大洋钻探研究欧洲联合体发起了一个有关海洋研究钻探的深海前沿研究计划。该计划概述了包括地质灾害的历史、监测与预报；生物圈—岩石圈相互作用：大陆边缘的流体流动与气体渗流；过去的气候变化与深海环境：观察未来的窗口；深海生态系统的演化：功能、多样性及其保护；深海景观：沉积物输运及其通量；深海资源的可持续利用；基础设施与关键技术等方面需要讨论的关键问题，提出了如何解决这些问题的建议。
欧盟50%的领域是海域，25个成员国有海岸线，50%的人口生活在离岸50公里的沿岸地区，350万公民从事海洋事业，海洋对欧洲甚为重要。
深海是地球系统中关键而又缺乏了解的部分。深海拥有丰富的海洋资源，及世界上最大的生物圈资源。人口增长以及海洋资源消耗的增加所带来的压力，使得深海资源成为人们迫切关注的问题。同时我们需要理解人类通过污染、资源开采以及气候变化对深海环境产生的影响，以及深海对人类的影响。因此需要通过深海研究来提高我们对这一知之甚少的环境的了解，反过来将促进对人类活动所引起的变化带来的影响预测，并促使通过持续的及风险控制的方式来开采海洋资源。
为了推进这些目标的实现，大洋钻探研究欧洲联合体（European Consortium for Ocean Research Drilling，ECORD）提出了《深海前沿——可持续未来的科学挑战》计划。
地质灾害的历史、监测及其预报
一、关键的科学问题
（1）地质记录中有关地质灾害记录的完整程度如何，能否利用历史的/地质的地质灾害记录（historical/geological geohazard records）来推断地质灾害时间的复发时间？
（2）需要怎样的技术来提高地质灾害的测年水平？
（3）是否能够确定那些地质事件的指示物以及先兆迹象的物理参数？能否测量和了解被监测到的参数的背景值？
（4）能否了解地质灾害触发因素以及与预处理因素（自然的和认为的）之间的联系？例如能否证明气体水合物以及海底滑坡之间存在着联系？
（5）流体在海底地质灾害动力中发挥的作用？能否利用海底观测资料了解流体的作用？
（6）全球气候变化在地质灾害动力中发挥的作用？
（7）能否模拟（最终预测）海底地质灾害，并且具有何种不确定性？需要什么样的参数来提高模拟的水平？
（8）现有的模型以及数值工具是否已经足够？能否改善一下？
（9）能否增进地质灾害事件对海洋边缘、沿海地区、底栖生态系统以及海底监测设施的影响的了解？
（10）根据灾害情况，需要什么样的信息来完成欧洲海洋边缘的分区？
（11）应该如何让给政府和工业的终端用户接受这些方面的新知识？
二、主要建议
（1）完成对欧洲范围内海底地质灾害的清查。
（2）确定将演化成海底滑坡的正在进行的海底变形区域。
（3）选择一些代表性的地点作为实验和仪器的案例研究。
（4）提高对流体流动对地质灾害（海底滑坡或者断层活动）发生过程中所起的作用的理解。
（5）通过使用多学科长期观测站监测和科学钻探，对海底变形以及水的力学行为进行长期的现场试验。
（6）对海底断裂以及沉积物的运移进行模拟。
（7）了解深海地质灾害产生的影响以及后果。
（8）通过更好的拓展工作来提高公众的意识。
（9）与工业界以及公共管理的各层面建立强有力的联系。
生物圈—岩石圈相互作用
大陆边缘的流体流动与气体渗流
一、关键的科学问题
（1）限制沉积盆地和大洋边缘地下微生物生命的温度以及物理化学条件是什么？
（2）化学和机械压实、流体流动速率与深部细菌是如何相互作用的？
（3）全球海洋甲烷形成的数量以及控制埋存的有机碳向甲烷转化的数量？
（4）应如何完善对海底下的甲烷水合物的储量的估计方法？
（5）甲烷水合物是如何影响其形成环境中的沉积物的渗透性的？活跃的以及已经闭合的渗漏区会引发什么样的地质灾害？
（6）如何量化流体和气体当前的、水平的以及垂直方向的流动？它们在运移过程中首选的地层/岩石地层单元是什么？
（7）海底冷泉生态系统随着流体通量、组成以及地质条件的改变是如何变化的？
（8）从海底溢出的甲烷与在大气层中的甲烷所占比例是多少？
（9）受现代二氧化碳排放量驱动的进一步的全球变暖，是否会通过海洋天然气水合物大面积的溶解而加剧甲烷的排放？
（10）变化着的海洋是如何影响冷泉生态系统以及生物甲烷屏障的？
二、主要建议
（1）提高对深部生物圈细菌和古细菌是如何利用由深部地球提供的古代有机物质或者其他能源的机制的了解。这不仅与了解地球生物多样性和元素收支有关，还与长时间尺度内地质生物标志物的交替有关。
（2）在不同地质环境中的地下区域对它们存在的潜在的“黑能”（dark energy）供应以及电子受体（electron acceptors）的实用性展开调查。需要使用新的技术和方法来量测地下微生物的活动、生存能力及其生长情况，包括实地监测和试验。
（3）研究能够表征自然水力破裂（natural hydraulic fracturing）的三维和四维区域地震以改善模拟流体流动的模型。将流体流动的地下测量与表面量化结合起来。
（4）量化欧洲大陆边缘及更远处的水合物的分布。改善对水合物稳定区域中甲烷的来源、下沉及其迁移路径的了解。
（5）进一步调查天然气水合物及相关游离气体的经济价值，以及水合物不稳定带来的危害及其对气候的影响。
（6）提高对欧洲大陆边缘渗漏区域的水文、丰度和生物多样性的了解，预测冷泉生态系统的疏散能力、应变能力及其易损能力。
（7）量化包括海洋渗漏区域的欧洲大陆边缘（包括北冰洋）天然状态下甲烷的流通量。选择一个目标以推测一个当地、区域以及全球范围内的单个的或者区域性的流量数据。
（8）为流体流动、气体渗漏、生态系统变化和岩石圈—生物圈相互作用的其他类型的现场测量和观测提供技术支持。
过去的气候变化与深海环境
观察未来的窗口
一、关键的科学问题
（1）从小于10年到几万年的时间跨度内深海温度、水体结构、化学性质以及营养物质发生了许多变化，哪些过程驱动了这些变化？
（2）过去10年观察到的海洋气候学以及碳/碳酸盐系统的变化是否属于自然变异的范围，还是它们已经超出了那个范围？
（3）人类引起的气候变化对深海的影响是否在各深海参数的发展趋势中得到确认？
（4）深海环境中有与快速气候变化时期相关的沉积记录，能否找到来自沉积记录的早期预警迹象？
（5）不同气候变率模态下，深海循环与极地冰冻圈是如何相互作用的？
（6）深海循环模式的转变是如何影响深海生态系统以及生物地球化学循环的？能否量化深海生物圈、生物地球化学以及气候之间的反馈机制？
二、主要建议
（1）详述深海环境的动力以及地球化学特性，以提高对界定深海物理以及生物地球化学动力的控制因素的更好了解。
（2）确定一种最佳的全球据点和古数据流的阵列，这将有助于减少制约深海环境变化及与其相关的重大气候变化的不确定性因素。
（3）提高水声定位能力，并帮助取得地震剖面调查，包括对沉积构造的三维重建。
（4）通过使用先进的深海钻探工艺以与自然因素和人类引起的气候变化相关的深海环境变化。
（5）将钻井和非破坏性沉积岩芯扫描与深部海底原地沉积、微古生物、物理和化学的性质结合起来。
（6）利用先进的取样设备和新型存储/扫描设备，在欧洲建立安装先进的沉积岩芯库。
（7）发展古环境数据和气候模式的同化技术。
（8）提供先进的天气演示工具，以显现在古数据流（palaeo-data stream）中有记载的深海环境中发生的持续变化。
深海生态系统的演化
功能、多样性及其保护
一、关键的科学问题
（1）深海生态系统是如何对全球变化做出反应的？
（2）在构建深海群落的过程中，随时间变化的生物和非生物因素是什么？
（3）偶发性事件和极端事件对深海生态系统产生了哪些影响？
（4）在很小的区域和全球范围内，生物多样性和生态系统的功能是如何随着环境异质性、纬度和深度发生变化的？
（5）地质作用过程对深海生态系统的功能产生了哪些影响？
（6）从微生物到巨型动物的生物多样性模式相一致吗？这两部分是如何相互作用的？生物多样性是如何对深海的驱动力作出反应的？
（7）深海生物的生命周期是多少？它们是如何分布的？它们的生理适应性怎样？
（8）深海食物链的结构及营养层面上的能量通量是什么？化能合成（chemosynthetic）产品（黑能）与其他深海系统是否相关？
（9）深海生态系统对深海捕鱼、油气以及矿产开采的抵抗力如何?深海地区能否用于废物处理？
（10）能否以生态上可持续发展的方式来管理深海资源？哪些生态系统/生态区域需要考虑优先保护?现有的法律框架是否足以支持深海保护？
二、主要建议
（1）今后把研究重点置于由海洋表面耦合过程控制的深海生态系统。
（2）为了解偶发事件，包括滑坡、地震或者火山喷发，就需要将采样战略扩大到1～10年的时间尺度上。
（3）提高对深海生态系统功能性以及不同生态系统是如何相互作用的了解。
（4）进行实地分析和群落试验，包括对整个群落的生物体内的高压力进行分析，以研究群落对栖息地变化的反应。
（5）促进对整个群落的体内高压力的研究。
（6）了解微生物和大型动物的生物多样性的起源、驱动力及其模式，调查与环境尺度有关的大范围内物种的分布。
（7）结合传统以及新的分子方法技术，整合生态和遗传信息，对深海物种的全球分布、进化及其灭绝速率进行调查。
（8）通过测量原地或基于原地条件的生理速率，确定和量化食物链关键部分的功能。
（9）研究深海营养关系（包括以新技术、生物化学和分子方法为技术的食物供应），以及规划重点试验研究。
（10）研究全球范围内的深海数据库（包括基因型、分类学、生境、生物地理等信息）。
深海景观：沉积物输运及其通量
一、关键的科学问题
（1）控制深海沉积体的高清晰度的三维结构、分布及其物理性能的因素是什么？如何将地层学记录和从季节到百年尺度的作用过程相互联系起来？为什么砂会集中在深部海洋边缘？
（2）与峡谷的形成、发展和功能有关的具体作用是什么？沉积物向深海中的运移关键作用是什么？是否存在着有未知生物生活在海洋峡谷绿洲？
（3）在时空尺度上深海生态系统过程中沉积物的增加（如食物的携带）的驱动作用是什么？底栖生态系统是如何调节沉积物颗粒的埋藏以及沉积物的形成的？
（4）有机物和大量沉积物运移事件之间是如何反馈的？
（5）发生在海洋边缘的作用是如何决定深海生态系统的条件及其功能的？人类影响是如何改变深海与地球流体之间的联系的？这在短期、中期及长期内将会带来怎样的后果？
（6）污染物向深海降解过程中涉及的主要的途径及过程的有效性是什么？
（7）包括人为活动在内，泥沙悬浮将带来那些影响？其在维持底栖生态系统过程中起到什么作用？
（8）海洋动力学、粒子通量、海底状况、海洋景观以及易受损的经济物种之间的联系是什么？
（9）不久的将来，深部海洋抵抗变化的缓冲能力是否会超出其性能范围？大陆边缘是碳源还是碳汇？
二、主要建议
（1）要求建立大型的、跨国的和跨学科的研究团体，解决深海研究中面临的挑战。加强学术界和工业界之间的合作非常重要。
（2）需要进行长期监测尤其是深海监测（从探测研究到重点研究）以采集相关数据。
（3）为高质量和有效的采样开发新技术。必须进行有目标的和长期持续的海底观测以及现场模拟。
（4）建立现实事件快速反应计划，通过实施这些计划可以解决研究偶发事件带来的挑战。
（5）通过更好的模拟能力，整合野外数据。
（6）增加更多方便用户的数据库、GIS以及WebGIS设施。
深海资源的可持续利用
一、关键的科学问题
（1）深海生物多样性有多大的社会经济价值？人类活动对其能产生哪些影响？
（2）什么是深海主要的经济和价值问题？社会经济变化的驱动力是什么？
（3）什么是决策制定中的关键原则？能否制定出更好的决策工具和适宜的管理工具?如何评估其有效性？
（4）能否提供在支撑以生态系统为基础的管理策略制订中必须的科学知识？
（5）如何改善科学决策层面？
二、主要建议
（1）评估深海生态系统的产品和服务，包括常规的服务（食品、原材料、燃料等）、调控服务（气候调节、疾病控制等）、文化服务（娱乐、审美、精神等）、配套服务（养分循环、初级生产等）。
（2）人类活动对海洋生物多样性有直接或者间接的影响，尤其是对敏感的栖息地如深水珊瑚、海山和冷泉系统影响，对这些人类活动进行记录。
（3）实行货币和非货币的社会经济价值评估，正确处理非市场和非使用性质的价值。评估成本和效益（包括修复费用），确定折现率问题（长期利益以及短期成本）。评估生物多样性损失带来的价值的损失，进行多目标分析，以支撑用于深海生物多样性的养护和可持续利用的策略。
（4）加强欧洲对深海的社会经济和管理方面的研究。
（5）制定海洋空间规划支撑项目，为民主决策提供支持。
（6）在通过对工业界、政府、海洋边缘研究和环境数据库的长期管理，提高数据共享程度。进一步开发地理信息系统工具，标准化元数据编录并提高数据的可视化方法，以提高数据的存取水平。
（7）在最佳地域和时间尺度内，研究过去和现在的水域的动态及其行为特性。
（8）开发油气工业、研究、管理共同的办法，以使网络在一个区域范围内将其潜力发挥到最大。
（9）在对环境进行战略性评估时间的初级阶段，把工业界与长期的生态系统和环境监测结合起来。更新工业环境（风险）评估和监测协议。
（10）制定欧洲深海采掘策略以确保以后金属供应的自给。缩小欧洲与美国、日本以及俄罗斯各国之间存在的技术差距。
（11）统筹规划欧洲层面上的各成员国的深海科学研究，以及与矿物开采和环境影响评估有关的国际水域的开采行为。
（12）从商业角度出发，开发支撑回收海底金属矿床时的技术时必须的基础设施和技术，以及开发具体的技术，这些技术在开采矿石矿床的时候对环境影响最小。
（作者单位：中国科学院国家科学图书馆兰州分馆）
《科学新闻》 (2008年 12月 第2期 政策管理)