吴立新等：我国海洋科学未来展望

一、海洋能量物质循环及其气候效应

关键核心技术：需要发展大型深海超高速运载平台共用技术、水下智能装备平台通信、导航与定位技术、小型核能及新型海洋能源利用技术、四维高分卫星遥感技术以及测量生物地球化学要素和湍流交换过程的新型传感器技术，建立垂向上从海气界面到海底、水平上公里级分辨率，多要素协同观测的海洋观测物联网。另需突破海洋多圈层数据耦合同化、非结构化网格优化等关键技术，完善关键过程参数化方案，发展基于异构众核的高效算法，发展机器学习和人工智能，建立公里级超高分辨率全球及百米级甚高分辨率区域大气-海洋-生态耦合地球系统模拟及预报预测系统，融合多源数据，构架海洋大数据。

关键科学问题：揭示板块运动驱动和影响机制，阐明地表圈层与地球深部圈层之间的物质循环机理，将地球系统科学从地表圈层拓展到地球深部，建立并完善跨流-固界面和固体多圈层的地球系统科学的理论框架；恢复亚洲大陆边缘高分辨率古气候古环境演化历史，认识海洋记录的海洋和全球气候变化及其规律；认识海底流体活动规律和规模，揭示板块俯冲过程对元素运移和成矿作用的控制规律，阐明海洋资源形成规律，提高资源安全保障；认识海底环境变化规律，揭示天然气水合物分解、海底滑坡和地震活动等地质灾害的机制和影响，提高海底减灾防灾能力，为合理评估海底灾害风险提供科学支撑。

三、蓝色生命过程及其适应演化机制

关键核心技术：海洋生命领域的研究缺乏前沿和多学科交叉技术，且系统性集成不足。利用高新技术开发海洋生物资源，是精准、高效利用海洋生物资源，支撑产业绿色可持续发展的重大需求。开发高通量低成本全基因组分析技术，重要海洋生物转基因与基因编辑技术和光遗传学操作，海洋生物空间单细胞组学与单病毒检测示踪技术，生物大分子结构观测及功能解析技术，重要海洋生物活性物质的合成生物学技术。开发、设计、建造用于海洋生物资源调查、评估和开发的静音科考船，搭载各种物理、化学、生物传感器的全海深水下滑翔机以及无人缆控潜器（ROV）、载人深潜器（HOV）、和自主式水下潜器（AUV）等水下观测平台，建立我国主导的大洋钻探平台以及岩心库。构建“船基-潜器-原位-长期”高精度-多尺度深海探测技术体系，发展包括海底原位观测、基于流式细胞术和拉曼光谱等技术的单细胞高通量分离、深海难培养微生物培养、深海生物多光谱人工智能自动识别、深海大型生物的原位智能发现和识别系统、水下精准保真采样、深海生态模拟原位培养系统、深海模式生物研究等技术体系和装备体系，建立深海难培养微生物菌种和基因资源库。

关键科学问题：揭示主要营养盐、重金属、持久性有机污染物、微塑料等新型污染物在海洋环境中的迁移-转化机制和生态效应，建立陆海统筹污染物管控模式和治理体系；揭示全球气候变化和人类活动影响下的典型海洋生态系统稳态转换机制和生态灾害发生机理；揭示海洋生态系统关键生物功能群存续和环境适应机制，揭示生物毒素、病原微生物的致灾致害机理，构建生态阈值和预警体系，保障海洋食品安全和人类健康；全面评估近海生态系统健康状况和环境承载力，科学预测典型海域生态系统演变趋势。

五、极地快速变化的机制、影响与适应

关键核心技术：研发大洋钻探技术，水、冰定年技术，研发极地环境长期观测网建设所需核心技术，包括极地海洋、大气、冰盖、地球物理和生态环境综合观测探测技术、装备和系统的研制，研发适用于极地极端环境下的新材料与新能源，发展极地极端环境下无人观测台站技术，发展极地航运与资源勘探装备技术，研发极地天基遥感科学实验卫星星座并提高地面处理应用能力，建立我国对两极的全天时、全天候观测和数据通信能力。