六、海洋科学、海洋技术和海洋工程类专业分析与比较
海洋科学是濒临海洋的国家,尤其是濒临海洋的大国所从事的海洋基础科学研究。几百年前的海洋强国,如西班牙、葡萄牙进行的是海洋探索,主要是探索大陆与岛屿的存在及位置,各地物产及矿藏的分布,以便进行殖民和掠夺。那时的航海家们只是被动地适应海洋环境,对海洋的认识还提不到基础科学的高度。公元1世纪,中国东汉王充曾科学地指出了海洋潮汐运动和月亮运行的对应关系,也算我国对海洋研究的最早贡献!
海洋科学的出现是以物理学、化学、生物学和地质学等基础科学的形成和发展为基础,以国家的经济实力和科技进步为依托,在20世纪40年代才逐渐成为独立的基础学科。毕竟,人们对大陆的认识要比对海洋的认识要早得多,也更加深入。
海洋科学是研究海洋的自然现象、性质及其变化规律,以及与开发利用海洋有关的知识体系。历史经验一再证明,谁拥有了海洋,谁就拥有了世界,谁就抢占了发展和强大的先机。早期的西班牙、葡萄牙、荷兰、英国,后来的日本、美国、法国等都是借助海洋发展起来。
我国有数百万平方公里的领海面积,大陆有18000多公里的海岸线,海洋资源丰富,国家的海洋战略已经规划,正在稳步实施。各个临海省市也有自己的海洋经济战略规划,特别是山东、浙江和广东三省,海洋经济的发展迅速,“再造海上山东”的口号在山东省喊得非常响亮。我国的海洋研究基地就在山东的青岛市;其他滨海省市也有相应的国家或省市所属的海洋研究院所,海洋研究已在我国蓬勃兴起。
注意,海洋科学是基础学科,研究的内容可能不能直接转化为商品,但这是国家的需要,是国家未来的需要,这类研究的资金一般要靠国家资助,当然主要资助尖端人才,况且现在的国家资助也是靠竞争才能获得。也就是说,学习海洋科学要走国家人才发展的路径,要攻读更高的学位,即硕士和博士。海洋科学专业本科毕业生的职业竞争力不是很高,高中生要有这样的初步认识。
学习海洋科学如同学习其他基础学科一样,要对该学科或专业感兴趣,有学习毅力和韧劲,有坚持精神,也要有不图名利的良好心态。毕竟基础科学研究者多数都是默默无闻者,在为后人打基础。
与其他基础学科比,如与物理学、化学、生物学等比,海洋科学更专业化,换句话说,就业面比较窄,从地域上说,也就是沿海一线,学习海洋科学不大可能去兰州、重庆、成都、昆明等内陆城市工作。而学习物理学、化学、生物学的选择范围就大多了。当然,在沿海城市工作是很多人的选择,就看你怎么想了。
海洋科学专业的研究方向包括海洋物理、海洋化学、海洋生物、海洋气象、海洋地质等。英国生物学家查尔斯·罗伯特·达尔文在1831~1836年随贝格尔号军舰环球考察生物物种,其中就包括海洋生物物种,提出了著名的生物进化论,开阔了人类的思维;德国地质学家阿尔弗雷德·魏格纳研究海洋地质,提出了著名的大陆漂移学说。看,生物进化论与大陆漂移学说对我们的生活似乎并没有直接帮助,但却是人人皆知,这就是基础科学的力量所在。
学习海洋科学专业要到知名大学去学习,如中国海洋大学、厦门大学、同济大学等,要尽量读知名大学的研究生,这样,就业范围较大,有职业竞争力;如果只能读一般高校的话,读个带技术或工程的应用型专业比较好。
学习海洋科学可能要乘船到海洋上,甚至是海洋深处实海(地)调查,调查海洋某区域的海流、地磁、重力变化、海水特性和气候特点等。由于海洋的国际共有性,海洋调查的资料和数据具有科学性,也具有军事性,是国家的高度机密。如海洋某区域的重力变化,会影响经过此区域的洲际导弹的弹道轨迹,影响导弹的命中率,如果预先知道重力变化的大小,就可以给弹道导弹输入修正轨迹的指令,确保命中率。
海洋是人类的摇篮,也是人类的未来。海洋蕴藏着巨大的财富,海洋生物为我们提供高蛋白食物,海洋石油和海底可燃冰为我们提供充足的能源,可控核聚变所需的燃料就大量蕴藏在海水中,海洋通过雨水还为人类提供了大量的淡水,也对地球温度进行着调节。说研究海洋就是研究人类的未来,一点也不过分。
在中国海洋大学、厦门大学、大连海洋大学和上海海洋大学就读后,有机会乘坐学校自己的海洋考察船出海考察,其他海洋类大学还没有自己的海洋考察船。基于海洋考察的要求和环境,一般男生更适于学习海洋科学。
