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海洋拥有富饶的资源和广阔的空间,是人类生存之源。特别是海洋渔业资源给人类提供优质蛋白,拓展国家粮食来源战略空间,与国民经济息息相关,不过容易受到海洋生态环境和气候变化的影响,因此对海洋渔业资源的研究至关重要。但是,海洋占地球表面积的71%,真正实现如此大面积海洋环境信息的获取,绝非易事。
“我们人类目前对海洋的认知和调查还十分有限,而这其中最大的难点就在于受限于船载调查方法的局限性。”中国海洋大学水产学院教授刘阳说。30年来,卫星技术的发展为大范围高精度的海洋调查提供了可能,而刘阳的研究就是结合多学科交叉,应用卫星遥感、地理信息系统、北斗/GPS卫星通信等新技术研究海洋渔业资源变动和补充机理,为推动海洋渔业资源信息化和智能化服务而贡献科技力量。
在蔚蓝大海的深处,他找到了用科学实现自己人生价值的方式。
兴趣驱使,
深入卫星遥感研究
很久以前,人们就想换个角度看地球,而这一理想也随着当今世界科技的发展成为可能。遥感技术就好比“悬丝诊脉”,不直接接触却能“隔空”收集信息,大大满足了人们了解世界的想法。
刘阳直言,自己最开始接触卫星遥感,是被一幅美国NASA合成的全球夜间灯光图所吸引。“当我第一次看到这幅图的时候,就被深深地震撼和感动,原来世界还可以从这个角度来欣赏。”他说。正是在这样的好奇心和动力的驱使下,刘阳开始学习遥感数据的下载、处理和应用,从此打开了遥感世界的大门。
日本是世界海洋大国,渔业资源丰富。海洋探测技术,特别是海洋遥感、渔业遥感技术发达,海洋观测已从空间、海面和水下构成了对海洋的立体探测系统。为了能在海洋遥感等相关领域研究中,学习更加先进的科研知识,刘阳选择前往日本北海道大学留学,在日本期间,他师从日本渔业遥感奠基人齐藤诚一教授从事科学研究。齐藤教授作为日本渔业遥感的奠基人,从事海洋遥感等相关领域研究已经30多年,他对待科学勇于探索,科研视角敏锐独到,年近70岁了,依然活跃在科研第一线,他的精神对刘阳产生了潜移默化的影响。
博士毕业之后,他开始结合卫星观测的方法,从事卫星遥感技术及地理信息系统(GIS)在水产养殖、渔业资源等交叉领域的应用研究,并取得了大量科研成果。
在研究中,刘阳首次应用卫星遥感数据和物理海洋数值模拟,建立了基于OGCM和MODIS的日本虾夷扇贝三维生长预测模型,结合WebGIS技术,开发了虾夷扇贝高精度养殖管理系统。该系统不仅可提供海洋环境的实时监测和预报信息,还可对虾夷扇贝的生长状况进行实时评估和预测,并成功应用于日本喷火湾虾夷扇贝养殖管理,被列为日本农林水产省“为实现农业、林业和渔业的先端创新技术及迅速产业化研究”的重要范例。
科研报国,
投身中国渔业遥感事业
“学成归国一直是我的初心,也是我的责任和使命。”一直以来,刘阳的科研信念始终如一。2017年2月,他结束了在日本多年的研究学习,来到了中国海洋大学水产学院这一平台,在泰山学者田永军教授创建的渔业海洋学团队,开展科研探索。
渔业资源的可持续发展一直是刘阳团队关注的重点。事实上,自2008年联合国粮农及农业组织召开“气候变化对渔业和水产养殖的影响”专家研讨会以来,国际社会逐渐清晰地认识到气候变化对水产养殖的可持续发展构成威胁。因此,如何科学和全面地评估气候变化对海水品种养殖适宜性变化的影响,并制定相应的管理策略,提出顺应全球气候变化的适应方案,成为当今世界的研究热点之一。
