海洋水给人类带来的危害了哪些坏处?

今年入夏以来,“超级热浪”滚滚而来,北半球多地陷入“炙烤”模式。欧洲热浪爆发一周就导致1000多人遇难,多国宣布进入紧急状态,英国更是发布了该国历史上第一个“极端高温”红色预警。放眼国内,8月8日06时中央气象台继续发布高温橙色预警,多地局地可达40℃或以上。据国家气候中心监测评估,6月13日至今的区域性高温热浪事件覆盖面积超过500万平方公里,影响人口超过9亿人,综合强度目前已列1961年以来第三强。

近年来,全球极端天气轮番上演,进一步加剧了全球气候风险,给人类可持续发展带来巨大威胁。如何妥善应对这些挑战,与每个国家、城市、企业,甚至每个人都命运攸关。

全球近50年极端天气气候事件的特点

根据2021年9月世界气象组织发布的《天气、气候和水极端事件造成的死亡人数和经济损失图集()》,近50年全球天气、气候和水相关的灾害数量11072件,约占所有灾害的50%,造成206万人死亡,约占总数的45%,带来3.64万亿美元的经济损失,约占总数的74%。全球极端天气气候事件频发,给人类可持续发展带来巨大威胁。全球极端天气气候事件呈现出以下特点:

一是全球经济损失持续增加。年,排名前十的灾害事件有风暴和洪水,其中38%与台风有关,洪水占31%。经济损失持续增加,年报告的经济损失是年的七倍多。损失最重的10次灾害中有3次发生在2017年,且都是飓风,即“哈维”“玛利亚”和“厄玛”,三个飓风的经济损失占年全球十大灾害经济损失总额的35%。

二是全球死亡人数显著减少。年,排名前十的灾害中人员伤亡最重的灾害是干旱、台风、洪水和极端高温。其中,台风和干旱造成人员死亡占比分别为38%和34%;死亡人数从上世纪70年代的5万多人下降到本世纪第一个10年的不到2万人,减少约2/3。

三是全球灾害地区分布和灾情影响严重不均衡。其中亚洲是受天气、气候和水极端事件影响最严重的地区,灾害数量、死亡人数在全球的占比分别为31%、47%,均明显高于世界其他地区,而灾害造成的经济损失在全球的占比为33%,低于北美、中美和加勒比地区,但高于世界其他地区。不同地区最常发生和影响最大的灾害类型各有不同,例如非洲,洪水占灾害数量的60%,但干旱造成了95%的人员死亡。对于南美洲,洪水是最常发生也是影响最大的灾害类型,洪水占灾害数量的59%,造成77%的人员死亡和58%的经济损失。

近年来,全球气候异常造成世界各地极端天气气候事件频发,损失惨重。例如,2021年2月中旬,美国得克萨斯州经历百年一遇的寒潮,全州254个县同时受到强暴风雪袭击,不仅陆运和空运交通严重受阻,还造成了城市大规模停电、停水,约四百万居民的生活苦不堪言。2021年8月底,一场170年最强的飓风“艾达”突袭美国东北部,带来暴雨、洪水和龙卷风的侵袭,至少造成数十人死亡,超强破坏力造成巨大损失,登陆地附近造成上百万居民断水断电。纽约市地铁站雨水倒灌,20余条地铁线路一度暂停服务,全市因“历史性气候事件”进入紧急状态。

中国受哪些极端天气气候事件影响?

中国是世界上自然灾害最为严重的国家之一。在全球气候变化的背景下,中国重大自然灾害乃至巨灾时有发生,自然灾害呈现出种类多、分布地域广、发生频率高、造成损失重、灾害风险高等特点。由于我国是典型的季风气候国家,气候复杂多样、时空变化大,自然灾害中气象灾害尤为突出,其中暴雨具有季节性特征突出、强度大、持续时间长、范围广等特点。

近年来,我国极端天气气候事件也呈现频发态势,带来的气候风险日益凸显。据国家气候中心的评估结果,年,全国平均每年气象灾害直接经济损失总体呈现经济损失增加但占GDP比重明显减少的趋势。若以2020年价格计算,年平均经济损失约为4815.2亿元。近30年,每年因灾死亡失踪人数平均约3039人,由年约4007人,下降为年约1102人,下降趋势明显。我国极端天气气候事件造成经济损失增加和死亡人数的减少的特点与全球规律基本相符。

就灾害影响看,根据年气象灾害损失统计,暴雨洪涝灾害直接经济损失占比最大(44.8%),其次为干旱(19.4%)、台风(17.8%)。因暴雨洪涝死亡人数占比最多(63.4%),其次为强对流天气(24.7%),台风和低温冷害比例分别为10%和1.8%。

未来,全球变暖将进一步加剧全球水循环,极端事件将变得更为严重,即使在全球变暖1.5℃的情况下,一些观测记录中前所未有的极端事件也将越来越多地发生。与全球变暖1.5℃情景相比,在2℃情景下,各种气候影响驱动因素的变化更为普遍,在更高的变暖水平下,变化将更为广泛和明显。有研究表明,在1.5℃温升的情况下,全球每5年一遇的高温热浪影响人口约14%,但如果温升达到2℃,影响人口就会飙升至37%左右。气候变化还会加剧海平面上升,影响生态系统、粮食生产等很多方面。虽然1.5℃与2℃仅仅相差0.5℃,但造成的影响却很明显。在很多情况下,气候变化的影响与温升不是简单的线性关系,而是接近指数性的关联。