学习海洋科学可以到国家和地方海洋局、相关大学、海洋类研究院所、海洋科考站、相关军事部门等工作。
海洋技术专业与海洋科学专业是姊妹专业,但海洋技术专业偏向应用,它是依托海洋物理、地图学、地理信息系统、遥感遥测技术、测绘工程等而形成的一个既有理论又偏向应用的专业。
学习海洋技术专业,也要学习光学工程、计算机科学与技术、信号与信息处理、电子科学与技术、环境科学与工程等学科。主要的应用方向是海洋探测技术和海洋信息技术,该专业具有鲜明的专业特色和优势。
海军舰船上必备的声呐就是一种靠接受声波来进行海洋探测的一种装置,声呐系统就包含了物理、电子、计算机方面的技术,是水声工程的主要内容,水声工程就是海洋技术的内容之一。
我国自主研发的蛟龙号深潜器就是海洋技术的具体应用,它需要物理、材料、生物医学、水声、通信、光学、计算机等多方面的科学和技术的结合,代表了海洋技术的最高水平。
利用潮汐能和海洋波浪能的发电技术,也是海洋技术的具体应用;在海底铺设跨洋光缆也要有海洋技术的支撑,在海底钻探石油或铺设海底输油管道或开采海底可燃冰等也都必须有海洋技术的支撑,还有水下考古、水下种植、水下工程、水下救援等也离不了海洋技术。
海洋技术的高低反映了一个国家的科技和综合实力,海洋大国必须要有先进的海洋技术支撑。我国近年来对海洋科学和技术给予了高度重视,投入很大,特别是在深海探测、造岛技术、海洋救援等方面成果丰硕,发展很快。
客观讲,人类对海洋的认知还非常肤浅,海洋还有很多秘密有待我们去认识,人类完全征服海洋的能力还处在初级阶段。马来西亚MH370航班夜航消失于大海,全世界投入巨大的人力物力搜索了3年,至今杳无音信。探索认识海洋、利用海洋的道路永无止境。
学习海洋技术属于研究型复合应用人才,就业面比海洋科学专业要宽一些,可以从事海洋科学研究、海洋探测技术研发、海军技术研发、海洋环境监测、海洋资源保护、海洋工程及其相关领域的科研、教学、管理等方面工作。
鉴于大海的凶险和出海的不便,女生不适合读海洋技术专业。
要说海洋科学与海洋技术是研究和探索海洋的活动的话,船舶与海洋工程则是征服海洋和利用海洋的具体行动,前者若是侦察兵,后者就是大部队。
地球上有七大洲、四大洋,71%的地球表面被海水覆盖,人类从对海洋的恐惧到制造船舶航行于海上,经历了漫长的时间,但毕竟是巨大的进步。船舶是人类从陆地到海洋的载体,船舶是一个军事重器,也是文明和文化传播交流的工具,在没有先进通信工具的过去,船舶就是传播交流的工具。因此,船舶对促进人类文明和社会发展起了巨大作用,至今我们还用“舶来品”这个词来描述某种外来文化和物品。
在1405~1433年间,我国明朝郑和率领的庞大船队七次横渡印度洋,最远到达东非海岸,堪称世界壮举,比意大利航海家哥伦布横渡大西洋到达美洲要早100年;比葡萄牙航海家麦哲伦等完成人类历史上第一次环球航行要早120年。
现在,国家间人员和文化的交流可以通过飞机和网络进行,但国家间的货物贸易交易量巨大,大部分仍然需要轮船来运输,船舶运输仍然是世界上运输的主要途径。由于澳洲、美洲等没有陆地与其他洲相连接,估计轮船运输几百年内都不会消失。
在世界十大港口中,我国就有七个,说明我国海运的发达和对海运的依赖,当然对轮船的需求量也就水涨船高。因此,我国的造船业在新世纪中突飞猛进,年造船吨位超过造船大国日本和韩国的总和。我国不但造船吨位领先,各种先进舰船都可以建造,如导弹核潜艇、航空母舰、LNG液化天然气运输船等高端舰船。目前,我国在豪华游轮建造方面还落后西方,目前正在尝试建造,不久也将会面世。
我国造船业发达的省市分别是辽宁、山东、江苏、上海、浙江和广东,江苏的造船业多在长江江苏段,广东的造船业多在珠江口。一般造船业是中下游产业,有一定的技术含量,一般的国家干不了;而许多西方发达国家人力成本高,气候也偏冷,造船工业不太适合;恰好我国的工业和技术水平、人力成本及气候适合于造船业。这样,我国的造船业迅速崛起。估计在今后的几十年内,造船业仍将是我国的一个大的产业;加上我国海军崛起的需要,军舰数量的增加,造船技术也必将上一个新台阶。
