美国海洋科考船发展进程回顾

美国是当今海洋科学研究最发达、起步较早的国家之一。1903 年即在西海岸最南部建立了斯克里普斯海洋研究所(SIO),是美国第一个现代海洋学研究机构。二战期间美国海军在大西洋、太平洋两线同时作战的实际需求使得美国的海洋学研究有了突飞猛进的发展,一跃成为海洋科研实力最强的国家。近70 年来,与美国全球海洋霸主的地位相对应的是其拥有的世界上注册数量最多、总体技术水平最先进的海洋科学考察船队。美国科考船航率高、更新速度快、综合调查能力强、管理机制完善,因此,研究美国科考船的发展、组成、技术特点及管理体制对我国海洋科考具有重要的意义。

美国科考船具有悠久的发展历史。美国海洋科考船队进行大洋科考主要经历了4 个发展阶段,其中二战前为萌芽期,二战后的50~60 年代为大洋科考的快速发展阶段,90 年代后为稳定发展期,21 世纪为成熟期。在大洋科考的萌芽期,海洋和大气测量汽船PATTERSON 是第一艘探路者级别的科考船,其服役年限为1884~1919 年,其于20 世纪初期到达菲律宾进行海洋科学考察。在大洋科考的快速发展阶段,拉蒙特地质观察站的第一艘大洋科考船为Vema,其服役时间为1953~1981 年,共航行1,225,000 n mile。Vema 研究船从1954 年的第4 航次到1981 年的第36 航次,对全球四大洋进行了探索,其任务为采集海水样品、沉积物柱状样以测量洋流和热流,开展水下摄相和地震研究,以及绘制海底地貌图。在1956 年以前的4~11 航次,其航线主要集中在美国东海岸以外的大西洋海域,包括百慕大三角,这是Vema 研究船的探索阶段;其14 航次从1957 年到1958 年,历时10 个月从大西洋沿南美洲南下,然后到南非沿非洲东海岸北上,穿过红海、地中海,然后回到纽约,其主要是进行巡游探路;15 航次则紧随14 航次,以绕行南美洲(逆时针)为目标,返回纽约,历时约9 个月;16 航次,以绕行南极洲为目标,沿南极外围的大陆近岸航行,最后返回纽约,历时近1 年;1979 年的第36 航次到达南海,从1979 年到1981 年历时600 多天,穿越了西太平洋、西南太平洋、南海、东北印度洋及西北印度洋、大西洋,重点考察了南海、路易斯维尔海山链、穆索海槽以及非洲东侧的索马里海盆 。21 世纪为大洋科考的成熟期,随着技术的成熟与发展,美国组建科学考察船队,其进行的海上科学研究和调查活动也在不断增加,对世界海洋的研究也逐步加深。

美国拥有世界上装备最先进、船只数量最多的海洋科学调查船队,其管理方法也较为先进。美国的海洋调查船组成了联邦海洋船队,主要由大学-国家海洋实验室系统、美国海洋与大气管理局以及美国海军三部分组织管理。联邦海洋船队由47 艘长度大于40 m(130 ft)的研究船和调查船组成(截止2012 年1 月1 日),按照目的和功能分为研究和调查两类。按照尺度大小、续航能力及研究能力,将船舶分为4 个等级:全球级船舶、大洋级船舶、区域级船舶和近岸级船舶[3]。其中全球级船舶的规模最大,船的总长在70m 以上,吨位大于3000t,具有最强的综合调查能力,能够在全世界所有无冰洋区航行,活动范围可遍布三大洋。大洋级船舶比全球级船舶规模要小,长度约50~70m 之间,吨位介于1000~3000t,具备较强的科考能力,同属无限航区,有深海大洋航行能力,但实际活动范围往往局限于某一个大洋。区域级船舶比大洋级船舶要小,但是对海岸带地区、海湾及河口地区的作业进行了优化,船体长度约为40~45m 左右,吨位500~1000t 之间,用于陆架区域或者专属经济区之内的科学研究。近岸级的船舶规模最小,其长度约20~40m,吨位大多小于300t,用途为支撑运行单位所在或邻近的港湾及近岸海域的小型海上科研活动,但是它们大部分都不属于联邦海洋船队。美国的海洋科学考察船主要分三部分组织管理,分别是学术研究型的科考船队、美国海洋与大气管理局的科考船队和美国海军的科考船队。在美国,服务于海洋学基础研究的科考船,主要分布于大学及科研院所,由大学—国家海洋实验室系统(UNOLS)管理,目前在役的约20 艘。UNOLS 船队的20 艘船中,有不少船只属于美国海军或国家科学基金会(NSF),特别是较大的全球级和大洋级船舶,几乎都是属于这两家机构。美国海洋与大气管理局(NOAA)的船队,目前共有18 艘各型科考船,分布于10 个母港城市,是美国民用领域海洋科学考察研究的另外一支不可忽视的重要力量。NOAA 船队的使命,主要是针对美国的延伸专属经济区(350 n mile 之内)的海洋与大气综合环境、渔业资源进行业务化的调查,还包括海图测绘任务。美国海军能够直接管理自己的科考船队。海军自管的科考船主要分为两类:一类是海洋调查船(Oceanographic Survey Ships,以T-AGS 代称),主要开展针对战场环境的声学、生物学、物理及化学的多任务调查;另一类是海洋监视(听)船(Ocean Surveillance Ships,以T-AGOS 代称),主要用于收集水下声学信息和进行声学监听。美国海军的海上军事补给指挥部(MSC)负责T-AGS 和T-AGOS 两类船的运行及日常管理与维护。目前服役的T-AGS 是6 艘“探路者”级(Pathfinder class)的综合科考船。这6 艘科考船(T-AGS-60~65)分别于1994 年至2002 年期间陆续服役。在相隔10 年的停滞之后,最新的一艘探路者级的科考船——T-AGS-66 船于2011 年2 月开工建设,该艘船被命名为USNS Maury。