2021年8月,联合国政府间气候变化专门委员会发布的第六次评估第一工作组报告强调,随着全球变暖的加剧,预计每个地区都将越来越多地经历气候影响驱动因素的同时和多重变化,如高温热浪和干旱并发,极端海平面和强降水叠加造成的复合型洪涝事件加剧。到2100年,一半以上的沿海地区所遭遇的百年一遇极端海平面事件将会每年都发生,叠加极端降水,造成洪水将更为频繁。

如何定量评估未来人为排放的气候风险?2021年9月30日,环境科学领域著名学术期刊《自然气候变化》发表题为《评估人为气候变化的全球风险》的论文,来自法国可持续发展与国际关系研究所的科研人员领导的国际研究团队开发出一个评分系统。研究结果显示,到21世纪末,全球气候风险将随着温室气体排放的增加而大幅增加。比较全球升温1.5℃和2℃情景,全球变暖每增加0.5℃就会导致全球气候风险增加约1/3。在典型浓度路径RCP2.6与RCP8.5下,综合风险评分分别增加了2倍和4倍。

特别需要警惕的是,气候变化的影响有些是极端事件,有些缓慢发生,还有可能全球气候系统越来越不稳定,不排除发生类似南极冰盖崩塌、海洋环流突变、森林枯死等气候系统临界要素的引爆,一旦发生将对地球生存环境带来重大灾难。2019年底,澳大利亚气候学家斯特芬及其研究团队在《自然》期刊上发表论文指出,北极海冰、格陵兰冰盖、北方针叶林、多年冻土、大西洋经向翻转环流、亚马逊雨林、暖水珊瑚、西南极冰盖、东南极威尔克斯盆地等9个临界点已经被突破,而另有6个临界点正在突破中。2021年8月,北极格陵兰岛下起了人类有气象记录以来第一场大暴雨,导致高达87.2万平方公里的冰川发生融化,至少70亿吨水伴随暴雨流失。全球一系列极端天气气候事件的发生和影响,让越来越多的人更加真切地感受到了气候风险在不断加剧,地球正处于气候危机之中。

应对气候风险的主要途径

全球气候变化引发的气候风险不仅影响当代人,还加剧了代际间的不公平,对人类可持续发展构成严重威胁。2021年9月发表在《科学》期刊上的一项研究结果表明,与上一代相比,40岁以下的人们,尤其是今天出生的孩子们一生中面临的极端气候风险将不成比例地大幅增加。具体而言,相比20世纪60年代出生的人,2020年出生的孩子们一生中面临多7倍的极端高温天气,2.6倍以上的干旱,2.8倍以上的洪水,1.5倍以上的热带气旋(台风),几乎3倍以上的农作物歉收,2倍以上的野火等等。后代人不可能参与今天的决策,但他们的安全注定受到气候变化的更多威胁,当代人显然有责任保护后代人的气候安全。因此,国际社会必须加强全球气候治理以应对气候变化的严峻挑战。

应对气候变化风险的主要途径不外乎减缓和适应。减缓指通过减少温室气体排放或增加碳汇来改变气候系统,而适应是通过调整自然或人类系统应对现实或预期的气候变化及其影响以减少损失。减缓行动虽然在本地实施,但其影响是全球的、长期的。而适应行动在本地实施,可以短期见效,但效益也多为局地或区域的。针对未来预期的全球气候风险,应减缓和适应并重。一方面大力减排,控制全球温升水平,减少气候变化的不利影响;另一方面,即使全球大规模减排,气候变化已经并将持续发生,提高人类和自然系统的适应能力和采取应对风险的适应行动也至关重要,二者相辅相成,都不可偏废。

联合国政府间气候变化专门委员会评估报告的科学结论表明,要在本世纪末前将全球温升控制在1.5℃,必须在2050年左右实现碳中和,而要实现2℃目标,全球需要在2070年左右实现碳中和。显然,实现1.5℃相比2℃目标可以显著降低气候风险,但需要全球付出更多的减排努力,未来十年将会是采取行动实现1.5℃目标的最后机会。除非深入、迅速、持续地减少温室气体排放,否则无法实现将全球温升限制在1.5℃甚至2℃的目标。2021年12月发布的中英气候变化风险评估项目第三阶段成果报告通过气候变化经济损失评估分析强调,现有统计的极端天气气候事件造成的直接经济损失和人员伤亡严重低估了气候风险,实现碳中和是有效管理气候风险的必要策略,实现碳中和目标可以使中国避免约80%的累计气候变化损失。

应对气候风险归根到底是发展路径的转型。联合国政府间气候变化专门委员会第六次评估报告提出,考虑到气候与社会生态系统之间复杂的相互作用关系,人类未来需要转向“具有气候恢复力的发展路径”,即将减缓和适应结合起来,在积极减排的同时更好适应气候变化带来的影响,还要将应对气候变化与其他经济社会目标结合,协同推进可持续发展。

构建气候风险多层治理体系

面对日益严峻的气候风险挑战,促进具有气候恢复力的发展路径转型,气候风险治理势在必行。气候风险不仅来自于气候变化的直接影响,也与经济社会的暴露度和脆弱性密切相关。综合应对气候风险,需要在全球、区域、国家,以及部门、城市等次国家行为体等不同层面,通过政府、企业、社会群体和公众等不同主体的共同参与,构建气候风险多层治理体系,引导和鼓励应对气候变化的行动,从而实现增强应对气候变化能力、降低气候风险的社会功能。

在全球层面,2021年11月在英国格拉斯哥召开的《联合国气候变化框架公约》第26届缔约方大会(COP26)完成了《巴黎协定》实施细则中市场机制、透明度规则以及共同时间框架等几个遗留问题,并就减缓、适应和资金等关键问题形成了相对平衡的一揽子成果,标志着全球气候治理进入全面实施《巴黎协定》的新阶段。《中美关于在21世纪20年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言》为格拉斯哥气候大会取得成果发挥了重要作用。会议通过的《格拉斯哥气候公约》集中体现了加强全球气候治理应对气候风险的全球共识,其关键要点包括:

首先,重申应对气候变化的紧迫性,对全球气候变化的科学事实和不断加剧的气候风险发出严重警告。其次,罕见地将适应段落提到了减缓段落之前,凸显适应气候变化的重要性。会议决定建立并启动为期两年的格拉斯哥—沙姆沙伊赫全球适应目标两年工作计划,探讨落实《巴黎协定》全球适应目标的要求。损失损害也从适应中独立出来作为单独一段,以强化适应行动并更多关注遭受气候变化不利影响最为脆弱的发展中国家的诉求。

再次,减缓依然是核心,在重申《巴黎协定》目标的同时着重强调1.5℃目标,呼吁各缔约方加速能源转型进程,逐步减少无减缓措施的煤电,取消低效率的化石燃料补贴等。最后,在资金方面,会议要求发达国家尽早实现2009年承诺的每年筹集1000亿美元的目标并持续到2025年,并于2024年制定2025年后新资金量化目标,2025年将适应气候资金总额在2019年基础上至少增加一倍。总之,格拉斯哥气候大会虽然为加强全球气候治理取得了积极进展,但应对全球气候风险不可能一蹴而就,各方将承诺变为实际行动仍然任重而道远。

近年来,我国在应对气候风险方面开展了大量工作,一方面是与防灾减灾相关的观测监测、预警预报、应急响应、社会动员、物资储备调用、重大工程设施、灾害损失评估和灾后重建等,另一方面是与应对气候变化相关的战略、政策和行动。

在国家层面,中国发布《国家适应气候变化战略2035》。在部门层面,适应气候变化在减贫、城乡建设、生态环境保护、健康保障等多领域政策中有所涉及。在城市层面,2015年财政部、住建部、水利部开展海绵城市建设试点,首批列入16个城市。2017年国家发改委、住建部开展气候适应型城市建设试点,首批列入28个城市。在企业层面,越来越多的企业开始将气候风险纳入风险管理,中国工商银行、中国银行等六大国有银行均在其社会责任报告中对环境社会治理(ESG)进行披露,并增加了应对气候变化风险相关信息。

然而,在全球气候风险日益严峻的新形势下,加强气候风险治理体系建设仍是一个需要努力破解的新命题。首先,现有以防灾减灾为主的气候风险治理体系仍需加强。未来特大暴雨等气候灾害可能并不罕见,需要有更合理完备的预案,更加快速精准地沟通风险信息,多部门应急响应,协同联动,调动资源等。

其次,防灾减灾和气候适应的政策体系之间还相对独立,需要融合发展。对气候风险的理解不只是突发性的气象灾害,缓慢气候变化造成的影响可能损失更大。对典型气象灾害的分析和反思,往往是提升气候风险意识和加强气候风险治理的契机。只有在国家、部门、城市、企业乃至个体等多层次上全面提升适应气候变化的能力,才能在下次气象灾害发生时应对得当,减少损失。

最后,减缓和适应之间存在不平衡,减缓和适应行动的协同效益还没有充分挖掘。一些部门、一些领域在落实碳达峰碳中和目标时对适应气候变化重视不够。实际上,减缓和适应都是气候风险治理体系的重要组成部分,一些减缓和适应行动还存在协同效益,如生态工业园建设,通过清洁生产、能源审计、生命周期分析的国际认证、产业共生、城市共生等手段,在增强城市可恢复力的同时具有非常明显的节能减排效果。又如,林地和湿地保护、生态系统修复在增强生态系统可恢复力的同时还能增加碳汇。

总之,从长远来看,应对全球气候危机,加强气候风险的多层治理体系建设,还要跳出气候变化,在生态文明建设和可持续发展的大框架下,促进面向具有气候恢复力的发展路径转型。面对这一关系人类未来命运的宏大考题,中国作为全球气候治理的重要参与者、贡献者和引领者,将以实际行动交出一份负责任的答卷。

来源:《人民论坛》杂志及人民论坛网(rmltwz)

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北京市明日(08月11日)

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(数据来源:中央气象台)

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原标题:《民生智库 | 多地持续高温!极端天气频发,给全人类带来哪些警示?》