海洋工程不是海岸工程,海洋工程是指在深海的探测、开采和作业工程,如海底光缆的铺设、海底输油(气)管线的铺设、海底石油的探测和开采、海底可燃冰的调查和开采、海底金属矿藏的调查和开采、海洋造岛工程等。海洋工程需要大型装备和平台,技术含量高,因此,海洋工程一般是国家行为和大公司的业务,一般小公司没有这样的资金和技术实力。一艘海底光缆铺设船要几亿人民币,一个大型海上石油钻井平台要几十亿人民币,造一个几平方公里的岛屿也要几十亿人民币,都不是小数。这么说吧,海洋工程是干大事业的工程。
海洋工程中的技术含量最高的是深海石油钻井平台,结构庞大,有几十层楼房高,有足球场大,有几万吨重,必须有直升机停机坪,直升机是其与陆地的交通工具。我国目前已经完全掌握了深海石油钻井平台的设计、建造、运移和使用,每一个工作步骤都有严格的操作规程,可以说,在这种深海大型石油钻井平台上工作的人员,都是精英,按照军事化管理,收入一般是陆地石油钻探人员收入的两三倍。
舰船和石油钻井平台等大型海上装备在建造前都要进行严格的计算机仿真,以确保设计的完整性和正确性。这些大家伙不像一个玩具,坏了丢弃就算了,几十亿上百亿的投资可不是小数,在设计阶段通过计算机仿真进行验证是最好最经济的设计方法,所以,舰船和海洋工程师要掌握计算机仿真这个很好的工具。
我国建造的“蓝鲸1号”,是全世界最大、钻井深度最深的海上石油钻井平台。它重量超过43000吨,甲板面积相当于一个标准足球场大小。从船底到钻井架顶端有37层楼高,建造投资巨大,大约要50亿人民币,相当于3架波音787梦想客机的价格。“蓝鲸1号”可以看作是我国海上移动的国土。
2018年8月,台风袭击了位于大连的中船重工760研究所的海上实验平台,为保护国家投资巨大的实验平台的安全,副所长黄群和其他多名员工展开了抢险工作,黄群和其他两名同志不幸被大浪卷入海里,壮烈牺牲,国家领导人对他们的英勇精神表示赞赏。与大海搏斗还要有牺牲精神。
由于海洋工程的特点,海洋工程很容易与军事工程相联系,大洋下面布设的海底声呐探测阵列,可能分布在几十万平方公里的海洋区域内,可谓工程浩大。
学习船舶与海洋工程,要有像大海一样的胸怀,要有一颗勇敢和坚强的心。内陆省份的学生不要仅仅是对大海充满好奇就选择该专业,要对学习该专业有充分的心理准备,尤其是女生。
学习船舶与海洋工程,要有较好的数学和物理基础。该专业顶尖的大学有哈尔滨工程大学、上海交通大学、大连理工大学、武汉理工大学等。其中哈尔滨工程大学原来是哈尔滨船舶工程学院,最早是哈尔滨军事工程学院,名噪一时;该大学在水声工程、海洋技术、船舶与海洋工程方面实力很强,也是我国海军工程建设的主要依靠大学之一。
港口、航道与海岸工程专业可以开设在水利工程学院,属于水利工程类专业;也可以开设在船舶与海洋工程学院,归属海洋工程类。港口、航道可以建在江河岸边,如武汉港、重庆港、广州港、上海港等;也可以建在海边和港湾内,如天津港、青岛港、盐田港等。也就是说,学习港口、航道与海岸工程专业就是在江河边或海岸工作,有的学生说该专业是鸭子专业,有时在岸上,有时在水里,但总也离岸边不远。当然,毕业后如果进了港航局,当了公务员,就离水远了。
港口、航道与海岸工程一般都是大工程,是国家级工程,最低也是省级工程,建一个大港口常常需要填海筑堤,建一条航道,常常需要挖沙疏浚,在海边建一座核电站,常常需要建造海边防浪堤。填海造地,也是该专业的特长,从2013年起,我国在南海西沙的礁盘上吹填造岛7个,其中较大的有美济岛、永暑岛和渚碧岛,为我国新增国土面积20多平方公里,新建3座岛屿机场和多个港口,彰显了国家对南海的掌控能力,为南海岛屿主权的稳控打下了基础。
不过,近年来,我国兴起了填海和造岛热潮,渤海湾、黄海、东海都有新造的岛屿,海南岛更是火热,多是大房地产公司所为,以海景房为目标,吸引投资客。负面的影响就是破坏了原有的海岸风景和生态环境,污染了海洋,对生态造成永久不可恢复的损害。