牡蛎是中国的重要养殖品种,在我国海产贝类养殖业中占有十分重要的地位。在国家自然科学基金面上项目“气候变化对太平洋牡蛎养殖适宜性动态的影响研究”中,刘阳就以山东省为例,通过科学研究以明确太平洋牡蛎的养殖适宜区的具体分布;量化养殖海域牡蛎养殖容量;评估气候变化对太平洋牡蛎养殖适宜区及养殖容量变动的影响及预测。在这些问题的基础上,科学认识气候变化对牡蛎养殖系统的影响,为解决养殖布局和产业结构不合理、养殖密度过高等問题提供科学依据。
而在其负责的国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”重点专项“我国重要渔业水域食物网结构特征与生物资源补充机制”相关课题中,刘阳和团队成员也将围绕我国近海和内陆典型渔业水域食物可持续产出的关键科学问题进行科学研究,对我国“三横一纵”重要渔业水域的渔业资源科学管理、保护与恢复提供基础科学支撑,相关理论可扩展应用于我国其他渔业水域,有助于提高我国渔业水域的管理、开发与生态保护水平,具有重要的科学价值和社会、经济与生态效益。
除此之外,刘阳还将自己的科学研究深入国际合作之中,为国外海洋水产养殖提供科研指导。
翡翠贻贝在泰国是十分流行的养殖品种,解决了当地经济、就业、水产品等问题,尤其在泰国湾内被大量养殖,但是近年来其产量波动很大,死亡率增高,始终原因不明。在这一现状下,泰国农业大学团队主动找到刘阳,希望能利用他开发的方法分析和评价泰国湾翡翠贻贝的养殖适宜性,解决当地面临的养殖区划、死亡率增高等问题。刘阳通过校际合作交流的方式,指导泰国留学生进行分析,开发了泰国湾翡翠贻贝养殖适宜指数,制作了养殖适宜空间分布图,并找到养殖区受到河流冲淡水影响这一原因,对当地贻贝养殖产生了重要作用。这项成果受到了泰国学者的肯定,同时也作为中泰海洋和水产中心年度亮点进行汇报,对促进中泰两国合作和交流起到积极促进作用。
极地征途,
深入南极一线调研
南极洲,是地球上唯一没有土著居民、唯一未被开发的大陆,同时也是一个自然资源宝库,是天然的科学研究圣地。多年来我国的科研人员也曾前往南极地区进行过多次科研勘探。“我也很荣幸能够参与到中国第36次南极科考中。”刘阳说。虽然极地环境艰苦,在海上漂流需要克服恶劣的条件,但是刘阳将此作为一次极佳的科研体验机会,而这次极地之旅也让他有了很多意外的收获。
在这次南极科考过程中,刘阳首次尝试执行中层鱼拖网调查任务。南极鱼体型小、丰度低,在此之前,我国在南极从未做过中层鱼调查,能借鉴的经验很少,因此刘阳和科考团队的成员们只好采用边实战、边摸索的方式。除此之外,在船尾进行拖网调查有很高的危险性,无论从避免各种器材设备与人碰撞,还是防止人员掉入海中,都需要严格按照雪龙号的规定和操作规范。
作为磷虾和中层鱼拖网的指挥工作的负责人,刘阳在大家的帮助下迅速适应了角色,经过与团队成员的精密部署、协同合作,他们第一网作业就捕获到22尾中层鱼,初战告捷,也为他们之后的科研调查奠定了良好基础。科考过程历时1个多月,刘阳和科考团队成员们经历了24次拖网作业,在一次次的捕捞尝试中,得到了许多珍贵的生物样品。值得一提的是,他们还捕获到了一只体长1.5米、重7.6公斤的科达乌贼,这也是我国首次在南大洋捕获到该物种的活体标本。
如今回顾起自身在海洋渔业遥感领域的经历,刘阳始终认为这是一趟新奇而又冒险的旅程。科学研究始于兴趣,终于热爱。因此对于学生的培养,刘阳也会特别注重培养他们对研究领域的兴趣和好奇心,鼓励他们回归初心,不要浮躁,踏实认真地做出原创成果。
展望未来,刘阳也有着属于自己的目标。“我希望能够通过科学研究,努力实现水产业的精准化和智能化。同时,在这个方向上培养一批具有国际竞争力的硕士和博士。”如今,他正在实现这一目标的道路上不遗余力地努力着……