海洋科技创新、海洋强国建设

主讲嘉宾:吴立新  中国海洋大学副校长 中国科学院院士

认识海洋——海洋经济发展前途无量

   随着气候的变暖,超级台风发生的频率越来越高。

  【字幕】气候变暖 导致超级台风频发

  随着经济的一体化,实际上人类对这种灾害的抵抗能力变得更加脆弱。

  我们现在要造大洋钻探船,取名叫梦想号。

  【字幕】中国制造 无畏前行

  对全球变暖停滞之争,大科学问题、全球性的问题,发出了我们自己的声音。

  【字幕】中国声音 响彻世界

  画外音:掌声有请中科院院士,中国海洋大学副校长,吴立新教授。

  吴立新:大家好,欢迎来到《大学》。今天我跟大家分享一个题目,就是海洋科技创新、海洋强国和构建人类命运共同体。

  今年6月份,上合组织的青岛峰会,有一个《青岛宣言》,这里面是这样说的:推动建设相互尊重、公平正义、合作共赢的新型国际关系,确立构建人类命运共同体的理念。上合峰会之后,大家知道习近平总书记去了哪?去到我们海洋国家实验室。

  【短片】习近平总书记视察海洋国家实验室讲话同期声视频资料

  习近平:我们要建设海洋强国,我一直有这样的一个信念,发展海洋经济、海洋科研,关心海洋、认识海洋、经略海洋。

  吴立新:为什么习近平总书记说建设海洋强国,一直是他的信念?我们从历史的维度来看一看。两千五百年以前,我们的祖先创造了一个文字,他把河流山川的“川”字,再加上一个“人”字,再加上一个母亲的“母”,形成了一个字,什么字?大海的“海”。所以海洋是生命的摇篮、风雨的故乡、资源的宝库、交通的要道、国家安全的屏障。

  两千年以前,古罗马有一位哲学家叫西塞罗,他说了一句话,“谁控制了海洋,谁就控制了世界。”

  六百多年以前,当时的郑和跟明宣宗说了一句话:“国家欲富强,不能置海洋于不顾;财富取之于海,危险亦来自海。”

   十五十六世纪一个小的国家崛起,是谁呢?葡萄牙。当时的葡萄牙控制了从地中海、直布罗陀海峡、大西洋、好望角进入了印度洋。十七世纪,葡萄牙是个什么样的国家?当时在欧洲成为欧洲最强的国家。葡萄牙之后是荷兰,之后是英国,英国之后是美国,十九世纪马汉的《海权论》让美国一举登上了20世纪世界霸权的地位。这些强国的崛起没有一个不是从海洋起来的。

  今天我们国家在十八大提出了要建设海洋强国,十九大提出了要加快海洋强国建设。我们中国建设海洋强国,我们是走和平、和谐、合作的发展之路。所以我们说今天实现中华民族伟大复兴的中国梦,我们海洋必须得强大。

  【短片】老一辈海洋学者们讲述着力发展海洋事业对于国家建设的重要性

  潘德炉(中国工程院院士):世界上各国都把目光纷纷地投向了海洋。

  刘光鼎(中国科学院院士):海洋这件事情是中国很长时间不认识的一个问题。

  苏纪兰(中国科学院院士):海洋文化更进取,更能够去冒险、探索更多东西。

  方国洪(中国工程院院士):你要不断地深化,并且它(海洋)是在不断地变化。

  焦念志(中国科学院院士):三百万平方公里,这相当于我们整个国家国土的三分之一。

  刘光鼎(中国科学院院士):任何一个国家要想兴旺发达,站起来变成一个强国的话,走的路都是从海洋到陆地。

  潘德炉(中国工程院院士):主要是对海洋的掌控能力。

  焦念志(中国科学院院士):将来,我国的海洋事业用简单的几句话来概括,应该是:立足近海,走向深海,面向大洋。

  吴立新:所以习近平总书记说建设海洋强国一直是他的信念,也是我们民族的信念,也是在座我们每一个同学的信念。

  【字幕】我们要建设海洋强国,我一直有这样的一个信念。——习近平

  习近平总书记提到说我们要关心海洋、认识海洋,方能经略海洋。我们先来认识一下海洋。

  吴立新:我记得小时候一想到大海,无非就是风一起来就有海浪、潮汐这些事,但实际上海水的流动远比我们想象的复杂。

  【短片】海水流动的复杂性

  1992年,几个装着沐浴玩具的集装箱在运输途中丢失了,里面装有7000个这种塑料鸭子玩具,它们从距离阿拉斯加海岸1000多公里的地方开始了旅程,其中一只塑料鸭在海上漂了15年,穿过三大洋最终停留在苏格兰的西海岸上。这些塑料鸭子的旅程生动地展示了各种洋流是如何将各大洋连成一个巨大的环流系统。

  吴立新:那么全球第一张的海流图是什么人拿出来的?不是海洋学家,是一个邮差。当时他送信的时候,从美国到欧洲的海洋路线,他发现沿着某一条航线走的时候,比正常的送信的时间要短得多。他后来经过很多次送信,就把这张图勾画出来了。这个人就是本杰明·富兰克林。

  海水的流动最短的时间尺度可以到毫秒,最小的空间尺度可以到毫米,最长的时间尺度可以到上万年甚至更长,最大的空间尺度可以到上万公里。海洋科学我认为它是一个超级学科,几乎涵盖了陆地上所有的学科。海洋科学这么复杂,到底我们有些什么样的前沿科学问题?

海洋与全球气候——“风”从海上来

  吴立新:今年夏天台风好像很多,台风到底有哪些问题跟海洋是密切相关的?台风的路径基本上是由大气环流决定的,但是台风的强度是跟海洋大气之间的相互作用密切相关。

  【短片】台风如何形成及对人类的危害

   当暖流为海洋上空低气压推波助澜,它们便会联手创造地球上最为恶劣的环境,这些时速达到300公里的超级风暴肆虐人类世界。飓风和台风是海洋那可敬可畏的力量最好的见证。

  吴立新:大家看一下这张全球海洋海温变化图。这是全球海洋过去十几年海温的变化,全球海洋增暖最快在哪里?西太平洋。西太平洋是台风的发源地,西太平洋的海水温度异常地暖和,也就是说在未来相当长的一段时间里面,可能出现这种超强的台风。

  【短片】《新闻联播》报道台风“山竹”对我国南方各地带来的影响

  中央气象台今天傍晚升级发布台风红色预警。

  “山竹”移入南海东北部,登陆时中心最大风力14级,是今年以来登陆我国的最强台风。

  随着台风“山竹”的登陆,大家可以看到我这里已经是风雨大作。

  出现了大量地树木、树枝被大风吹断的情况。

  吴立新:因为什么,当台风经过西太平洋的时候,它搅上来的水不再是冷水,是暖水。那么暖水上来以后它会加剧台风的强度,所以在未来我可以肯定地说,这种超强台风发生的频率会越来越高。我们能不能预测它?这就是我们海洋工作者应该做的事。

  如果你看过去二十年台风的预报,你会发现预报的误差越来越小。这个得益于大气里面的一些观测,比如现在台风经过的时候,飞机飞过去它可以把台风眼的结构搞清楚。另外一个就是台风的强度,台风强度的预报,它的误差基本上没有任何的改善,问题出在哪里?出在海洋,我们现在还没有一套成熟的观测体系。

  所以我相信未来随着我们无人技术的发展,特别是水下机器人技术的发展,我们有可能对台风强度的预报有所改善。

海洋与全球气候——咆哮的厄尔尼诺

  吴立新:大家知道厄尔尼诺这个事情,每隔三五年赤道太平洋的海温会变一下。秘鲁那些渔民每隔大概几年,他发现冬天,特别是在圣诞节的时候,打不到鱼。他发现在那些年,海洋里面的上升流减弱了,上升流一减弱就带不起来营养的盐,营养带不上来,鱼就没吃的。为什么海洋里面的上升流减弱呢?肯定就是那个地方的风场在减弱,因为海温变化,气压跟着一变,所以在赤道太平洋那地方,每隔几年本来是冷水,过几年就变成了异常的暖水,触发这种厄尔尼诺。

  【短片】厄尔尼诺对海洋动物的影响

  在厄尔尼诺发生年份,洋流逆转,暖水代替了冷水,鱼群数量锐减,受困于加拉帕戈斯的企鹅和海狮只有挨饿,这会让它们付出的生命代价。

  吴立新:1997、1998年,几乎大半个中国,都在一片汪洋之中。

  【短片】1998年中国特大洪水影像资料

  1998年长江发生全流域型的特大洪水,全国共有29个省市遭受到了不同程度的洪涝灾害,直接经济损失达1660亿元。

  吴立新:那一年我们说是上个世纪的一次超级厄尔尼诺。随着经济的一体化,这种全球化的发展,实际上人类对灾害的抵抗能力变得更加脆弱。随着气侯的变暖,随着人类二氧化碳不断地排放,这种超级厄尔尼诺,特别是像1997、1998年这样的超级厄尔尼诺发生的频率会越来越高。过去大概每二三十年来一次,在未来大概会十几年就会来一次。

  工业化的发展,大量的化学燃料,二氧化碳排放到大气当中,我们要为这样的一个环境付出代价,所以对海洋科技工作者来说,我们应该给的政府提供决策的依据。

  在过去的几十年,人类排放二氧化碳大概超过30%是被海洋所吸收的,那么由于温室气体增加,太阳辐射所谓盈余的热量,超过90%是被海洋所吸收的。这么多的热量进到海洋里面去,会带来什么样的问题?告诉各位,为什么会出现全球变暖所谓的停滞?国际上目前主流的理论,是中国海洋大学的学者提出来的。全球变暖停滞之争,大科学问题,全球性的问题,我们中国海洋大学在这样一些问题上,发出了自己的声音,产生了我们所谓的中国的思想。

  过去的十几年,全球海平面上升最快的海区在哪里?西太平洋。我们今天提出“一带一路”倡议,我们要建设大量的港口,必须要考虑到海平面的问题,如果我们搞不明白的话,我们可能对这些大的港口建设,大的工程建设,它的安全性可能会带来很大的风险。海平面的预测不是简单地去用一个模型做一下,它需要空天地海一体化的大的观测系统才能够把海平面的变化精确地做出来。

  你们可能也看过《后天》,就是回应了刚才我提的问题,这么多的热量进到海洋里面去了,有人称之为“深水炸弹”,有一些巨大的热量在深海的堆积会带来什么样的问题?

