【海洋观点】海岸带可持续发展的科学与治理需求

一、海岸带的研究意义
海岸带是洋-海-陆-气交互作用的特殊地带，具有界面过程复杂、自然资源丰富、生态环境脆弱、人类活动频繁的特点。其以全球海洋7%的面积，提供了25%的海洋初级生产力、86%的海洋渔获量、50%的蓝色碳汇，是生产力集中的焦点区域，也是生物多样性及生态系统多样性的主要储库。而在社会经济的视角下，海岸带是过去数十年来全球、特别是中国经济快速发展的引擎带，全球有半数以上人口生活在沿海60km以内，超过1000万人口的大城市有70%位于海岸带河口附近。
- g3 A* i2 |6 ^5 ?8 p1 C* U随着沿海地区的发展步伐日益加快，近海生态危机也开始频繁涌现，并成为一个发生频、规模大、影响广、修复慢的全球性问题，存在向不可逆转状态演进的趋势。而我国的处境也不容乐观。全国约1.8万km的大陆岸线当中已有60%被改造为人工岸线；近20年来，年均填海造陆面积在100km2以上，相当于每年建造万余个海上足球场。这些举措都大幅度改变了海岸带的既有格局。与此同时，水产养殖的快速扩张也带来了滨海湿地损失、水质恶化等严重的环境影响。目前我国的海水养殖总面积已达2万km2左右，数倍于上世纪80年代的水平，而增量中的相当一部分都来自于对滨海湿地的侵

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1984-2016年间中国沿海省份变更为水产养殖用地的土地组成比例（来源：Ren et al., 2019）

我国沿海的“环渤海经济圈”、“长三角”、“海峡西岸经济区”和“粤港澳大湾区”是国民经济的战略要地，以10%左右的国土面积承载了超过50%的GDP。受局地人类活动和全球变化影响，这些区域也已成为了沿海环境污染与生态退化的重灾区，如黄河口、长江口、珠江口附近海域都出现了大面积的III类及以下水质。维护好这些海岸带地区的生态安全，相当于保障了全国社会经济主心骨地带的可持续发展，其重要性不言而喻。
% g# m4 ~% H8 j9 E二、重大科学挑战与核心科学问题
海岸带是一个复杂的流域-河流-河口-陆架-大洋-大气联通系统，受多界面、跨圈层、多尺度的过程和多重营力所调制，存在复杂的物理-生物-化学-人类活动耦合与分异过程，是一个生物地球化学链式反应器。工业革命以来，特别是近50年来，人类活动大幅增强了其反应速度和强度，而气候变化及其复合营力也加速驱动着其状态变化。随着这种趋势的不断加剧，用海空间也进一步向海延伸，对海岸带生态系统健康及其可持续发展构成日趋严重的胁迫。
举例而言，富营养化-藻华-缺氧-生态系统状态下滑的链式反应是海岸带最为突出的问题之一。过去四十年来我国陆域化肥使用量高速增长，致使近海营养盐浓度显著升高，富营养化现象凸显，进而导致赤潮频发、水体缺氧加剧。如今长江口和珠江口已经形成常态化季节性缺氧，渤海也有成为大规模缺氧区的趋势。而这种环境退化已进一步导致近海生态系统的状态改变与服务能力的下降。
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2014至2018年珠江口底层溶氧浓度的观测数据和建模结果（来源：Li et al., 2020）

然而针对在海岸带普遍发生的这类链式反应，至今仍存在机理不清、趋势不明、治理不力等显著问题。一方面，欧美发达国家于上世纪80、90年代就已完成了化肥中氮磷元素的减排，但以缺氧为代表的近海生态系统问题依旧未见改善；另一方面，需要认识到富营养化的驱动与响应机制既有共性，也存在区域和系统的差异。以我国为例，渤海湾、长江口、福建沿海、珠江口等富营养化较为突出的海岸带区域，其环流动力、水团组成、停留时间与营养盐来源皆有差异，导致富营养化及其链式反应的调控机制不尽相同，治理路径也需因地制宜。由此，精确的归因、定量和预测是科学研究中的重大挑战。

