论海上丝绸之路背景下中国与丝路沿线国家海洋空间规划合作:动因、挑战与路径

深化中国与海上丝绸之路沿线国家全方位合作是“一带一路”倡议向高质量发展转变的重要驱动力。加强与丝路沿线国家海洋空间规划合作应该成为 “海上丝绸之路”建设和构建蓝色伙伴关系的重要内容。文章在梳理国际与国内海洋空间规划演变脉络的基础上,探讨了强化中国与丝路沿线国家海洋空间规划合作的动因;深入分析了合作存在的海洋科学认识不足、跨界数据管理困难等方面的挑战;提出了构建陆海统筹的国土空间规划体系、打造蓝色伙伴关系合作抓手、构建“三位一体”主体布局以及构建多维度规范化合作机制等合作方法与策略,以期深入推动中国与丝路沿线国家的海洋空间规划合作。     

“21世纪海上丝绸之路”建设对我国南海地区的影响分析

"21世纪海上丝绸之路"是我国在新时期提出的重大战略举措,我国南海地区作为"21世纪海上丝绸之路"的起点海域和战略基点,同时也作为连接我国与东南亚、南亚以及非洲与欧洲的桥梁,在这一战略中扮演着举足轻重的角色。文章立足于"21世纪海上丝绸之路"的丰富内涵并结合南海地区的历史发展脉络和开发利用现状,分别从地理位置、资源保护与开发、海洋经济繁荣与发展、地区安全稳定和国家海洋战略5个方面,分析"21世纪海上丝绸之路"建设对我国南海地区的影响:1强化南海地区"桥梁与枢纽作用";2促进南海地区海洋"资源宝库"保护与开发;3推动南海地区海洋经济发展与繁荣;4维护南海地区周边地区安全与稳定;5提升南海地区在国家海洋战略中的地位。南海地区必将在新时期我国建设海洋强国的潮流中大放异彩。     

经略21世纪海上丝路之海洋环境特征:海流特征

海流对于海洋渔业、海洋表层初级生产力分布、海洋物质输运等理化生现象有着重要影响。文章利用海洋再分析流场资料,简要分析印度洋海区和南海海区(20°S—30°N,30°E—130°E)的流场年平均以及季节变化特点,得出以下结论:1南海海区流场的季节变化显著,受到季风、黑潮和地形的共同影响作用,在东北季风期间存在沿粤东沿岸至海南岛南侧转向沿越南沿岸的一支流系,该流系的强度变化影响爪哇海等南海南侧海区流场变化。2苏拉威西岛东侧和加里曼丹岛西侧流系有明显的季节变化,在流动强盛的时期这两支流系均是偏南向流动;从爪哇海流出的海流常年存在,夏季附近流速最大,最大流速分布在1.0m/s。3赤道印度洋海区和非洲东岸的沿岸流存在明显的季节变化,上层海区流动的低流速区存在流向切变;沿岸流最大流速在5-9月出现,可达1.8m/s以上,而赤道流系则在11月,可达0.8m/s以上。     

经略21世纪海上丝路:地理概况、气候特征

自然环境特征对海洋开发建设有着重要影响,为了更好地为21世纪海上丝绸之路建设提供科学依据,文章重点对南海、孟加拉湾、阿拉伯海三大海域的地理概况、气候特征进行系统性统计分析。结果表明,该海域的风场、风浪、表层海流受季风影响明显,其中阿拉伯海和孟加拉湾受西南季风的影响更为明显,冬季风的影响次之,南海则相反。阿拉伯海的热带气旋主要活动于其东侧,孟加拉湾则在其中东部区域,南海主要是北部海域受热带气旋影响明显。南海—北印度洋的能见度整体乐观。夏季降水明显多于冬季,夏季大值区分布于印度半岛西部近海、孟加拉湾东北部、马尼拉西部区域。     

海上丝绸之路海啸灾害危险分析

海上丝绸之路不仅是商业和贸易的通道, 也是东西方文化友谊的道路。2004年印度洋海啸对丝路沿线的多个沿海国家造成了重大破坏。因此需要对海啸发生规律和危害进行分析, 以确保海上丝绸之路上经济和文化交流的安全。为探索和识别海上丝绸之路上的海啸灾害, 本文给出了历史海啸事件的特征和规律。从震源震级、震源深度和水深等震源参数中发现了一些历史海啸数据背后的有用信息。本文还探讨了不同震级引起海啸的概率问题。分析结果表明：海上丝绸之路上的海啸主要发生在8个主要构造断层, 每个断层都有不同的海啸发生规律。在统计分析的基础上, 本文采用数值模型模拟了海上丝绸之路沿岸的潜在海啸,计算结果展示了海上丝绸之路沿岸的潜在海啸灾害程度。本文的研究成果有助于海啸灾害预警, 能够为保证海上丝绸之路贸易交流的安全提供科学参考。     