建国初期,为了让厦门岛与大陆连通铁路,国家投巨资修建了高崎到集美的海堤和集美到杏林的海堤,两条海堤全长5035米,是铁路进入厦门岛的唯一通道,在当时,它与武汉长江大桥等建筑并称中国建筑史上的奇迹。但几十年来,该海堤破坏了海水的自然循环和净化能力,海水质量降低,海洋生物减少,自然生态遭到了破坏。厦门政府认识到了这一点,再建了铁路大桥以替代海堤铁路,并对海堤进行改造,让海水重新自然循环。因此,海岸工程的建设必须通过环境安全评估,否则,巨资投下去,破坏了环境,得不偿失。一般讲,任何工程都是环境工程,都是对环境的改变,要改好了才是。
在“一带一路”倡议中,有很多国外的港口、航道和海岸工程需要我国建设,如我国掌控的巴基斯坦的瓜达尔港、斯里兰卡的汉班托特港、希腊的比雷埃夫斯港、缅甸的皎漂港、埃及的苏伊士港、东非的吉布提港、巴布亚新几内亚的莱城港、澳大利亚的墨尔本港口。我国在斯里兰卡首都科伦坡海岸吹填造地2平方公里,准备建设现代化的都市楼宇,成为科伦坡新的天际线。2018年2月,我国又收购了巴西第二大港口巴拉那瓜港。我国掌控的港口分布全球,大国实力尽显风采。读到这,你是不是对港口、航道与海岸工程专业有了新的了解呢?
2018年中国最新研制的排水量17000吨的“天鲲”号重型自航绞吸船下水,其船头位置有巨大的铰刀,能够迅速搅碎坚硬的岩石,每小时能够疏浚6000立方米的土石。由于“天鲲”号在填海造陆领域的巨大潜力和军事工程潜力,我国明确要求绝对不能对外出口。大工程需要大设备,我国在这方面已经走在了世界前列。
其实,在世界十大港口中,七个就在中国,它们是上海港、深圳港、宁波舟山港、香港港、青岛港、天津港、广州港,其中自动化港口已在上海港和青岛港建成,目前的港口都是现代高科技的港口。
我国承建的孟加拉国帕德玛大桥,全长6.5公里,连接孟加拉国南北国土,是该国的千年梦想之桥,建设中最重要的工作之一就是航道的疏浚,否则,在我国山海关桥梁厂焊接的每跨3000吨的巨大港梁架就不能运输到已经筑好的桥墩边。2018年由于航道疏浚难度大,还一度耽误了工期,影响了整个建设计划,凸显航道施工的重要性。航道疏浚不但用于港口建设,有时也用于重型桥梁建设,航道也包括河道,河道属于航道。我国在珠江口建造的港珠澳大桥,分别由三座通航桥、一条海底隧道、四座人工岛及连接桥隧、深浅水区非通航孔连续梁式桥和港珠澳三地陆路联络线桥组成,也是工程巨大难度空前的海洋工程。
学习港口、航道与海岸工程,需要较好的数学与物理知识,但也不像物理、电子、机械、航空航天等类专业对数学和物理知识要求得那么高。但需要一种吃苦、耐劳和勇敢的精神。在施工期间,吃住在工地,甚至经常不回家;建设国外工程,常需要几年的工期,要有思想准备。女生还是不适合学习港口、航道与海岸工程专业。
这类大工程,要是能保证质量,并提前完工,施工方常得到大笔的奖励;一般讲,野外施工或国外施工,收入也较高,付出与收获总是成正比的。
学习港口、航道与海岸工程专业,也常参加军用港口、岸防工程建设,甚至直接参军,高度的爱国热情和献身精神就凸显重要了。
需要该专业毕业生的单位有国家和地方的港航局、水利工程局、交通局、规划局、港口建设公司、航道疏浚公司、海岸工程公司、土建公司等。
水声工程专业不被大家熟悉,这也是一个高科技的研究和应用领域,主要应用在海军的各类舰艇上,且开设的学校不多。
我们都听说过声呐,就是通过水中振动产生的水波或称为水声来在水中探测物体和在水中进行通信。声呐是第一次世界大战时期在英国发明的,后来经过美国和其他国家的发展,已经成为探测水下潜艇、鱼雷、水雷的主要工具。其实水声工程主要就是研究声呐及其信息处理技术。
电磁波和光波在水下的传播距离很短,最多几十米远,即使最清澈的海水,我们的眼睛也看不清深处的鱼群和珊瑚。只有水声在海水中传播距离很远,用术语讲,就是水声衰减量小。一枚中型炸弹在美国西海岸的海水中爆炸,尽管时间延后很长,但在我国东海岸仍可以通过水声侦测到该炸弹的爆炸,有10000多公里吧!
