海洋是一個瀕海國家發(fā)展的重要生命線，步入新世紀，海洋在我國社會主義事業(yè)發(fā)展的地位和作用日益突出。黨的“十八大”報告中明確提出“提高海洋資源開發(fā)能力，發(fā)展海洋經(jīng)濟，保護海洋生態(tài)環(huán)境，堅決維護國家海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強國。
海洋觀測是認識海洋的基礎(chǔ)學(xué)科，是海洋強國建設(shè)的基礎(chǔ)支撐。海洋經(jīng)濟已成為我國經(jīng)濟發(fā)展新的增長點，國務(wù)院先后批復(fù)設(shè)立了多個沿海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)域，新常態(tài)下的海洋經(jīng)濟發(fā)展新形勢對海洋基礎(chǔ)環(huán)境要素觀測及產(chǎn)品服務(wù)能力提出了新的需求；海洋資源開發(fā)、海上交通運輸、海洋漁業(yè)、海洋海島旅游、海洋工程建設(shè)等新的生產(chǎn)形式的增加，也使得海上突發(fā)事件日益增加，氣候變化更加加劇了海平面上升、極端天氣氣候事件等災(zāi)害，沿海地區(qū)遭受洪澇、風(fēng)暴潮、海岸侵蝕和咸潮入侵等海岸帶災(zāi)害加重，登陸臺風(fēng)強度和破壞度增強，這些對海洋觀測提出了迫切需求；同時，21世紀海上絲綢之路建設(shè)的重要戰(zhàn)略部署對我國海洋環(huán)境安全保障能力建設(shè)提出了新要求，對我國海洋觀測體系建設(shè)提出了新需求。
1我國海洋水下觀測網(wǎng)的戰(zhàn)略地位分析
1.1?提高海洋水下防御能力、保障國家安全
目前及今后一定時期內(nèi)，我國安全的戰(zhàn)略威脅主要來自海上。美國實施“重返亞太”戰(zhàn)略，持續(xù)加強在日本、韓國、菲律賓甚至印度洋中部的兵力部署，在海峽通道部署了水下聲學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)。2012年以來，我國漁民在三亞近岸海域打撈到水下無人航行器，種種此類活動已對我國水下防御能力提出了重大挑戰(zhàn)。
1.2?維護海洋權(quán)益、加強海洋綜合管控能力
近年來，我國與周邊海洋國家在島嶼主權(quán)爭端、海上劃界、海洋資源等海洋權(quán)益問題的矛盾和糾紛日益顯現(xiàn)和激化。在東海，由于釣魚島地理位置的重要戰(zhàn)略意義，中日圍繞釣魚島的主權(quán)、大陸架和專屬經(jīng)濟區(qū)劃界以及油氣和漁業(yè)資源的開采等發(fā)生的爭端不斷；在南海，越南、菲律賓等國注重在政治上、法律上尋找依據(jù)的同時，大力加強海上軍事力量建設(shè)，加緊對其所非法占有的島礁積極建設(shè)和發(fā)展旅游，造成非軍事化利用的既成事實，增加爭端解決的難度。
1.3?保護海洋生態(tài)環(huán)境、構(gòu)建和諧海洋文明
隨著海洋經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國近岸海域承受著越來越巨大的環(huán)境壓力，在全球氣候變化及人類活動的共同影響下，重要海洋功能區(qū)受損嚴重，海洋生物瀕臨絕跡、海洋漁業(yè)資源枯竭，赤潮頻發(fā)，油污染事故不斷，對我國近岸海洋生態(tài)環(huán)境的保護能力提出更大的挑戰(zhàn)。我國海洋主管部門在不斷完善海洋環(huán)保法規(guī)的基礎(chǔ)上，不斷加大海洋生態(tài)保護工作的力度，但是，近海環(huán)境不斷惡化的趨勢至今仍無法得到有效遏制。
1.4?保障海洋經(jīng)濟發(fā)展、預(yù)防預(yù)警海洋災(zāi)害
