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海洋科学

学院网址:http://marine.tju.edu.cn/
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  21世纪是海洋的世纪。海洋科学是19世纪40年代出现的一门学科,是在物理学、化学、生物学、地理学等学科基础上逐步发展起来的,研究海洋中的自然现象、基本性质及其变化规律的自然科学,并形成了物理海洋学、海洋化学、海洋生物学和海洋地质学等分支学科,是地球系统科学的重要组成部分。它的研究对象是覆盖地球表面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、海底沉积物、海底岩石圈,以及海面以上大气边界层和河口海岸带等。

  海洋科学的研究领域十分宽广,其主要内容包括面向海洋中的物理、化学、生物和地质过程的基础研究和面向海洋自然环境保护、海洋资源开发利用以及海上军事活动等的应用研究。由于海洋本身的整体性、海洋中各种自然过程相互作用的复杂性和主要研究方法与观测手段的多样性,海洋科学成为一门综合性很强的交叉科学。

 

  主要课程

 

  海洋科学专业是天津大学应国家重大需求设立的新兴专业,致力于为海洋生态环境保护、海洋环境预报、海洋灾害预警、海洋资源可持续利用及开发管理、海上军事活动等提供服务,具有广阔的发展前景;针对国家“海洋强国”战略和“一带一路”建设的重大需求,面向政府部门、科研院所、大型央企、咨询机构等,培养从事科研教学、技术研发、信息服务以及管理等工作的紧缺人才。主要课程包括海洋科学导论、环境海洋学、海洋调查方法、海水分析化学、海洋数据分析方法、海洋地理信息系统、中国近海区域海洋学、物理海洋学、化学海洋学、海洋生物学、海洋地质学、卫星海洋学、海洋要素分析与预报、海洋数值模式、海洋数据同化方法等。海洋科学是一门以观测为基础的自然科学,实践性是它的一个基本而显著的特点。因此,实践能力培养贯穿于海洋科学类本科生培养的全过程。实践教学是学生理解海洋科学知识、培养自主创新意识、发挥团队协作精神、提高驾驭海洋能力的重要手段,使学生熟练掌握海洋科学的各种基础理论、方法与工具,并能够灵活运用,有效分析解决在征服海洋、利用海洋过程中所面临的实际问题,为推动我国海洋科学的发展和海洋强国建设贡献自己的力量。


  专业特色

 

  (1)多学科融合。海洋科学实际问题的研究和解决,不仅需要物理海洋学、化学海洋学和生物海洋学等海洋学自身各分支学科之间的相互交叉和综合研究,也需要海洋学与人文科学、社会科学等其他学科之间的交叉渗透;学生培养厚基础,适应面广。

  (2)国际视野、实践能力贯穿学生培养的全过程。本专业聚焦全球气候变化、海洋环境预测预报、海洋环境安全保障与海洋灾害防灾减灾等国际科学前沿,聚焦海洋权益、国防安全、海洋经济发展和海洋综合管理等国家、社会需求,通过本-硕-博贯通、理论与实践结合、教学与科研结合,形成具有创新精神和实践能力的高素质人才培养特色。

 

  主要培养和应用方向

 

  天津大学海洋科学系下设海洋动力与生态、业务化海洋学、海洋化学与生物等三大培养和应用方向。

 

  (1)海洋动力与生态


  海洋科学系建有海洋动力与生态实验室,基于海洋观测调查和海洋模式模拟,以物理海洋研究为核心支撑,海洋生态与环境问题为应用导向,主要从事海洋动力过程、海洋化学物质迁移/转化过程、海洋生态演变与灾害预测、海洋环境容量与风险评估等方面研究,具有鲜明的海洋学科交叉特色,为助力国家生态文明建设培养复合型海洋人才。实验室配备快速多参数水质剖仪(RBR 620)、温盐深仪(RBR 420)、现场激光粒度仪(LISST-200X)、现场硝酸盐分析仪(SUNA V2)、光学后向散射浊度仪(OBS)、自容式垂直微尺度剖面仪(VMP)、声学多普勒流速仪(ADCP)、压力式潮波仪(AWH)、海上自动气象站等多种海洋观测仪器,可满足学生出海实践需求。通过海上实践深化学生对理论知识的理解,培养学生实践动手能力、团队协作交流能力以及意志锻炼。

