新数据互动系统

“看穿”湾区海洋 

港科学家团队研发，盼助平衡保育与发展

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。

01 科大广州校开新科 融合“陆海气”

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。

港科大（广州）地球与海洋大气科学学域署理主任甘剑平教授

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。

02 港海洋研究单一 集中污染物

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。

03 申放监测浮标 经多部门耗时一年

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。

浮标需要定期维护，否则会生满海藻。

（“港科大海洋棱镜”公众号截图）

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”。

甘剑平教授团队多次出海到香港和内地水域投放浮标，监测富营养化状况

04 平台上月问世  “可诊断可预报”

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。

WavyOcean网页可模拟出大湾区海域盐度地图

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。

05 自然科学人才门槛高 盼集各科精英融合

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”。

WavyOcean手机可用

3D呈现海洋温度硝氮度

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。

WavyOcean界面简单易用

01 近年海洋科学“各自为政”变整体化

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。

港治水政出多门

倡设海洋局协调

“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”。

甘剑平教授出海科考

01 明日大屿要看海洋学 非单工程

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”。

02 港海域 “富营养化”问题加剧

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。”

03 倡港增海洋研究 与国家合作

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”。

幕后功臣广州超算 

光纤专线连通科大

提到9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霍英东研究院已是多年合作伙伴。霍英东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。

在广州超算启用之前，甘教授曾与位于天津的国家超算中心合作，当广州超算仍在 “试机”阶段时，甘教授就开始使用，是个利用广州超算的香港科学家。他曾表示，香港没有超级电脑这种设备，而广州超算开放给香港科研人员使用，令他们做到一些 “以前想做而不能做”的事。

如今，科大霍英东研究院亦是国家超级计算广州中心的南沙分中心，是粤港科研合作的 “中转站”，用光纤专线连通广州大学城的国家超算广州中心及香港的科大清水湾校区，成为公共科学平台。除了海洋研究，港澳研究人员曾使用 “天河二号”的领域还包括材料化学、生物医药、工程机械、金融计算等等。

除此之外，国家对香港海洋研究亦给予很大支持。2019年，青岛国家海洋科学与技术实验室于香港成立港澳海洋研究中心，每年研究经费都是千万级别，现有港澳各家大学共40多名学者参与，令港澳海洋研究的规模、水平和凝聚力都更上一层楼。

来源：明报

明报记者 林迎