我國沿海地區(qū)聚集了全國60%以上的經(jīng)濟總量和40%以上的人口，海洋經(jīng)濟在國民經(jīng)濟中的比重已接近10%，成為我國新的經(jīng)濟增長點，沿海地區(qū)的漁業(yè)、石油、海洋可再生能源開發(fā)以及海上交通運輸?shù)然顒尤找嬖鲩L，這對海洋環(huán)境保障提出了更高的要求。同時，我國也是海洋災(zāi)害頻發(fā)的國家，其中風(fēng)暴潮、赤潮、海浪、海嘯、海冰等是發(fā)生頻率較高、破壞性較大的海洋災(zāi)害，對我國沿海地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了巨大威脅。此外，我國是位于環(huán)太平洋和地中海-喜馬拉雅兩大地震帶之間的多地震國家，臺灣地區(qū)和東南沿海地區(qū)則是地震主要分布區(qū)域之一。
1.5?促進海洋科學(xué)研究、推動海洋技術(shù)發(fā)展
海洋科學(xué)是一門以觀測為基礎(chǔ)的戰(zhàn)略科學(xué)，海洋科技實力是衡量一個國家科技水平的重要標(biāo)志之一。隨著海洋科學(xué)的不斷發(fā)展，20世紀80年代末開始的全球變化研究，海洋環(huán)境長期連續(xù)觀測的必要性日益顯現(xiàn)。美國、歐洲、加拿大、日本等海洋強國開始了海底長期觀測站網(wǎng)的建設(shè)，為海洋在全球氣候中的作用、深海生態(tài)系統(tǒng)、海洋系統(tǒng)的過程與機制以及近海海洋學(xué)等科學(xué)研究提供長序列觀測數(shù)據(jù)，同時也為海底天然氣水合物、海底地震活動的實時監(jiān)測提供了強有力的技術(shù)支持。而我國在這方面剛剛起步，與國際海底長期觀測技術(shù)水平相比落后了至少10年，亟需開展海底觀測網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，縮短國際差距。
2國外海洋水下觀測網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1?國外海洋發(fā)達國家有關(guān)政策
美國在“十二五”期間先后發(fā)布了3個重要政策：(1)2010年美國總統(tǒng)奧巴馬簽署總統(tǒng)令，批準了美國白宮環(huán)境質(zhì)量委員會跨部門海洋政策特別工作組提交的《海洋、海岸和大湖區(qū)國家管理政策》，從國家層面成立了國家海洋理事會，對國家安全、能源與氣候變化、經(jīng)濟政策等重大問題進行協(xié)調(diào)；(2)2011年美國國家研究委員會海洋基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略研究組發(fā)布了《2030年海洋研究和社會需求關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施》，從國家基礎(chǔ)設(shè)施角度對未來20年海洋科學(xué)知識的承受能力進行了分析，提出船舶、衛(wèi)星遙感、現(xiàn)場觀測陣列和海岸實驗基地是海洋科研基礎(chǔ)設(shè)施的中心；(3)2013 年美國國家科技委員會發(fā)布的《一個國家的海洋科學(xué)：海洋優(yōu)先研究計劃修訂版》，面向國家政策需求，從海洋科學(xué)與社會問題結(jié)合的角度提出了美國海洋研究的優(yōu)先研究領(lǐng)域，如海洋酸化、北極地區(qū)變化等自然科學(xué)研究，以及海洋生態(tài)系統(tǒng)與氣候變化等社會問題研究。
2007年日本《海洋基本法》正式生效。根據(jù)這一基本法，政府制定《海洋基本計劃》，每5年修訂1次。2013年4月，日本內(nèi)閣正式通過了新修訂的《海洋基本計劃》(2013—2017)決議，制定了未來5年的新舉措，如：到2018年，完善可燃冰商業(yè)化開采技術(shù)；2023—2028年逐步扶持私營企業(yè)參與海底熱液礦床商業(yè)化項目；對錳結(jié)核與富鈷結(jié)殼的資源量與生產(chǎn)技術(shù)開展調(diào)查研究。此外，稀土是日本在海洋礦產(chǎn)開發(fā)方面的主攻目標(biāo)之一。2013年1月，日本海洋研究開發(fā)機構(gòu)和東京大學(xué)的聯(lián)合研究團體利用“海嶺”號深海調(diào)查船，從日本最東端的南鳥島周邊的海底泥中發(fā)現(xiàn)高質(zhì)量濃度稀土。分析顯示，在南鳥島以南約200 km的海底之下3 m左右的淺層泥沙中，存在質(zhì)量濃度最高達0.66%的稀土，這是目前發(fā)現(xiàn)的全球質(zhì)量濃度最高的有工業(yè)利用價值的稀土。