                               
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富营养化对海岸带造成的链式反应

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总体而言，海岸带-近海人海复合系统演化与跨界面耦合过程与机理，是海岸带可持续发展的核心科学问题。关键方面包括气候变化和人类活动双重胁迫下海岸带陆-海-洋-气跨界面生物地球化学循环、海岸带演变与生态系统动力学和服务功能、海岸带社会经济与生态系统互馈过程与机理等。

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三、海洋综合管理

7 s) J2 C. q# r. m5 k7 @5 x海岸带的可持续发展既需要解决科学问题，也需要治理层面上的突破。由于海洋具有四维动态变化的特征，并且涉及自然和社会体系中的多个部门，需要调节好社会经济发展与生态环境保护之间的价值冲突，因此有效的海洋管理必须是充分基于科学认知和生态系统的整体性、综合性管理。
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《海洋综合管理》蓝皮书

海洋综合管理是在全面理解、统筹考虑不同用海方式的基础上，对其优先次序做出安排的管理活动。海洋综合管理聚集了来自政府、企业、学术界和民间等各方涉海利益相关者，通过积极参与、共同协作，为可持续开发利用和保护海洋及海岸带资源提供系统性解决方案。2018年，由联合国秘书长海洋特使及14个国家的时任政府首脑召集组成了可持续海洋经济高级别小组(High Level Panel for a Sustainable Ocean Economy)。该小组邀请全球200余名顶尖专家撰写了16篇蓝皮书，其中一篇即为《海洋综合管理》。该篇概述了在全球、跨国区域和国家等各层面已经建立的海洋综合管理框架，评估了执行过程中存在的问题，探讨了成功实施海洋综合管理和可持续海洋经济的途径和契机。
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生态系统是海洋综合管理的核心（来源：《海洋综合管理》蓝皮书）

* k6 ?/ E" F% U6 m. H% J8 U  d8 f蓝皮书中汇编了挪威、美国、中国（厦门）、珊瑚大三角区、塞舌尔等五个海洋综合管理的先行成功案例，并梳理了若干共性经验：（1）需要综合考虑气候变化等诸多动态变化的因子；（2）科学信息与认知是基石；（3）执行与监管力度是关键；（4）利益相关方的充分参与必不可少；（5）体制机制必须全面考虑海洋空间的各种压力和用途；（6）因地制宜、与时俱进是有效性的保障。这些经验将为成功建立以生态系统健康保障为基石、结合社会经济新型价值创造的海洋综合管理模式奠定一些基础。
! J7 q# k5 |. N% O9 x四、院士介绍
- S8 `" p; j& D+ ^9 B$ a1 T戴民汉，海洋化学家、厦门大学讲席教授，近海海洋环境科学国家重点实验室主任。2017年当选为中国科学院院士。长期从事海洋生物地球化学研究，专长于碳汇观测及碳循环研究，是国际知名的海洋碳循环专家，作为章节领衔作者编写了政府间海洋学委员会关于未来十年全球海洋碳循环综合研究的白皮书。致力于应用基础研究成果来强化海洋管理的科学基础，担任可持续海洋经济高级别小组(High Level Panel for a Sustainable Ocean Economy)专家，共同领衔撰写《海洋综合管理》蓝皮书。现任国际计划“上层海洋与低层大气研究”(SOLAS)共同主席，还担任2019全球海洋观测大会(OceanObs ’19)议程委员会联合主席、中国海洋学会副理事长等职。
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* P  c+ k) f6 B* s3 \( r插图来源文献：
+ n. J2 E) {6 X6 l5 X[1] Ren, C., Wang, Z., Zhang, Y., et al. (2019) Rapid expansion of coastal aquaculture ponds in China from Landsat observations during 1984–2016. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 82: 101902.
6 u' Z3 I2 m  Y) c# }# G- W[2] Li, D., Gan, J., Hui, R., et al. (2020) Vortex and biogeochemical dynamics for the hypoxia formation within the coastal transition zone off the Pearl River Estuary. Journal of Geophysical Research: Oceans, 125(8): e2020JC016178.
文章来源：海洋智库联盟