香港物理海洋学家、香港科技大学(广州)甘剑平教授:新数据互动

发布日期:2022-05-13 09:25   来源:未知   阅读:

  原标题:香港物理海洋学家、香港科技大学(广州)甘剑平教授:新数据互动系统 “看穿”湾区海洋

  广东省政府去年底印发《广东省海洋经济发展十四五规划》,提出深化粤港澳大湾区海洋合作。对于大湾区海洋合作,香港物理海洋学家、港科大(广州)地球与海洋大气科学学域署理主任甘剑平认为,过往香港的海洋研究单纯着眼污染物探测和研究,实际上整个大湾区经济民生都与海洋学(物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学和海洋地质学)研究息息相关,其团队多年从事海洋观测和模拟研究,并于3月推出全国首个互动海洋模拟系统和可视化平台WavyOcean,通过收集大湾区乃至中国海和西太平洋水域数据分析,让政策制订者能在海洋保育和社会发展之间取得平衡。

  由港科大(广州)开设的地球与海洋大气科学学域,是内地首个打破过往陆地、海洋与大气研究“各自为政”状态的学科,作为这个全新学域的主任,甘剑平(图)说海洋研究与很多学科都息息相关,故必须综合各学科知识,方能提升海洋研究水平。

  甘教授指出,香港过去十几年的海洋研究主要针对污染物,过于单一。实际上,海洋科学包括物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学和海洋地质学,而且陆地、海洋、大气同属地球系统,三者共同影响区域气候和生态系统,当中研究最少、对人类影响却最大的正是海洋。

  随着国家对海洋战略、生态环保的重视升级,沿海省份如福建、广西、海南等纷纷组建海洋大学,非沿海省份的大学也成立海洋学院或学系,全国至少有50多个相关学系,这正是因为海洋研究与经济民生息息相关。同时,广东作为海洋大省,海岸线长度居全国首位,海域面积居全国第二;数据显示,2020年广东海洋生产总值1.72万亿元人民币,约占全省生产总值15.5%,占全国海洋生产总值21.6%,连续26年居全国首位。

  海洋产业不止是观光旅游、体育运动,还有水产养殖,“不用说大湾区,香港的南丫岛、西贡,养殖业都非常重要,”甘教授还表示,海洋工程如港珠澳大桥,填海项目如“明日大屿”,都与海洋学密不可分。他又指出,要研究香港的海洋,就必须研究相连的大湾区海域、南海乃至西太平洋,因小的海域受大的影响,大的受小的制约,“海洋是不能建一堵墙把各海域的相互影响分开来”。但甘教授称,过去资金、设施不足,海洋研究又需现场调查,要有调查船出海,更是难上加难。

  甘教授团队数年前开始参与港府资助的Ocean-HK项目,研究大湾区海域富营养化问题,并在大屿山南部的香港水域放置首个海洋监测浮标,监测生物化学、温度、盐度等各项指标。但当时仅是放浮标便要得到警务处、海事处、地政署等多个政府部门批准,申请耗时近一年;之后还要每个月派人出海维护浮标,否则会生满海藻,但有时海面有风浪,维护就无法进行,更极端的情况是浮标被人偷走。由于香港海域受珠江口影响,甘教授团队还要向内地政府申请,去年4月才终可在内地水域投放浮标。

  浮标是一个“点”,科考船出海观测是一个“面”,“但海洋时刻在变,无论你怎么看也看不完,单靠观测的话,时间和空间都受到限制”。故通过蒐集观测数据,整理成理论、转化为公式,可建立覆盖时空的数字化海洋数值模拟系统,对海洋的研究就无需“盲人摸象”。

  团队经过多年努力,全国首个互动海洋环境模拟可视化平台WavyOcean终在今年3月推出,平台利用海洋数值模拟技术,以影像呈现包括粤港澳大湾区海域、整个中国海以及西太平洋的海域变化,并提供如三维海洋环流、温度、盐度、硝氮浓度、叶绿素、溶解氧等物理和生物地质化学变化的环境数据,以及风力、温度和压力等气象数据供下载,为未来的海洋水动力、灾害、污染、生态系统和气候变化研究提供有力基础。同时,作为一个“可诊断、可预报”的高科技平台,WavyOcean可为本港及大湾区涉及海洋领域等重要政策提供宝贵数据,为区域内行政和经济发展决策提供有力的科学依据。

  甘教授称,WavyOcean目前是国内最完善、提供最多变量数据的模型。他解释,模型是基于过去观测数据,用流体数值计算模拟出影像,而不断蒐集到的新数据亦会对模型不断验证、改善。WavyOcean的诞生令香港海洋研究的水平得到整体提升,同时港科大(广州)也成立了地球与环境中央实验室,购入海洋现场调查及实验室所需的各类仪器,并有大型运算系统。“我们会建立多方位的能力,对区域地球系统进行研究。”甘教授道。

  虽然有了硬件,但甘教授眼中,科研人才更重要。“现在年轻科研人员缺口很大,无论是香港或内地,好的(年轻人)都缺。”甘教授认为,自然科学研究除需十分投入,同时需有良好科学训练和电脑能力,门槛相当高。作为首个“陆海气”跨学科融合的学域掌门人,甘教授最希望网罗各学科精英,包括海洋学、大气科学、地球表面过程,或是数学、物理、电脑,“必须是各自学科中的优秀人才,否则不可能融合,也没有融合意义。”