现在,各海洋军事大国都在声呐研究方面给予高度重视,我国也不例外。声呐一般有主动声呐和被动声呐,主动声呐就是自己发出声波,自己又能接收声波,当接收到自己发出的而被水下某物体反射回来的声波后,经过信号处理技术处理后,就可以知道该水下物体的方位、大小和移动速度;而被动声呐就是没有发射声波的功能,只是接受其他生源发来的声波。主动声呐可以探测敌方关闭发动机处于悬浮隐蔽的潜艇,但也暴露了自己,很容易被对方侦测到;被动声呐只能侦测到有发动机工作的敌方潜艇,敌方关闭了发动机,被动声呐就侦测不到了。如果一艘潜艇从关闭了发动机处于悬浮隐蔽状态的敌方潜艇旁边经过,在没有打开主动声呐的情况下,发现不了敌方潜艇,很容易遭到敌方潜艇的攻击。所以,潜艇的主被动声呐一般是交替工作,既可以发现敌方潜艇,也可以隐蔽自己。话说着简单,实际情况要复杂多了,潜艇在海洋里基本上是在玩“猫捉老鼠”的游戏,斗智斗勇。
利用水声工程技术还可以探测海底的地形,这就是声呐成像技术,避免舰船触礁,从而给舰艇和轮船导航。利用声呐技术测绘的海底地图,为探索海洋、开发利用海洋资源提供了帮助。利用水声工程技术还可以发现鱼群、引诱鱼群和跟踪鱼群,提高海洋捕捞量,减少捕捞成本。水下无线通信技术也要用到水声工程技术,其实也是声呐技术,我国“蛟龙号”潜水器在7000多米的深海能够与海面上的船舰实现清晰的水下无线通信。
目前,潜艇的噪声越来越低,声呐的灵敏度要求越来越高,“道高一尺,魔高一丈”,水下看不见的竞争激烈进行。然而,声呐功率的扩大和舰艇数量和训练及演习次数的增多,影响了海洋中利用自己的声呐生存的鲸鱼和海豚,干扰了它们的交流和捕食活动,甚至惊吓到了它们。事实证明,鲸鱼群的海滩自杀行为与海上军事演习有关,如何降低声呐对海洋生物的影响也摆在了人们面前。
水声工程技术还可以用于海底石油勘探、地质调查、水下救援、水下考古等。
由于学习水声工程专业除了学习声呐系统的原理和技术外,更多的是学习电子技术、信号处理技术、通信技术和计算机技术等,特别是现代信息技术,如智能技术、大数据技术的学习和应用,让水声工程专业站在科学技术的前沿。因此,该专业的毕业生有更广阔的就业和发展前景。除了从事水声工程技术外,还可以从事各类与电子技术、数字信号处理和计算机技术相关的工作,从海洋走向陆地,一展抱负。也可以在渔业机械、石油、地质、海洋仪器、医疗仪器、航空、航天、汽车电子、环境工程等技术部门工作。
综上所述,在海洋科学、海洋技术与海洋工程类专业中,水声工程专业的技术含量最高,应用性最强,可扩展的应用面最宽;船舶与海洋工程专业和港口、航道与海岸工程依次紧跟其后。
2017年第四轮全国高校学科评估结果
海洋科学:厦门大学A+、中国海洋大学A+、同济大学B+、中山大学B+、浙江海洋大学B、中国地质大学B、上海海洋大学B-、浙江大学B-、南京大学C+、河海大学C+、广东海洋大学C+、大连海洋大学C、哈尔滨工业大学C、华东师范大学C-、解放军理工大学C-。
船舶与海洋工程:哈尔滨工程大学A+、上海交通大学A+、海军工程大学B+、天津大学B、大连海事大学B、武汉理工大学B-、西北工业大学B-、大连理工大学C+、华中科技大学C+、江苏科技大学C、上海海事大学C-、浙江大学C-。