21世纪海上丝绸之路海洋环境的气候变化与风暴灾害风险探析

海洋环境安全是21世纪海上丝绸之路(丝路)建设的重要保障。文章简要分析了丝路海洋环境关键要素和风暴以上等级灾害性热带气旋系统(简称风暴灾害)的气候变化特征,探讨了海洋环境变化和灾害风险的可能影响,并提出了有关的研究建议。分析表明,气候变化背景下,丝路海区的海水显著变暖、热比容海平面升高明显,丝路沿海洪水、风暴潮等高水位事件发生频次可能会增加,进而对港口建设和航线通畅造成较大影响。1940-2016年间,西北太平洋风暴灾害主要集中登陆和影响厦门以南沿海地区,其中,南海风暴灾害的路径分布自20世纪80年代后有向孟加拉湾周边地区拓展的趋势;登陆厦门以北的风暴灾害的路径分布和影响范围20年左右的趋势变化明显,近期有向南(厦门)集中推进的趋势,基于此,未来20年风暴灾害登陆路径和影响范围以向北迁移推进为主,这可能会在一定程度上有利于我国海上丝路建设的顺利开展和实施。而气候变化下强的热带气旋发生频次和登陆密集度有可能增加,随之可能带来更大的影响和损失。此外,北印度洋风暴灾害的影响范围也会向西和南扩展,以至经常影响阿拉伯半岛和索马里半岛;地中海西部海岸,在北大西洋飓风活动频次和强度增强的情景下,未来有可能存在风暴潮的威胁。今后加强开展气候变化与海洋环境灾害风险方面的观测和基础应用研究,是提升21世纪海上丝绸之路海洋环境安全保障水平的主要任务之一。     

21世纪初期海上丝绸之路大陆岸线位置变化特征

基于遥感和GIS技术,利用Landsat影像目视解译提取2000和2015年海上丝绸之路大陆岸线数据,从整体、洲际尺度、国家尺度、热点区域和港口城市5个空间尺度分析大陆岸线位置变化特征.结果表明:(1)整体方面,2000年和2015年海上丝绸之路沿线地区岸线扩张和后退的比例(速度)分别约为8.21％(27 m·a–1)...     

经略“21世纪海上丝绸之路”:综合应用平台建设

由于缺乏系统性的基础理论支撑,目前国内外尚无专业的"21世纪海上丝绸之路"综合应用系统,而远洋航海、战略支撑点建设、海洋工程设计、海洋资源开发、防灾减灾等对这方面的需求尤为迫切。文章首先探析"海上丝路"综合应用平台建设的重要性、紧迫性,规划构建涵盖海洋环境、资源、人文、地理、经济、法律案例的综合性"海上丝路"大数据,为国内和国际同行的"海上丝路"研究提供数据基础;进一步以海洋大数据为支撑,融入团队前期系列研究成果,规划构建贴近实用、查询便捷、理论体系完善的"海上丝路"综合应用平台,增强我国的海洋建设能力、海权维护能力、对南海局势的掌控能力,落实国家战略,切实呼应党中央提出的加强"一带一路"学术研究、理论支撑、话语体系的建设要求,为迈向深蓝提供科技支撑、辅助决策,助力人类社会的繁荣进步。     

21世纪初海洋预报系统发展现状和趋势

海洋预报是一切海上活动的基础,人类社会需求驱动着海洋预报的发展。海洋观测、数据同化、数值模拟和高性能计算机等技术的进步推动着全球海洋业务预报的发展。国际先进的海洋数值模式有NLOM、NCOM、HYCOM、NEMO、MOM、POM和ROMS等。在GODAE和GODAEOceanView项目期间,通过国际合作和交流,全球海洋业务预报系统得到快速发展。21世纪初,全球海洋预报系统水平分辨率最高达到1/32°,预报时效一般为一周,部分海洋预报系统能够预报诊断海洋涡旋和海洋锋等。未来海洋预报系统的分辨率和预报精度将继续提高,预报要素扩展到海洋生态和生物地球化学等学科。海洋数据同化技术、海洋物理过程参数化方案和模式耦合技术是推动海洋预报发展的重要研究方向。     

海洋科技在21世纪海上丝绸之路建设中的作用

21世纪海上丝绸之路建设在海洋经济活动、海上综合保障等方面对海洋科技领域提出了新命题。在分析我国海洋技术优势领域的基础上,围绕科技创新政策伙伴关系、培育创新品牌、推进海洋经济和产业发展等方面,深入阐述了海洋科技领域在21世纪海上丝绸之路建设中的支撑作用,同时提出具体工作思路。     