  之所以求才若渴,因为在他眼中,一个学者“如果没有各自学科的优秀专长而讲多学科融合,那不可能有好的融合”。甘教授形容,情况就如同没钱的人约一场“AA制”饭局,旁人只会觉得当中有诈;但如果是“有料”之人牵头,众人联合起来发挥各自长项,才能“吃”出精彩。

  “未来对人才的需求都是多学科的,虽然科大(广州)是新的学校,但前景很好,潜力巨大。”甘教授不忘卖广告,鼓励有志的年轻人投身海洋科学,“我们把’区域地球系统’这一新概念引入教学科研,这是现在最综合的环境研究方向。无论是本科的深度,还是跨科的广度,学生们都会得到最好的训练、将来能有走得更远的能力”。

  海洋科学是19世纪40年代出现的新兴学科,专门研究海洋的自然现象、性质和变化规律,以及与开发利用海洋有关的知识体系,属于地球科学的重要组成部分。海洋科学的研究领域亦十分广泛,有海洋气象学、物理海洋学、海洋化学、海洋生物学和海洋地质学等专业基础研究,以及海洋资源开发利用等应用研究。

  随着海洋科学的发展,揭示出的海洋现象愈来愈多,学科也愈分愈细、研究领域愈来愈广。然而海洋科学涉及的学科虽多,彼此之间无论研究方法与手段和认知等相互渗透存在统一性,近20年来现代海洋科学研究及海洋科学理论体系呈整体化趋势,各分支学科“各自为政”的界限逐渐崩解。

  至于甘剑平教授和团队研发的互动海洋模拟系统和可视化平台WavyOcean,属于通过三维GIS技术实现的新一代海洋可视化平台。现时WavyOcean可供手机及电脑下载,展示夏季日均的三维海洋环境,包括流场、温度、盐度、硝氮浓度、叶绿素、溶解氧、海源和陆源有机氮等海洋要素;系统也支持海洋大数据的实时三维重构,绘制和动态可视化,并支持对三维数据的剖切功能,可为海洋科学研究和功能应用提供信息可视化服务和智能化大数据。

  “现在香港的‘涉海单位’太多了。”长期与海洋打交道的甘剑平是香港政府顾问之一,但港府有份管理海洋的包括渔护署、环保署、渠务署、土木工程拓展署、海事处及天文台,“他们都有各自职能,但应当进一步联系。香港需要一个海洋管理的协调部门,哪怕不是一个实体,当然最好能成立一个海洋局”。

  甘剑平说,香港是海洋城市,海对香港很重要,但港府缺乏综合认知海洋科学的人才。土木工程署曾就“明日大屿”向他咨询,“我不去评论‘明日大屿’的土地政策或是财政支出,这不在我的专业领域”,甘教授认为,像 “明日大屿”这种大型填海工程,应该结合海洋科学和工程学讨论,不能只讲工程不看科学, “这样建这个岛,才能够可持续,可以对香港的子孙后代有一个好的交代,因为岛建完就拿不掉了”。

  大湾区海域的可持续发展一直是甘教授团队的研究重点,他屡次向港府提出,香港海域富营养化问题有愈来愈严重的趋势。富营养化是由于珠江上游农业生产中使用化肥,如湾区生活污水排放,令水中氮、磷等无机物过多,以它们为食物的藻类爆发式繁殖,引发赤潮或绿潮,当藻类生命周期完结、下沉海底,分解过程中会吸收氧气,导致海底缺氧,威胁其他海洋生命。

  甘教授称,富营养化问题绝不可掉以轻心,港府应考虑优化污水处理,而填海工程如果设计不好,可能截住本来会流向大海的有机或无机污染物,局部水体富营养化和缺氧问题就更加严重, “有海洋生物死掉,那么会产生臭味,”他解释, “如果环境不好,(明日大屿)这个地方怎么去住呢?这个问题,要从水动力、海洋化学、生物学等作综合研究。”

  甘教授还认为,香港位处珠江排放下游,若不能统筹大湾区环境研究,可能会被忽视,对香港福祉不是好事。

  他建议香港开展更多海洋学研究, “应当建立一所海洋研究所,以香港得天独厚的地理位置和学术环境,可以吸引到很多优秀的科学家,可以和国家科技部、国家海洋科学与技术实验室联合,这对国家、对香港都是好事”。

  光纤专线月将任教于港科大(广州),甘剑平十分期待,他与位于广州南沙的科大研究院已是多年合作伙伴。研究院是国家超级计算广州中心的南沙分中心,WavyOcean的模型正是依靠 “天河二号”超级电脑的强大算力摸拟而成。

  ► 自然资源部部长陆昊作《国务院关于2020年度国有自然资源资产管理情况的专项报告》

  ►自然资源部副部长、国家海洋局局长王宏在盐城出席“浒苔防控工作专题座谈会议”

  ► 校友会2022中国大学一流专业排名(海洋科学类、海洋工程类、水产类)公布!

  《恢复生态学》:湿地生态系统的功益及退化湿地生态恢复的技术方法►《地球系统与演变》

  如您喜欢,请“点赞”并点亮“ 在看” 👇 👇 👇 👇👇返回搜狐,查看更多责任编辑: