海洋是生命的摇篮，是全球气候系统的调节器，是人类可持续发展的战略空间，是地球系统科学发展的重要引擎。海洋对地球系统的热量循环、水循环、物质循环等有重要的调控作用，认识海洋物质能量循环过程是理解和应对极端天气和气候变化的根本，是提升我国在应对气候变化、全球海洋治理、科学部署地球工程、维系地球宜居性等问题上国际话语权的关键。海洋孕育了地球上最大的生态系统，具有巨大的服务功能和价值，认识蓝色生命系统过程与规律、合理开发和保护蓝色生物资源是支撑人类社会可持续发展的重大战略需求。海洋是地球上最大的生存空间，同时也是国家天然的战略屏障、运输命脉，提升海洋环境的智能感知与预测能力，对保障我国能源资源安全、拓展深远海战略空间至关重要。然而到目前为止，占地球表面积2/3的海洋只有5%的区域已被人类探索。未知的海洋孕育着无尽的想象与创造力，是重大科学发现和颠覆性技术创新的源泉和摇篮。

　　党的十八大报告首次提出建设“海洋强国”这一重大战略部署，党的十九大报告强调“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》也明确提出协同推进海洋生态保护、海洋经济发展和海洋权益维护。2018年6月，习近平总书记在考察青岛海洋科学与技术试点国家实验室时强调：建设海洋强国，必须进一步关心海洋、认识海洋、经略海洋，加快海洋科技创新步伐。开发海洋资源、发展海洋经济将成为区域经济与社会可持续发展的必然选择，推动海洋科技成果向现实生产力转化进而支撑海洋新兴产业发展，可以全面提升海洋经济增长的质量和效益，有力推动经济发展方式的质量变革、效率变革和动力变革。因此，提高海洋资源开发能力、发展海洋经济、保护海洋生态环境、维护国家海洋权益是我国海洋科学发展的战略使命，是服务海洋强国建设、保障人类社会高质量可持续发展的必由之路。2019年4月，习近平总书记在青岛集体会见应邀出席中国人民解放军海军成立70周年多国海军活动的外方代表团团长时，首提构建“海洋命运共同体”，为应对全球海洋秩序变革提出了重要解决方案。海洋科学和技术的发展则是构建“海洋命运共同体”的重要理论支撑，是我国参与国际海洋事务的主要科学依据，是实现海洋强国战略和民族复兴的重要基础。

　　海洋科学是研究海洋的自然现象、性质及其变化规律，以及与综合开发利用海洋有关的知识体系。它的研究对象是占地球表面71%的海洋，包括海水、溶解和悬浮于海水中的物质、生活于海洋中的生物、海底沉积和海底岩石圈，以及海面上的大气边界层和河口海岸带等，也包括与海洋管理和海洋技术相关的交叉科学。海洋科学的发展经历了科技与工业革命前的萌芽时期、工业革命推动下的创建时期以及信息科技革命推动下的新时代，为人类认知地球和生命的起源与演变、利用与保护自然资源、认知全球变化和治理生态环境等做出了巨大贡献。海洋科学的创新发展体现在观测与分析手段的持续变革、基础科学理论的不断建立以及前沿研究领域的积极拓展中。海洋科学领域的重要突破也促进了众多学科关键问题的解决，开辟了新的研究领域，推动了生命科学、信息科学、材料科学、能源科学、空间科学、社会科学等其他学科领域的发展。进入21世纪，国际海洋科学研究已经进入一个崭新阶段，主要体现在两个发展方向、三大发展趋势。两个发展方向是指：海洋科学的研究对象已经从仅仅关注陆地周边的近岸、近海拓展到了包括深海大洋、极地的全海域范围；研究手段也从局地、间歇的考察扩展到了大区域、全天候的持续观测。与之相应，海洋科学的三大发展趋势体现在：从各单一学科的“单打独斗”转向强调多学科、跨尺度的系统性研究；从“科学受限于技术、技术单纯服务于科学”转向科学与技术紧密合作、协同发展；从科考平台的专用化、科研数据的孤岛性转向平台公用化和数据网络化。海洋科学正在整体进入转型期，学科已逐步提升到集成整合、探索机理的系统科学新高度，深化拓展近海研究与管理、聚焦深海与极地新疆域、开展多圈层多尺度耦合研究成为世界各国海洋研究的新趋势。

　　海洋科学具有鲜明的大科学特征，海洋问题的复杂性使其无法通过单一学科的研究得以解决，而是需要多学科领域间深度交叉与融合。近十年来，随着综合国力的提升、科技经费投入的增加、科研条件的改善和对外合作交流的加强，我国海洋科学表现出了强劲的发展势头。我国海洋领域科研成果的数量快速增长、影响力稳步提升，2019年我国发表海洋科学论文数量已位居世界第一位、篇均被引用频次为世界第三位，切实体现了国家科技研发投入对科学研究的促进作用。研究领域从中国近海拓展到深海大洋与极地海域，研究问题正在逐步从单一学科的科学问题向多学科交叉问题过渡，海洋领域各学科均取得了一系列重要的研究成果：①物理海洋专业，主要体现在海洋环流理论、海洋中小尺度动力过程、大洋能量传递及其气候效应、海洋气候变率与气候变化等方面；②海洋化学专业，主要体现在近海生源要素循环过程、营养盐沉降过程、海洋生源活性气体、颗粒物中的生物标志物及其示踪应用、海洋酸化和海洋低氧等方面；③海洋生物专业，主要体现在生物泵和微型生物碳泵机理、极端海洋环境中的生命、深海生态系统、生态系统与全球变化、生物多样性与生命演化、海洋渔业资源等方面；④海洋地质和地球物理专业，主要体现在南海构造和古地理演变历史、气候变化的低纬驱动假说、亚洲大陆边缘的“源-汇”过程等方面；⑤极地海洋科学专业，主要体现在南极冰盖冰川动力学、极地冰川与海洋的相互作用、极地海洋与全球变化等方面；⑥海洋观测探测技术，主要体现在海洋环境监测卫星系统组网、海底观测网系统、深海载人和无人潜水器等方面。然而，也要清晰认识到，当前我国海洋领域的研究水平相比其他海洋科技强国仍存在一定差距。基础研究方面，缺乏对奠基性理论的实质贡献，尚未在整体上形成引领学科前沿发展的态势；科研经费投入不持续，海洋模式开发、观测体系建设、灾害监测预警方面仍受到技术瓶颈的制约；科研队伍方面，缺乏跨学科的综合海洋研究人才；此外，缺少由中国发起或主导的国际大科学计划和大科学工程，国际话语权明显不足。未来，我国海洋科学的继续发展，需重视优势学科、补强薄弱环节、推进交叉学科的创新发展，以科学引领技术的进步，以技术推动科学的发展，力求攻克一系列具有深远现实意义和理论价值的重大科学问题与技术瓶颈。

　　通过梳理和总结目前国际海洋领域诸多悬而未决的重大前沿科学问题，得出当前推动海洋科学发展的关键科学领域主要体现在四个方面。①海洋与地球宜居性：随着温室气体、微塑料等污染物排放的增加，地球环境和生态系统正在人类活动的影响下迅速退化，地球的宜居性面临着前所未有的威胁；海洋因其巨大的热惯性，储存了整个气候系统中超过90%的热量盈余，吸收了自工业革命以来近30%的人类活动排放CO2，是地球系统中最大的活动碳库，是支撑地球宜居性的重要保障。②海洋与生命起源：海洋中保留着最完整的生物门类体系，深海、热液、潮间带等特殊生境中存在着丰富多样的生命形式，隐藏着生命起源和演化的密码；生命进化史中许多重大事件都发生在海洋中，解码蓝色生命是破解地球生命奥秘至关重要的一环。③海洋可持续产出：世界能源资源勘探开发已进入海洋时代，未来能源资源将主要来源于深海；蓝色生命是“蓝色国土”的精华资源，蕴藏着不可估量的科学、经济和战略开发潜能；海岸带是人类生活的重要场所，是实现我国“一带一路”、长三角一体化发展、长江经济带发展、粤港澳大湾区建设等的命脉。④海洋智能感知与预测：海洋信息的感知和获取是人类认识、经略海洋的基础，如何突破海洋观探测关键技术瓶颈、研发高新海洋装备及平台是推动海洋科学发展、建设海洋强国战略的重中之重。

　　综上，2035年前我国海洋科学发展总体思路应围绕以下四点展开。①面向世界科技前沿，解决重大基础科学问题。海洋科学的发展应当面向气候变化、生命起源、地球深部运转规律等核心科学问题，围绕海洋能量传递与物质循环，跨圈层流固耦合与板块运动，海洋生命过程及其适应演化机制，极地系统快速变化的机制、影响和可预测性，健康海洋与海岸带可持续发展，海洋智能感知与预测系统等基础前沿，加强顶层设计和战略布局，启动一批重大研究计划和重大项目，围绕重大基础理论开展协同攻关。②服务国家战略需求，保障国家权益和人民生命健康。未来，应当在海洋资源、能源开发利用的关键科学技术领域取得重要突破，为人类社会可持续发展提供物质基础；增强海洋、极地环境预报预警能力，为海上、冰上丝路航行及工程活动提供环境信息保障；深刻揭示海洋生态系统演变趋势和生态灾害发生机理，阐明海岸带生态-资源-环境-社会经济耦合运作趋势，为实现健康海洋提供科学指导；可持续开发海洋生物资源，为食品安全和人民生命健康提供重要科技支撑。③建设大科学装置、设立大科学工程，增强海洋智能感知和预测能力。着力推动海洋科技向创新引领型转变，突破“卡脖子”技术，建立自主可控的新一代高精尖技术体系，布局基于物联网技术的太空-海气界面-深海-海底的多要素智能立体观测网，建设大洋钻探船、深海空间站等重大科学装置，构建基于人工智能和大数据的多圈层耦合的高分辨率海洋观测与模拟预测系统，支撑全球海域跨尺度、跨圈层的多学科交叉研究，增强海洋智能感知和预测能力，保障海上活动与工程安全，评估未来地球宜居性。④牵头国际大科学计划，引领国际海洋科学发展。海洋科学的复杂程度、经济成本、实施难度等往往都超出一国之力，需要凝聚全球资源和智力来实现突破，未来我们应围绕国家战略需求和学科前沿，立足“两洋一海”和极地等关键海区，凝练重大科学问题，加快发起由中国主导的国际大科学计划，通过聚集全球优势科技资源，统筹布局、协同攻关，显著提升我国在海洋科学研究领域的国际影响力，引领世界海洋科技创新和进步。

　　我们应抓住当前“联合国海洋科学促进可持续发展十年”（2021—2030年）的黄金契机，瞄准国际海洋研究领域的重大科学前沿，结合我国当前海洋科学研究现状和发展趋势，重点在海洋能量传递与物质循环，跨圈层流固耦合与板块运动，海洋生命过程及其适应演化机制，极地系统快速变化的机制、影响和可预测性，健康海洋与海岸带可持续发展，海洋智能感知与预测系统六个重要研究方向上取得颠覆性创新发展。到2035年，我国海洋科学力争建立以海洋为纽带的地球系统多圈层耦合理论体系、高精度智能的全球立体综合观测-探测-模拟-预测体系，在深海地球系统及相关的生命科学等领域取得一系列从0到1的重大突破，抢占国际海洋研究的制高点，实现我国海洋研究从跟跑、并跑到领跑的历史跨越，为应对全球气候变化、保障健康海洋、高效开发利用海洋资源、有效开拓深远海与极地战略新空间提供重要科学支撑，服务全球和我国气候、环境、资源等重大需求，为2030年前实现“碳达峰”与2060年前实现“碳中和”的“双碳”目标做出贡献，提升我国在海洋管理和地球工程等全球事务上的话语权。

　　通过对比分析国内外海洋科学科研资助的现状发现，我国海洋科学研究资助布局主要存在以下问题：①引领国际大科学计划所需的实施政策不明确；②重大引领性科研的资助布局与评审机制不完善；③对海洋重大装备设施的综合投入与管理较为缺乏；④跨学科融合科技创新的资助政策较为缺乏；⑤海洋科学与技术协调发展所需的资助政策不健全；⑥资源与数据共享程度不高；⑦评价与激励机制推动力不足；⑧海洋科技经费投入总量不足、分配不均衡；⑨海洋科技经费使用效率不高。“十四五”期间，建议海洋科学领域从体制机制创新、资源配置方式和组织管理模式等方面实行进一步优化：①强化顶层设计，开展协同攻关：海洋学科链长、投入大、风险高、周期长，建议完善顶层设计和科学规划，坚持陆海统筹，实现近海-深远海-极地协同、科学-技术-产业协同、自主创新与国际合作等协同；②启动重大专项，建设“国之重器”：面向海洋科技前沿与国家海洋重大战略需求，尽快启动海洋物联网、海洋三维高分卫星等一批重大海洋科技专项，加强气候变化和生物多样性等方面的国际合作，加快建设大洋钻探船、新一代超算、深海空间站等一批海洋领域的“国之重器”；③创新科研组织模式，完善体制机制保障：建立“顶层目标牵引、重大任务带动、基础能力支撑”的科技组织模式，以重大专项为抓手，推进高校、科研院所、部门、行业、军队等协同创新，以及海洋与能源、材料、信息、空天、制造等领域的交叉研究，培养一批具有全球视野、国际竞争力和多学科交叉背景，同时兼备理论、模拟和观测能力的新型人才，加快海洋国家实验室建设，围绕海洋新兴领域如海洋大数据、人工智能、传感器、水下机器人等布局一批国家重点实验室和交叉协同创新中心。