美国科考船具有先进的技术特点。科考船的主要技术特色分别体现在始终遵循分级建造及服役的原则、强调作业空间的通用性、灵活性以及注重对新型自主式平台的支撑能力和突出的综合调查能力和科考船整体的性价比。美国的科考船在船型开发和建造过程中,往往很少见到一型船只建造一艘的现象,相反,大多是经过一系列完整的论证、设计及相应技术研发,在一个船型成熟、定型之后,成批建造多艘船只,从而形成“成级服役”的局面。再由美国联邦政府机构和军方集资采办进行新船建造,美国科考船大多采用这类装备及服役模式;绝大多数的美国科考船在设计的时候即强调任何一个实验室均服务于多种海洋科考作业,体现大且通用的原则,一般只设主实验室、湿实验室、电子(计算机)实验室等少数几类,而不鼓励将实验室归属于某一专业进行特定且唯一的需求,从而造成科研空间的过分切割,影响利用效率;随着深海技术、材料与加工工艺、微电子技术及自动控制技术突飞猛进的发展,以往只在海洋石油勘探、军事领域使用的新型自主式水下平台,也已经广泛地应用于各类海洋科学考察活动中,这类自主式平台主要有:有缆遥控潜器(ROV)、自主(无缆)式水下潜器(AUV)、水下滑翔器和无人机(UAV);美国在设计和建造科考船时,始终秉承着“不求大,但求能”的宗旨,这个“能”,即是对多学科、多任务的海上综合调查作业,从整体上有很强技术支持和保障能力,因此其各型科考船大多具有较佳的整体性价比。

美国科考船管理机制注重注重长远规划、战略规划:美国对其科考船队的发展目标常常预先做出判断和规划。根据未来海洋科学发展的需求,制定并不断修正其未来海洋科考船的发展计划,推进海洋调查装备和技术的更新换代,并保持与国家海洋科学研究的长期规划相一致。这些长期的规划,一般是在每个10 年、世纪或者千年之交之际予以发布,大部分报告都着眼于未来至少10 年、甚或是20 年以后的需求及技术发展;美国科考船管理机制注重军民结合、寓军于民:美国海洋科考船的建造及更新计划中,海军一直是最重要项目及工程的组织单位,是该项工作的主导者。虽然各型海洋科考船均属于辅助船系列,但是其研发和采办仍然借鉴和沿用了战斗序列舰艇的模式,由海军海洋系统指挥部(NAVSEA)统一组织实施。船舶建成服役后,运行管理的部门出现了分化,其中AGOR 系列的科考船纳入UNOLS 的学术船队,交由大学或研究院所进行日常管理,同时这类船也执行海军研究部(ONR)资助的公开性质的研究项目,真正从船舶管理及科研项目上同时体现“军民结合、寓军于民”;美国科考船管理机制注重开放共同体式的船时共享体系:美国的海洋科学考察船,尤其是学术型船队,在船时的管理上是完全开放和共享的,这方面尤其值得一提的是UNOLS 这一协会共同体性质的船时管理综合协调机构。1971 年,美国从事海洋科学基础研究的学术单位,为解决无科考船单位使用船时进行海上调查的问题,共同发起成立了UNOLS。初始只有18 家研究机构参与,目前已经有61 家单位加入,遍布包括诸多内陆州在内的26 个州,以及巴拿马、波多黎各和百慕大等美国海外领地,现有20 艘科考船进入该开放共享系统。

美国海洋科考船对我国海洋科考船的建设及发展具有较强的借鉴意义。(1)完善我国国家海洋调查船队运营机制,加强资源共享。2012 年,我国为统筹协调海洋科考船使用,国家海洋局组建了国家海洋调查船队。我国应借鉴美国的运营管理机制,完善国家海洋调查船队的运营机制,特别是船队调度、更新、运营和资源共享等方面,提高我国海洋科考船的在航率,加强资源共享。(2)开发新型海洋科考船,实现海洋科考船的多功能综合化。我国是世界第一大造船国,在船舶制造方面具有丰富的技术储备。我国应集合国内的主要技术力量,开发新型海洋科考船,实现海洋科考船的功能综合化、环境友好化、作业高效化和科考数据信息化。(3)充分发挥国家海洋委员会统筹作用,建立健全国家海洋委员会下设的组织机构我国已经成立了国家海洋委员会,建议充分发挥国家海洋委员会的统筹作用,建立健全下设组织结构,成立跨国家海洋局、中国科学院、教育部等涉海研究单位和部门的机构,从而统筹管理所有的调查船资源,根据海洋科学调查任务需求,统一安排所有调查船的使用,以促进我国海洋科考船的发展趋于合理,从而加快对海洋的调查研究。

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