一数据采集标准和处理方式，增强数据和结果之间的可比性，充分发挥数据价值。
海洋科考仪器设备已大部分实现自动化，如走航式水文记录仪和ADCP多普勒声学测流仪等。设备自动化与船舶控制集成化和网络化相结合，可实现调查采样自动进行，测量数据与船舶位置、水深和运动姿态数据同时获取，现场采集数据量、数据质量和采集速度明显提高，降低人工操作误差几率，提高数据准确度和精确度。
3000吨级海洋渔业综合科学调查船“蓝海101”号
五、海洋科考船推动海洋渔业发展的建议
⒈强化需求调研，做好顶层设计
开展深入调研，提出量化需求，指导海洋科考船的设计和建造。重点研讨新建海洋科考船是否满足远洋和极地渔业发展的需求以及调查能力是否过剩等问题。随着极地资源宝库渐露真容，发达国家在海洋科考船建造和船载设备配置方面投入巨额资金。目前我国尚无专业化极地渔业资源科考船，亟须加大研发力度，建造续航能力和冰区作业能力更优的专业船舶，抢占战略资源开发利用和长远权益的制高点。
⒉加强科研创新，推进技术应用
极地科考船的关键核心技术包括冰水动力学和结构解析、海冰力学特性分析以及冰载荷精准预报等，只有明确认知现象背后的力学原理和物理运动过程，才能为船舶的精准设计奠定坚实的理论基础。我国应加快冰水池建设，满足新型极地科考船模拟实验的需求；提高船舶破冰能力，同时在电力推进、柴电混推、LNG和低温止裂钢“四新技术”领域开展深入研究和应用，提高船舶安全和环保系数，打破主流技术的国外垄断。
⒊建设“国家渔图”，共享数据资源
以信息化需求为抓手，以基础设施建设为依托，以“智慧海洋”工程为基点，推进“国家渔图”建设；重点依托我国众多船舶，尤其是海洋科考船、资源调查船和远洋渔船等，通过装载智能海洋信息感知系统，组建全海域布局的渔业资源信息网，构建智能海洋渔业系统，提升资源管控能力，推动数字化信息技术等在海洋渔业生产和管理中的研究和应用，为掌握全球海洋渔业资源分布提供有力的数据支撑。通过海洋科考活动获取全球海洋渔业资源数据，建立基于物种、栖息地和生态环境等多层面的信息查询、展示和分析系统，并面向社会和相关行业实现数据资源共享。
【作者简介】文章作者/刘永新 刘晃 徐琰斐，分别来自中国水产科学研究院和中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所；第一作者刘永新，中国水产科学研究院，副研究员，博士，研究方向为渔业科研管理；本文为基金项目，农业财政专项项目“海洋渔业资源调查与探捕”；文章来自《海洋开发与管理》（2019年第2期），参考文献略，用于学习与交流，版权归作者及出版社共同拥有，图片系我平台加插，转载也请备注由“溪流之海洋人生”微信公众平台整理。
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