“21世纪海上丝绸之路”风能资源时空变化评估

利用1979—2021 年的 ERA5 再分析资料,采用经验正交函数分解法、Mann-Kendall 趋势检验法等统计方法,对“21 世纪海上丝绸之路”相关海区的海表风场与风能密度的空间分布特征、季节变化特征以及长期变化趋势进行分析。结果表明：(1)研究海域风能密度在不同季节表现出很大的空间差异,夏季的阿拉伯海和孟加拉湾,冬季的中国南海,以及全年的热带南印度洋风能资源都极为丰富。(2)研究时段内,中国南海北部及附近海域、阿拉伯海西部、孟加拉湾西部以及热带西北印度洋风能密度等级整体较高。(3)研究海域的风能密度以年变化特征为主,其中中国南海风能密度的季节变幅最大且在春、秋两季表现出明显的转换特征。(4)在研究海区中,结合水深条件与风能密度时空变化特征的评估结果,可以重点关注台湾海峡、吕宋海峡、中南半岛东南沿海、阿拉伯海西部近岸海域及热带西北印度洋近岸大陆架海域风能资源的开发利用,加强其他海域风能资源的储备。此研究可为“21 世纪海上丝绸之路”风能资源的中长期开发规划提供依据。     

21世纪海上丝绸之路背景下的广东省蓝碳发展研究

海洋碳汇即蓝色碳汇,简称"蓝碳"。文章以21世纪海上丝绸之路建设为背景,以广东省蓝碳发展现状和需求为主线,分析广东省发展蓝碳对控制温室气体排放、保护海洋生态环境和实施"一带一路"建设的重要意义,论述发展碳汇渔业、修复典型海洋生态系统、控制陆源排放、开发可再生能源等蓝碳发展途径;在此基础上提出广东省发展蓝碳的主要对策,即完善政策保障体系、增强科技支撑能力、完善蓝碳产业链条、拓展国际交流合作、探索海洋碳排放交易试点、加强生态环境治理和发挥示范带动作用。     

山东半岛海上丝绸之路支点城市建设研究

习近平总书记提出的建设"21世纪海上丝绸之路",是促进沿途各区域加快发展的重大机遇。抓住时机积极推动山东海上支点城市建设,对于深化山东省改革开放意义重大,有利于我国经济从单边开放转向多边开放。青岛、烟台、威海地处"山东半岛蓝色经济区"战略的核心位置,是"丝绸之路经济带""21世纪海上丝绸之路"等新战略的交汇点,三地经济实力雄厚,海洋科技资源优势明显,辐射能力强,能够成为国家战略实施的海上支点,继续当好创新发展的典范,进一步促进区域经济发展。     

21世纪海上丝绸之路海洋上层热含量及热比容海平面异常变化

气候变暖背景下,全球平均海洋变暖和海平面上升显著,为人类社会的可持续发展带来巨大挑战。上层海洋热力状况是海平面变化的主导因子之一。本文围绕"21世纪海上丝绸之路"途经海区（文中简称为丝路海区）上层海洋热含量异常的区域性时空特征,分析探讨了丝路海区热比容海平面异常的时空变化、演变特征及可能影响,以期为"21世纪海上丝绸之路"海洋环境安全保障提供服务支撑。结果表明,自20世纪70年代中后期,丝路海区上层（0~700 m）海洋已明显变暖,尤其20世纪90年代中后期增暖幅度显著加大。近60年来,在丝路海区热带海洋中,西太平洋的北赤道流区及以北海域、东海黑潮流域以及南海北部和南部海区、阿拉伯海西北部海域、马来西亚西北部海域及南印度洋部分海域具有长期增暖趋势。热带西太平洋暖池区整体增暖不明显,主要与印度洋中部海域呈反位相变化,且明显受到季节和年际变化的调制。长江口附近沿岸、南海北部沿岸、中南半岛南部沿岸以及阿拉伯海西北部沿岸的近岸海域长期增暖明显,自20世纪90年代中后期,中南半岛东部和西部沿海、澳大利亚西部沿海以及我国东南沿海热比容海平面上升明显。近岸热比容海平面的季节演变对沿海地区社会和经济发展会造成一定影响。此外,东亚夏季风与东海、黄海和渤海热比容海平面的上升显著相关,同时,ENSO、太平洋年代际振荡和印度洋偶极子的发生也均与我国东南沿海和印度洋西部沿海热比容海平面上升明显关联。特别是,气候变暖情形下,各种区域性致灾因子和气候变率的协同影响会对丝路海区海岸带和沿海地区的防灾减灾与社会经济发展带来较大挑战,开展海岸带和沿海地区全球变化综合风险研究成为当前首要任务。     