2009年澳大利亞政府海洋政策科學(xué)顧問小組發(fā)布戰(zhàn)略性的國家海洋研究和革新框架——《一個海洋國家》，該報告具體闡述了國家、產(chǎn)業(yè)部門以及公眾對海洋研究、開發(fā)以及創(chuàng)新的需求，建議從國家層面協(xié)調(diào)海洋科學(xué)研究，重點關(guān)注以下幾個方面的海洋研究與創(chuàng)新問題：探索、發(fā)現(xiàn)以及可持續(xù)性；觀測、認知和預(yù)測；海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展；廣泛參與及成果轉(zhuǎn)化。2013年3月，該小組又發(fā)布了《海洋國家2025：支撐澳大利亞藍色經(jīng)濟的海洋科學(xué)》報告，從戰(zhàn)略角度列出了同時與澳大利亞密切相關(guān)的6大全球性挑戰(zhàn)：海洋主權(quán)和海上安全、能源安全、糧食安全、生物多樣化和生態(tài)保護、氣候變化、資源分配等。
2.2?國外海洋發(fā)達國家重點研發(fā)項目
2.2.1美國海洋監(jiān)視信息系統(tǒng)(OSIS)
20世紀70年代是美海軍情報系統(tǒng)由戰(zhàn)略目的轉(zhuǎn)向戰(zhàn)術(shù)性利用的標(biāo)志性時間。OSIS建成于70年代初期，通過收集各種情報數(shù)據(jù)對其進行處理以得到海上目標(biāo)的圖像。其中，固定式海洋水聲監(jiān)視系統(tǒng)SOSUS是OSIS的水下信息源。
20世紀60年代，美國在其本土東西兩側(cè)的大西洋和太平洋建立起多個由深水水聽器陣組成的SOSUS 水聲監(jiān)視系統(tǒng)，電纜總長度有30 000英里。在太平洋海域和大西洋海域分別建起了3條警戒線，其中太平洋海域中的1條即為：由俄羅斯的勘察加半島起，經(jīng)日本群島，向南延伸到菲律賓和馬六甲海峽。該系統(tǒng)在監(jiān)視水下潛艇活動方面曾發(fā)揮了重要作用。到20世紀80年代后期，美軍在三大洋和海上交通要沖部署了36個水聽器基陣，總監(jiān)控面積達到北半球海域的四分之三。在此基礎(chǔ)上，20世紀末美國將其升級為綜合水下監(jiān)視系統(tǒng)IUSS，由固定分布式系統(tǒng)(FDS)、監(jiān)視引導(dǎo)系統(tǒng)(SDS)、可部署系統(tǒng)(ADS)和水面拖曳陣傳感器系統(tǒng)(SURTASS)組成，用于探測活動于深海和近海的安靜型常規(guī)型潛艇和核潛艇。
2.2.2美國持久性近岸水下監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(PLUSNet)
21世紀，美國海軍研究局啟動了PLUSNet項目，由固定在海底的靈敏水聽器，電磁傳感器以及移動的傳感器平臺，如水下滑翔機和AUV等組成，固定觀測設(shè)備與移動觀測平臺之間能夠雙向通信，組成半自主控制的海底觀測系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在利用移動平臺自適應(yīng)地處理和加強對淺水區(qū)，尤其是西太平洋地區(qū)的低噪聲柴電潛艇進行偵察、分類、定位和跟蹤。2006年，PLUSNet在蒙特利灣進行了大規(guī)模試驗，通過攜帶不同傳感器的潛航器，監(jiān)測溫度、鹽度、水流、化學(xué)要素等海洋環(huán)境，實現(xiàn)對水下目標(biāo)的探測、跟蹤、分類和定位，該網(wǎng)絡(luò)計劃在2015年具備作戰(zhàn)能力。
2.2.3東北太平洋時間序列海底網(wǎng)絡(luò)試驗(NEPTUNE)