　　Abstract

　　The ocean is the source of life and the regulator of global climate. It plays an essential role in the sustainable development for mankind and it is also the engine of Earth System Science’s advance. First of all, earth system regulating on the heat cycle, water cycle and matter cycle is achieved with the ocean. Therefore, understanding the matter and energy cycles of the ocean is vital to address extreme weather events and climate change. In the second place, the ocean also nurtures the largest ecosystem with enormous values on the earth. Profound knowledge of marine life, rational resources development and blue biological resources conservation are the requirements of sustainable development. Furthermore, the ocean is the largest living space on the earth, as well as a natural strategic barrier and transportation lifeline for costal countries. For this reason, it is crucial for coastal countries to improve their smart sensing and forecasting to marine environment. However, the ocean covers over 70 percent of the earth’s surface while only 5 percent of it has been explored by human beings. Breeding endless imagination and creativity, the unknown ocean is going to be the birthplace of major scientifc discoveries as well as the cradle of disruptive technological innovations.

　　Chapter 1 of the book provides a comprehensive summary of the growing strategic status of marine science. After the first chapter, an in-depth analysis of marine science development pattern, current situation and tendency is conducted with a highlight on China’s strengths, weaknesses, interdisciplinary and emerging disciplines in marine science. Key measures to promote China’s marine science are also discussed in Chapter 2 and 3. On this basis, related issues are further clarifed in Chapter 4 including the major breakthroughs, frontier scientific issues and the blueprint of China’s marine science and technology. Chapter 5 proposes the general ideas for the development of China’s marine science to 2035:solving major basic scientific problems on the world’s frontier; protecting people’s life and health; building large research infrastructures and setting up “Big Science” projects to enhance the ability of ocean smart sensing and prediction; leading global marine science development through the launch of more international important science research plans. In addition, through a comparative analysis of the current situation of marine scientifc research funding at home and abroad, this book points out the main problems in the arrangement of China’s marine scientifc research funding and meanwhile optimization suggestions are given out. Our aims are about accelerating the improvement of China’s marine science and technology and increasing international competitiveness.

　　We should seize the golden opportunity of the United Nations Decade of Ocean Science for Sustainable Development（2021-2030）and aim at the major scientifc frontiers in the international marine research feld. Combining the current situation and the development tendency of marine scientific research in China, we will dedicate ourselves to achieve disruptive innovations on the following six important research felds：ocean energy transfer and matter cycle; multi-spherical fuid-solid coupling and plate movement; marine biological processes and their evolutionary adaption mechanisms; mechanisms, impacts and predictability of rapid changes in the polar system; healthy ocean and sustainable development of coastal zones; ocean smart sensing and prediction systems. By 2035, China’s marine science will strive to establish theories of multi-sphere coupled Earth system with the ocean as the link, a high-precision and intelligent global system integrating with observation, detection, simulation and prediction, and a series of breakthroughs in the deep-ocean and related biological sciences. We will provide important scientific support for coping with global climate change, safeguarding healthy ocean, efcient exploiting marine resources, efective opening up new spaces in deep ocean and polar regions, and serving the major needs of global and China’s climate, environment and resources. We will fnally contribute to the goal of “carbon peak” by 2030 and the goal of “carbon neutrality” by 2060.

　　This study, formally started up in January 2020, is jointly funded by the National Natural Science Foundation of China（NSFC）and the Academic Division of the Chinese Academy of Sciences（CAS）Discipline Development Strategic Research Program. After the launch, an expert group consisting of academicians in marine and related fields and experts from the Department of Geosciences of the NSFC was established. Our writing team includes outstanding young and middle-aged scientists in the marine field, and the working group is composed of outstanding young scholars. All teams cooperated with each other closely and fnally successfully completed the research work.