  实验室建有海洋环境动力学高性能计算平台,达1800核的CPU计算能力,能够进行全球1/12°分辨率海洋模拟;并行存储服务器12台,可满足快速高并发交互式存储需求,以及观测数据的存储与备份任务。在该平台的支撑下,立足中国近海,面向北冰洋等深远海,围绕“海洋环境安全”、“国防安全”等国家重大需求和全球生态环境问题(如海洋酸化、海洋缺氧、水母灾害等),建立全球海洋生态系统动力学模式、极区高分辨率海洋—海冰耦合模型,研发海洋环境短期预报/长期预报技术,为国家海洋战略、防灾减灾提供重要的科学依据和技术手段。以国家需求和学科前沿为导向的培养模式,可以使学生时刻掌握学科发展方向,明确把控自身职业规划,实现国家发展、学科发展及个人发展的并轨。

 

  (2)业务化海洋学

 

  业务化海洋学(Operational Oceanography)包含海洋再分析、海洋实况分析和海洋数值预报。它以海洋观测、海洋数值模型和海洋数据同化为主要手段,以再现过去海洋状态场时空多尺度变化和趋势(称之为海洋再分析)、快速估计当前海洋的状态(称之为海洋实况分析)、预测海洋的未来状态(称之为海洋数值预报)为目的,以国防海洋环境保障、防灾减灾、国民经济为主要服务对象,提供船舶、港口、重点关注区域乃至全球海域的多方位海洋环境保障服务。随着海洋卫星遥感、Argo浮标等观测手段和高性能计算平台的发展,过去二十年里,业务化海洋学得到了大力发展,美国、法国、英国、德国、澳大利亚和日本等发达国家相继建立起全球海洋业务化系统,形成了从气候到天气尺度的全球海洋业务化分析和预报能力,而其首要服务对象就是国防海洋环境保障,充分体现了这些发达国家的全球战略。

  海洋科学系业务化海洋学方向团队长期从事海洋数据同化方法、海-气耦合数据同化方法、海洋分析与预报研究,在海洋数值模式开发、耦合数值模式(海-气、浪-流、冰-海)开发以及相应的海洋再分析、实况分析和数值预报系统研制等方面开展关键技术攻关。通过主持国家重点研发计划项目、国家973计划课题、国家863计划课题、国家自然科学基金重点项目和面上项目,以及国家和军队科研和能力专项项目,围绕“解决国防军事海洋环境保障业务系统建设中的关键科技问题”,在海上军事行动“三阶段”(过去、当前和未来)海洋环境保障中,尤其是水下海洋环境保障所迫切需求的海洋数值分析与预报领域取得了多项创新性成果,建成的海洋再分析、实况分析和数值预报系统在军队海洋环境保障机构中得到业务化应用,发挥了重要作用,军事效益和社会效益显著,成为该领域亮点,为国防安全保障培养了创新型海洋人才。

 

  (3)海洋化学与生物

 

  海洋生物与化学主要分为海洋化学和近海环境安全方向。海洋化学方向主要研究领域为海洋有机生物地球化学、近海海洋低氧与酸化,以海洋现场调查与实验室实验相结合的手段,致力于探讨海洋有机物光化学与微生物降解在海洋碳循环及寡营养海区营养盐循环,近海低氧与酸化形成机制及其生态效应。该方向团队通过承担国家自然科学基金项目、国家973计划项目课题、国家重点研发项目课题等项目,将打造具有海洋有机物、稳定同位素、溶解氧以及光化学动力过程于一体的研究平台,能保证学生开展相关工作,培养学生的独立思考能力与操作能力,为国家培养合格的海洋化学研究人员与业务化工作人员。

  近海环境安全方向设有近海环境安全实验室,致力于研究陆海交互过程中新兴污染物的生物地球化学过程及由此产生的生态风险和人体健康风险问题,目前重点开展抗生素抗性基因、内分泌干扰物、消毒副产物、微塑料等新兴污染物在陆海交互过程中的变化规律、演化机理、风险评价及生态效应等方面的研究。实验室承担了国家重点研发计划项目、国家水污染控制重大专项项目、国家自然科学基金项目等项目。目前实验室配备电泳仪、紫外凝胶成像仪、高速冷冻离心机、恒温震荡培养箱、超微量核酸蛋白定量仪、HPLC-MS/MS、实时荧光定量PCR等专业仪器,满足海洋微生物、海洋化学科研工作需要。

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