  【短片】电影《后天》片段

  吴立新:一个非常重要的,大家关心的问题就可能是全球热量传送带的断裂。当我们的海洋把巨大的热量往深海吸收以后,这样的一个热量在深海重新分配,有可能导致海洋里面的大洋热量传送带断裂,这样一个大洋热量传送带断裂会引发一系列问题。这一系列问题我们看起来好像是纯科学的问题,但实际上可能会对社会发展带来变革性影响。海洋不是小事。

海洋与全球气候——极地海冰融化之后……

  【动画短片】人类活动对极地地区带来的危害

  数千年来一直保持相对稳定的海洋环境,正在发生剧烈变化,最明显的变化发生在北极地区。在过去的30年里,北极的夏季海冰面积已经减少了40%,这种突然的气候变暖极有可能是人类活动引起的。

  吴立新:南北两极从气侯角度来讲的话,我们叫做全球气候变化的引擎,当两极的冰盖溶化以后会改变整个地球的能量分布,会引起一系列的气侯变化。我们国家的石油进口70%要经过马六甲海峡,那是生命的咽喉。北极的夏天海冰溶化以后会产生北极航道。

  随着全球气候变暖,北极海冰不断融化,这才让北极航道逐渐具备了通航的可能性。东亚欧洲航线需要途经苏伊士运河和马六甲海峡,路途遥远。以从上海到俄罗斯摩尔曼斯克为例,穿越北极航道可比传统航线缩短40%的航程,少用16天左右的时间节省20%的燃油。

  吴立新:南极重要的磷虾资源,丰富的铁矿还有这些石油煤的资源,这些都是我们未来人类可持续发展非常重要的战略空间,我们需要更好地关心北极、认识北极,来实现习近平总书记提出的我们能够经略极地海洋。

海洋经济的发展前途无量 海洋强国之梦正在变成现实

  【短片】习近平总书记讲话同期声视频资料

  习近平:海洋经济的发展前途无量,祝你们再接再厉,创造辉煌,为祖国为民族立新功。

  吴立新:习近平总书记说海洋经济的发展前途无量,还提了一件事,海洋是高质量发展的战略要地。大家知道海底的油气储量占了全球将近三分之一,现在美国的深海油气勘探已经到了4000米,我们国家现在大概在2000多米。所以你看到这中间还有相当大的距离,我们国家第一次在南海神狐海域试开采了海底天然气水合物(可燃冰)持续两个月。应该说是非常了不起的一件事,但是离真正的这种商业开采至少有二十年到三十年的距离。

  【动画短片】开采天然气水合物的意义

   可燃冰全名天然气水合物,是一种类似冰状结晶物质,处于深海沉积物或陆域的永久冻土中,由天然气与水在高压低温条件下形成,组成成份包括甲烷和水分。和一般的能源比起来,它清洁无污染、燃烧值高、能量大,一立方米的可燃冰约等于164至180立方米天然气,如果可燃冰能够进行海上大规模商业化开采,可大大优化咱们国家的能源结构。

  吴立新:海洋里面的天然气水合物(可燃冰)的含量,如果你能够开采的话,大概可以供人类使用上千年。巨大的海底矿产资源,需要我们去认识,需要我们去研究。

  学生:吴老师,您好!我有这样一个问题。改革开放已经过去40年了,我们国家在海洋方面获得哪些比较令人瞩目的科技成果?

  吴立新:应该说这些年,我们在近海的环境方面调查应该说是取得了非常不错的成绩。在深海大洋这一块,特别是在西太平洋,我们对西太平洋的能量物质循环国家也立了一批专项,包括还有一个大的国际计划,我们在认知方面应该在过去的这些年取得了长足的进步。那么在海洋本身的资源开发方面,981平台还有我们的蓝鲸一号这些平台都是可圈可点的。981平台是深海油气,蓝鲸一号是天然气水合物。我们在一些水下无人的装备方面,我们现在创造了世界最深的水下滑翔机的深度大概8000多米。

  所以整个来讲,取得了阶段性的成果,但是离习近平总书记对我们提出的要求还有相当大的距离,特别是深海这个领域里面,我们还有漫长的路要走。

  至于未来我们有什么样的规划,我想我们现在有一个口号叫做深耕中国海,拓展深海大洋,进军南北两极。

  所以说未来是一个非常壮阔的画面展现在我们的面前。我特别想向我们年轻一代的学生说:我们应该是从小处做起,从大处着想,要有一种全球海洋的概念。

  海洋是个巨大的宝库,能量取之不竭,用之不尽。

  【字幕】海洋资源,储备丰富

  十年以后的海洋,百年以后的海洋将会发生什么?

  【字幕】海洋预测,方兴未艾。

  未来的海洋观测,空天地海一体化。同时加上大数据、人工智能。我们理应为人类做出贡献,理应为人类的可持续发展提供支撑。

  【字幕】中国海洋人肩负使命。

  那是我们的梦想也是我们的责任。

经略海洋 海洋强国之梦正在变成现实 

   海洋是个巨大的宝库。能量取之不竭用之不尽。

  【字幕】海洋资源,储备丰富 

  我们想知道十年以后的海洋、百年以后的海洋将会发生什么。

  【字幕】海洋观测,方兴未艾 

  未来的海洋观测,空天地海一体化,同时加上大数据、人工智能。

  【字幕】未来的海洋观测,全方位覆盖 

  我们理应为人类做出贡献、理应为人类的可持续发展提供科技支撑,那是我们的梦想,也是我们的责任。

  【字幕】中国海洋人肩负使命,砥砺前行 

  吴立新:大家好,欢迎来到《大学》。今天的全球海洋至少有三件事,大家要注意:一个是增暖,第二是酸化,第三是缺氧。这些东西都有可能导致整个海洋生命系统的破坏。那么到了近海,问题是什么?赤潮。

  【动画短片】赤潮不仅威胁着海洋生物,并且威胁着以海洋为生的沿海城市。赤潮释放的毒素对鸟类、海洋生物和人类都有很大危害。食用受污染的海产品对人类也会产生毒害作用。由于有大量的死鱼和贝类被冲至岸边,导致渔民们无法维持生计。科学家指出厄尔尼诺现象在赤潮的爆发中起着关键作用,海水的变暖,为赤潮创造了适宜的生存环境。同时海水养殖业自身的污染也使赤潮发生的频率增加。