NEPTUNE是美國于1999年首先作為其國家海底觀測計劃地球海洋動力學(xué)的一個重要組成部分而提出實施的項目，目標(biāo)是在20萬平方公里的胡安·德富卡板塊上建設(shè)海底網(wǎng)絡(luò)平臺，開展板塊構(gòu)造過程與地震動力學(xué)、海底流體通量和天然氣水合物動力學(xué)、區(qū)域性海洋/氣候動力學(xué)及對海洋生物的影響、深海生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)、海洋工程技術(shù)五個前沿科學(xué)主題研究。這是國外典型的軍民共用的基礎(chǔ)設(shè)施之一。美國最終以海洋觀測計劃(OOI)實施，加拿大以NEPTUNE Canada項目實施。OOI中的海底網(wǎng)絡(luò)平臺鋪設(shè)主干光纜達900 km，布放7個主節(jié)點，現(xiàn)已完成海底觀測陣列所有建設(shè)工作，計劃于2015年10月份通過互聯(lián)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)。NEPTUNECanada海底網(wǎng)絡(luò)平臺鋪設(shè)主干光纜達800 km，布放5個主節(jié)點，現(xiàn)已業(yè)務(wù)運行將近6年。兩者共同對橫跨胡安·德富卡板塊從近岸到3000 m水深的深水大洋進行觀測，在海底事件實時偵測和新發(fā)現(xiàn)方面發(fā)揮了重要作用。
2.2.4歐洲多學(xué)科海底觀測(EMSO)
2008年由歐洲12國共同執(zhí)行的EMSO計劃開始實施，EMSO接受了原歐洲海底觀測網(wǎng)ESONET的規(guī)劃內(nèi)容，將從北極、亞北極、北大西洋、大西洋亞熱帶到地中海和黑海建設(shè)12個深海觀測站，共同聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成歐洲海底觀測網(wǎng)絡(luò)綜合系統(tǒng)，專注于海洋環(huán)境變化過程研究，主要采取獨立的聲學(xué)海底觀測站和電纜式觀測站兩種方式。
2.2.5密集型海底地震海嘯監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(DONET)
日本作為一個地震多發(fā)國家，早在20世紀末，分別在近岸和太平洋遠洋建立了纜式海底長期觀測站，水深至3 000 m，主要用于地震科學(xué)觀測。2006年，開始在日本南海海槽周邊海域建設(shè)DONET，海底骨干網(wǎng)絡(luò)光纜長達750 km，觀測站達49個，可準確地探測地震和海嘯活動。該系統(tǒng)可靠性分為3個等級：高可靠性的海纜骨干網(wǎng)、可更換的科學(xué)節(jié)點和可擴展的測量儀器。
2.3?國外海洋發(fā)達國家新型技術(shù)裝備
海底網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面，水下恒壓供電接駁設(shè)備和恒流供電接駁設(shè)備是目前國際海底網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主流產(chǎn)品，均已實現(xiàn)3 000 m級水深、10 kW供電的海底接駁能力，該項技術(shù)為美國、日本和加拿大所掌握。其中，恒壓供電接駁設(shè)備產(chǎn)品較成熟，應(yīng)用范圍較廣，如：美國的OOI海底觀測陣列、加拿大NEPTUNE和VENUS海底觀測網(wǎng)等；恒流供電接駁設(shè)備主要是應(yīng)用于退役的海底通信光纜，如日本的DONET觀測網(wǎng)和美國的ALOHA海底觀測站等。
水下移動觀測平臺方面，自持式剖面探測漂流浮標(biāo)(Argo)、水下滑翔器(Glider)、自治式水下航行器(AUV)是目前水下移動組網(wǎng)觀測比較成熟的幾類技術(shù)。AUV已形成了從微型到大型的系列化產(chǎn)品，以美國Bluefin系列和REMUS系列、挪威Hugin系列、英國AutoSub系列、冰島Gavia系列為代表，占據(jù)了主要的AUV市場。而且，這些AUV都配備專門的布放回收系統(tǒng)，縮短了AUV在航次之間的準備時間。美國擁有目前世界上較為成熟的Glider技術(shù)，在海上溢油追蹤和颶風(fēng)引起的海水運動觀測中，多臺水下滑翔器快速觀測大范圍海域的應(yīng)用也開展了多次。值得一提的是美國斯克里普斯海洋學(xué)研究所研發(fā)的新一代“ZRay”完成，升阻比提升到30∶1，攜帶了29通道水聽器陣列。
3我國海洋水下觀測面臨的形勢分析
國際上，海、陸、空聯(lián)合組網(wǎng)觀測已經(jīng)成為海洋立體觀測的有效手段，并將持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展下去。水下觀測則呈現(xiàn)出長期持續(xù)和機動靈活兩種不同的發(fā)展方向，海底網(wǎng)作為繼調(diào)查船和衛(wèi)星之后的第3個海洋觀測平臺，預(yù)計未來20年全球海底觀測網(wǎng)絡(luò)將基本成型。
我國近些年通過多種科技計劃的實施，在水下觀測技術(shù)裝備方面取得了一定成績，但與海洋發(fā)達國家相比仍存在較大差距，與海洋強國目標(biāo)實現(xiàn)仍有較大距離，主要表現(xiàn)在：
(1)基礎(chǔ)研究薄弱、重點工程技術(shù)落后
我國在水下觀測網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)方面剛剛起步，水下觀測傳感器和平臺技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)研究薄弱，海底長期高壓供電、水下濕插拔、水下移動通信組網(wǎng)等基礎(chǔ)研究未取得實質(zhì)性突破，水下長期觀測設(shè)備與大數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究滯后，造成我國海底科學(xué)觀測網(wǎng)工程技術(shù)整體落后。
(2)中試環(huán)節(jié)缺少標(biāo)準、產(chǎn)業(yè)化進程緩慢
我國發(fā)展較成熟的海洋觀測技術(shù)裝備在進入科學(xué)研究應(yīng)用或國家業(yè)務(wù)化觀測應(yīng)用之前，缺少中試環(huán)節(jié)，缺乏觀測技術(shù)裝備測試檢定的海上公共平臺，造成觀測設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性較低，制約了觀測技術(shù)走向業(yè)務(wù)化和產(chǎn)業(yè)化的進程。
(3)海洋科技力量分散、高層次科研隊伍缺乏
海洋強國戰(zhàn)略提出2年多來尚未形成海洋強國建設(shè)的規(guī)劃性綱領(lǐng)文件，各系統(tǒng)海洋科技力量投入逐年增多，但比較分散，導(dǎo)致各不同技術(shù)力量系統(tǒng)以海洋強國之名成立各種機構(gòu)，以獲得不同渠道的資本投入，但仍沒有形成任何一股強有力的科研力量，沒有形成科學(xué)與技術(shù)有力結(jié)合的科研隊伍。
4我國海洋水下觀測網(wǎng)的發(fā)展建議
新形勢下，我國海洋水下觀測能力的發(fā)展應(yīng)以海洋強國建設(shè)為主線，構(gòu)建我國海洋水下觀測業(yè)務(wù)體系，力爭通過20年左右的發(fā)展，總體水平達到國際先進，建議重點開展以下幾個方面的工作：
(1)開展我國海洋水下觀測網(wǎng)頂層設(shè)計。形成以海底網(wǎng)為主體、移動網(wǎng)為擴展的水下觀測網(wǎng)絡(luò)，與遙感觀測平臺、調(diào)查船舶平臺形成綜合立體觀測網(wǎng)絡(luò)。
(2)開展全局部署戰(zhàn)略研究。形成由近海向遠洋、由近岸向極地、由淺水向深水的拓展趨勢，建設(shè)以試驗網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)為構(gòu)成的具有我國特色的水下觀測網(wǎng)。
(3)開展重點工程建設(shè)研究。啟動我國海底觀測網(wǎng)專項，支撐軍民融合技術(shù)發(fā)展，對我國管控海域和敏感海域開展水下部署。
(4)建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，加快關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)步伐，推動標(biāo)準體系建設(shè)，提高設(shè)備國產(chǎn)化水平。
(5)開展國際技術(shù)交流與合作，形成一批具有國際影響力的高層次人才和隊伍。