Verification of an operational ocean circulation-surface wave coupled forecasting system for the China's seas

An operational ocean circulation-surface wave coupled forecasting system for the seas off China and adjacent areas(OCFS-C) is developed based on parallelized circulation and wave models. It has been in operation since November 1, 2007. In this paper we comprehensively present the simulation and verification of the system, whose distinguishing feature is that the wave-induced mixing is coupled in the circulation model. In particular, with nested technique the resolution in the China's seas has been updated to(1/24)° from the global model with(1/2)°resolution. Besides, daily remote sensing sea surface temperature(SST) data have been assimilated into the model to generate a hot restart field for OCFS-C. Moreover, inter-comparisons between forecasting and independent observational data are performed to evaluate the effectiveness of OCFS-C in upper-ocean quantities predictions, including SST, mixed layer depth(MLD) and subsurface temperature. Except in conventional statistical metrics, non-dimensional skill scores(SS) is also used to evaluate forecast skill. Observations from buoys and Argo profiles are used for lead time and real time validations, which give a large SS value(more than 0.90). Besides, prediction skill for the seasonal variation of SST is confirmed. Comparisons of subsurface temperatures with Argo profiles data indicate that OCFS-C has low skill in predicting subsurface temperatures between 100 m and 150 m. Nevertheless, inter-comparisons of MLD reveal that the MLD from model is shallower than that from Argo profiles by about 12 m, i.e., OCFS-C is successful and steady in MLD predictions. Validation of 1-d, 2-d and 3-d forecasting SST shows that our operational ocean circulation-surface wave coupled forecasting model has reasonable accuracy in the upper ocean.     

Study on short-range numerical forecasting of ocean current in the East China Sea——Ⅰ Basic problems of ocean current forecasting and structure of the models

Ocean current forecasting is still in explorative stage of study. In the study, we face some problems that have not been met before. The solving of these problems has become fundamental premise for realizing the ocean current forecasting. In the present paper are discussed in depth the physical essence for such basic problems as the predictability of ocean current, the predictable currents, the dynamical basis for studying respectively the tidal current and circulation, the necessity of boundary model, the models on regions with different scales and their link. The foundations and plans to solve the problems are demonstrated. Finally a set of operational numerical forecasting system for ocean current is proposed.     

21世纪初我国海洋科学的展望

大气、海洋和陆地对自然变异和人类活动的响应速率和规模,具有明显的区别:大气的响应速率快、规模大,全球效应突出;陆地的响应则较缓,且局域效应明显;海洋的响应速率和规模居于大气和陆地之间,但其具体表现则甚为复杂。海洋的板块构造保存了海底地壳的发展历史、而海底沉积物也     

基于ERA5再分析系统海上丝绸之路海况及波高周期联合分布特征

利用欧洲中期天气预报中心的ERA5再分析系统,基于2012—2022年时间分辨率为1 h的全球气象资料,对海上丝绸之路沿线典型海域进行海况分析。利用我国东南海域、孟加拉湾海域和阿拉伯海域的实测数据验证ERA5资料的有效性和准确性,获得该目标海域风、浪共同限制条件下各季节海况情况。统计得到各季节平均多年海上丝绸之路沿线波浪特征分布规律,并统计分析我国南海、孟加拉湾和阿拉伯海各典型海域的有效波高与谱峰周期联合分布概率。研究结果表明,ERA5数据能较好地反映目标海域的海况特征;工程施工过程中需重点关注夏季波浪波高及全年长周期波浪的影响;我国东南沿海和阿拉伯海整体海况条件较好,孟加拉湾海况较为复杂,有效波高在1.5 m与谱峰周期在10s以上在85%以上,在前期投资规划时需重点关注。     

Study on 10 kVDC powered junction box for a cabled ocean observatory system

A cabled ocean observatory system that can provide abundant power and broad bandwidth communication for undersea instruments is developed. A 10 kV direct current (kVDC) with up to 10 kW power, along with 1 Gigabit/sec Ethernet communication, can be transmitted from the shore to the seafloor through an umbilical armored cable. A subsea junction box is fixed at a cable terminal, enabling the extension of up to nine connections. The box consists of three main pressure vessels that perform power conversion, power distribution, and real-time communication functions. A method of stacking modules is used to design the power conversion system in order to reduce the 10 kV voltage to levels that can power the attached instruments. A power distribution system and an Ethernet communication system are introduced to control the power supply and transmit data or commands between the terminals and the shore station, respectively. Specific validations of all sections were qualified in a laboratory environment prior to the sea trial. The ocean observatory system was then deployed at the coast of the East China Sea along with three in situ instruments for a 14-day test. The results show that this high voltage-powered observatory system is effective for subsea long-term and real-time observations.