  吴立新:这类灾害都跟我们现在近海的增温、富营养化密切相关。习近平总书记强调,要建设美丽中国。但是我们过去这些年在陆地发展的时候对环境没有足够的重视。我们一定要走可持续的海洋生态环境发展的道路,所以像这类灾害一方面我们要积极地去应对,同时我们要尽可能地使他们减少。

  吴立新:海洋占了地球表面的71%,是整个地球系统的重要组成部分。今天我们对海洋的了解跟陆地比的话,差得太远了。海洋里面很多的现象、过程、资源等等各个方面,我们的认知非常有限。

  占据经略海洋、开发海洋的制高点 探索空天地海一体化 

  吴立新:习近平总书记提出来要在深海进入、深海探测、深海开发方面占领高地,特别是在这三个层面的关键技术上面,我们要实现自主可控。全球海洋平均深度将近三千八百米,最深的海洋马里亚纳海沟一万一千米。但是到目前为止人类对海洋的认识仅仅是停留在两千米以上,两千米以下的深海对我们来说基本上是一片空白。为什么我们现在只到两千米?蛟龙号不是到了七千米吗?那只不过是单点,大面上来讲的话,我们现在的观测手段基本上是在两千米。未来的海洋观测肯定是天上的、水面的、水里的、海底的,同时要加上现在这一套的大数据、人工智能,我们才有可能对海洋有一个很清楚的认识。

  我们最近提出来一个“透明海洋”的计划,简单来讲就是我们想知道今天的海洋正在发生什么?明天的海洋将会发生什么?有了这两个认识的话,我想我们在未来海洋的开发、海洋的经略上面才有可能占领制高点。空、天、地、海一体化进行观测,五大组成成分:卫星的观测、水面的观测、水中的观测、海底的观测,最后怎么样集成起来,通过大数据、通过超级计算机、通过我们的这些数字模型来进行更好地预测。

  目前海洋卫星的观测有两个瓶颈。第一个瓶颈,我们现在目前的卫星大概就是在几十公里这个尺度(精度),就是看海面大概在几十公里。到2021年,美国叫作SWOT(地表水与海洋地形学)卫星要上天,当然这是美国跟欧洲一起(共同研发)。它的空间尺度(精度)大概可以到十公里,从空中看海洋表面十公里。但是如果要实现真正意义上经略海洋的话,十公里是不够的,我们希望可以做到一公里,甚至更近的尺度(精度)。

  第二大瓶颈,现在的卫星观测基本上只能到(海洋)表面,未来的卫星观测能不能可以从水面一直看到水下至少上千米,因为人类的活动目前基本上都在上千米。谁能够突破这两个技术的瓶颈,谁就是颠覆性的、引领性的。当然现在我们组织全国的力量正在研发这一件事情,这个路程还是相当的漫长。

  我们再来讲“深海星空计划”。全球两千米以下的海洋探索目前基本是空白,即便是两千米以上的海洋我们还有很多东西不知道。未来能不能有成千上万个类似于天上的星星的东西在海洋里面自由地翱翔,而且能够实时地把海洋里面发生的信息通过卫星传回来,这就是习近平总书记说的认识海洋、经略海洋。我个人有这样的梦想,也许在我们这一代人身上做不成功,但是我们后面还有更多的年轻人可以一起来做这样的事。

  现在我们正在推动一个计划,叫作中国的大洋钻探船计划。六十年前,有一群地质学家,他们在加州聚在一起,要建一条船叫作大洋钻探船“决心”号,就是希望能够在海里面往下打。为什么不在陆地上打?大家知道海里面的岩壳比陆地的地壳要薄。但是非常遗憾的是,六十年过去了,人类没有实现这个梦想。后来日本造了一条(船)叫“地球”号,造出来以后,科学家不能用,这个成本太高、太贵,也没有实现这个目标。所以在去年我们动员了大概将近五十位院士给习近平总书记和李克强总理写了一封信,就谈这样一个梦想,后来很快就批了。我们现在要造全球第三条大洋钻探船,取名叫“梦想”号,我们希望能够圆人类六十年来的伟大梦想,我们打穿地壳进入地幔,能够真正地对地球深部有所了解。所以现在全世界都在关注这一条大洋钻探船,这是我们中国人要自己设计、自己建造,而且争取能够在2021年下水。大洋钻探船那就是“航母”,有了这一条船之后,我们中国的地球科学,会上升一个新的台阶,而且我们在座的年轻人、将来从事相关学科的人都有机会登上这条船。

  吴立新:今天用的很多数据实际上都是国外海洋调研出来的成果。我们现在应该回馈世界,能够为世界其他的国家、有需要的地方提供中国的相关数据。让他们也能够更好地认识海洋、开发海洋。

  【学生提问】 

  学生:吴老师,您好!刚刚您说到大洋钻探船,在它进行钻探的时候,能有什么新的发现?

  吴立新:到目前为止,大概是四个层面的成果,第一个就是验证了板块理论。大洋钻探对这个理论的本身进行了验证。

  第二个成果是创建了古海洋学。海洋本身它的流动不光是跟现在有关,跟过去也有关系,甚至几千年以前的状态可能对今天也产生影响,所以这个时候我们就需要对过去有一个认识,所以大洋钻探建立了古海洋学。

  第三就是大洋钻探让我们发现了海底的热液以及深部的生物圈。我们过去有一句话叫作万物生长靠太阳,没有太阳一定没有生命。它发现在深海没有光、基本上也没有氧气,但是还有生命的存在。这是二十世纪生命科学最前沿的挑战,深部生物圈的发现有可能带来人类对生命起源的全新认识。

  第四,海底天然气水合物(可燃冰)的发现。这是目前过去六十年来大洋钻探取得的成绩。我们今天讲在科学上要有中国思想、中国方案,所以我们要从过去对地壳的认识发展到进入地幔的认识,未来在资源的开发上面,我们就有可能占据制高点。很幸运在这个时代我们中国人有这样的条件,有这样的能力,有国家的支持来干这件事。

  海洋探索的黄金机遇 从“深蓝大脑”到“透明海洋” 

  吴立新:有了这些天上的、水面的、海里面的、海底这些数据回来以后,我们国家现在有非常难得的机遇。

  【视频短片】超算互联网新闻报道 

  海洋国家实验室与国家超级计算无锡中心、济南中心等机构在青岛共同组建了智能超算与大数据联合实验室。实验室将以海洋战略性前沿技术体系构建和自主可控性重大软硬件系统研发为关键任务,致力于构建国际一流海洋智能超算与大数据中心并服务于海洋强国战略。海洋研究需要对巨大的数据量众多的数据源以及异类的数据集进行海洋调查、观测、计算,并对网络大数据进行快速分析处理。组建联合实验室后,将为保障我国海洋大数据服务产业的良性发展打下基础。

  吴立新:曾经最快的超级计算机在哪里?无锡的“神威太湖之光”。国家实验室、中国海洋大学还有其他一些单位,我们通过这种高速的互联网把太湖之光、济南超算跟我们海洋国家实验室超算联成了一个叫作超算互联网,干什么?希望能够把我们观测的数据拿回来,通过这样的一个超级计算机能够预测明天的海洋、明年的海洋、十年以后的海洋,甚至百年以后的海洋将会发生什么。

  有了这样一个超算互联网,有了我们这样的一个观测系统,我们可以发展所谓的“深蓝大脑”。我给大家举一个例子,我们过去的药物筛选,都是在实验室里面做,这样的一个周期非常长,而且非常的慢,但如果你用超算来进行筛选的话,可以将它的时间周期从二十年变成两年,然后它的筛选的精度可以从百分之二十提高到百分之七十,这就是交叉学科。

  再比如说,我们说海底的资源勘探。没有超算以前,我们只能根据已有的一些经验勘探,但是如果有超算,再加上以前的观测数据,我们可以再现这个区域过去地质环境的变化,可以大大提高效率。大家看到这一张图,就是我们在超算上面再现的整个地球系统环流的变化,这是目前全世界最高分辨率的海洋大气预报系统。随着计算机的发展,基本上可以满足我们在海洋开发当中方方面面的应用。

  当然,计算机还是有限的。预报这么复杂的这些数据出来以后,你需要人工智能大数据来进行提取有用的信息,这样的一个“透明海洋”本身的战略任务,汇聚了各个方面的人才才可以做成,“透明海洋”需要我们多层次地推进。所以我们希望国家的海洋利益拓展到哪里,我们的“透明海洋”就建到哪里。我们中国有最好的超算条件,我们拥有非常好的观测体系,我们拥有一批致力于海洋研究的人,我们理应为人类做出贡献、理应为人类的可持续发展提供科技支撑!所以我对新来的学生说,我觉得你们是幸运的,因为你们赶上了我们国家海洋发展的黄金时代。

  在大学中培养做事能力

  【学生提问】 

  学生:您好,吴老师!我们大一的新生怎么样才能系统地学好、掌握好这些知识?

  吴立新:大一是你们进入大学以后开启了人生最精彩的(篇章)。我们也一样,当年进入清华的时候,那也是心潮澎湃。我在清华的时候,老师告诉我一句话:大学给你的是什么?是给你了一杆猎枪,将来你出去以后,这杆猎枪你可以打到猎物,而不是简单地给你干粮。你们在大学期间最重要的是拓宽知识面,培养做事的能力,这种能力有了以后你干什么事都可以。我自己是学什么?准确地说我是学应用数学,但我今天干的事,包括现在讲的海洋的高端技术装备、卫星等技术知识那必须都得知道,没有过去在清华五年、北大六年能力的培养很难做到。

  第二要勤奋。你们在高中肯定都很勤奋,一到大学以后放松了,大学丰富多彩,干什么很舒坦。我告诉你,错了!到了大学才是真正我作主、我学什么的时候。在知识的这条道路上,你从没有像今天这么自由,这才是你们真正学习开始的时代,所以不要浪费青春。

  吴立新:今天我们对海洋的了解非常非常有限,我们国家现在海洋经济的国内生产总值不到百分之九,希望能够经过我们的努力海洋的国内生产总值能够占到我们国家国内生产总值的百分之十五。我们还有很大的发展空间,将来能够为经济的发展添加新的动力。我们国力强大了、我们也有条件去探索海洋,为了人类可持续的发展能够贡献我们中国的智慧、中国的方案、中国的思想。

  【校长签字】问道沧海 吴立新 

  (图片拍摄:刘邦华)

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