《Aquacultural Engineering》：Southern South China Sea is a Climate Resilient Hub for Offshore Finfish Production
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全球捕捞渔业和水产养殖产量是粮食供应与食品安全的关键组成部分。最初水产养殖仅占渔业总产量的较小部分，但随着野生捕捞渔业产量在20世纪80至90年代开始停滞，水产养殖产量持续增长。2024年全球渔业和水产养殖总产量达2.35亿吨，其中海水和淡水水产养殖贡献了1.
全球捕捞渔业和水产养殖产量是粮食供应与食品安全的关键组成部分。最初水产养殖仅占渔业总产量的较小部分，但随着野生捕捞渔业产量在20世纪80至90年代开始停滞，水产养殖产量持续增长。2024年全球渔业和水产养殖总产量达2.35亿吨，其中海水和淡水水产养殖贡献了1.03亿吨，首次超越捕捞渔业产量（约9200万吨）。约89%的水产养殖和捕捞渔业产品用于人类消费，在某些地区（如东南亚），海鲜是膳食蛋白质的主要来源。水产养殖传统上位于受保护的沿岸水域、河流和池塘中，目前正处于向近海扩张的初期阶段。该行业向高能量近海环境的扩张受到近岸空间限制以及缓解环境问题的需求驱动。将水产养殖移至近海可通过增强水体交换（即增加溶解氧供应和去除可溶性废物）并减少敏感近岸水域中养殖衍生废物，从而在提高产量的同时降低环境影响。然而，近海扩张面临若干挑战：近海环境通常水动力能量更高、运输成本增加、新用户在日益拥挤的近海空间中引入困难，以及对近海养殖的环境影响认知不足。最小化这些风险涉及仔细选择最合适的养殖场址。研究人员采用多准则分析（MCA）结合水动力建模方法，识别南海南部（Southern South China Sea）近海适合有鳍鱼类养殖的区域。研究假设南海南部拥有广阔适合有鳍鱼类养殖的近海区域，且对某些物种而言，这些区域的面积对该地区预计到2100年的水动力和水文变化具有相对韧性。研究方法利用数值水动力模型模拟包含气候变化预测（CMIP6 SSP5 8.5）的近海波浪和海流，并将模型结果及海表温度（SST）预测输入基于地理信息系统（GIS）的多准则分析框架，作为生物物理筛选工具，以确定适合商业化有鳍鱼类养殖的场址。
研究背景与科学问题
全球捕捞渔业产量自20世纪80年代以来趋于停滞，而水产养殖产量持续增长。2024年全球水产养殖产量首次超过捕捞渔业，达到1.03亿吨，其中约89%用于人类消费。传统水产养殖主要集中在受保护的沿岸水域、河流和池塘中，但目前正面临近岸空间有限和环境压力增大的双重瓶颈。近海养殖被认为是突破这一瓶颈的重要方向——通过将养殖设施移至离岸更远、水动力更强的海域，可以改善水体交换、减轻近岸生态系统的有机负荷和营养盐污染。
然而，近海养殖的扩张也面临显著挑战：一是近海水动力条件更为剧烈，对养殖设施的工程要求更高；二是运营和物流成本上升；三是近海空间的多用户竞争日趋激烈；四是近海养殖的环境影响尚未被充分认识。因此，科学选址成为降低上述风险、确保产业可持续发展的关键环节。
现有的大尺度适宜性评估研究往往分辨率较粗（公里至数十公里级），无法捕捉对养殖运营至关重要的细粒度过程，例如河口羽流、涡旋、海底地形突变、上升流等。此外，针对赤道海域近海有鳍鱼类养殖在气候变化背景下适宜性的高分辨率评估几乎空白。为此，本研究聚焦于南海南部（Southern South China Sea, SCS）——全球最高产的渔区之一，旨在识别该区域内具备气候韧性的近海养殖空间。
研究目标与核心结论
研究人员提出两个核心假设：（1）南海南部存在大面积适合有鳍鱼类养殖的近海水域；（2）对于部分目标物种，这些适养区域的范围对截至2100年的水动力和水文变化具有相对韧性。研究结果表明，南海南部确实存在超过10万平方公里的生物物理适宜区，且气候变化不会导致适宜面积发生显著缩减，使该区域成为近海有鳍鱼类养殖的气候韧性热点。
关键技术方法概述
研究人员采用了多准则分析（Multi-Criteria Analysis, MCA）耦合高分辨率水动力数值模型的综合方法。具体包括：开发了马来半岛和婆罗洲陆架海域两个独立的二维柔性网格水动力模型（MIKE by DHI），模型分辨率从150米到6000米不等；模型由ERA5全球再分析风场、TPXO潮汐模型、HYCOM全球海洋环流模式边界条件以及实测水深数据共同驱动；模型校准与验证使用了部署在5个站点的声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP）实测数据；气候变化情景采用CMIP6 SSP5 8.5路径下的风场和SST预测（+1℃和+3℃升温情景）；所有空间分析在QGIS平台完成，采用“逐方面淘汰法”（Elimination by Aspects）进行阈值驱动的筛选。
研究结果详解
2.1 研究区域概况
研究区域涵盖马来西亚（西马半岛和东马婆罗洲）及文莱面向南海的海域。两国海岸线由红树林、软沉积物海滩、边缘珊瑚礁和多条大型河流组成。快速的土地利用变化导致大量悬浮沉积物、有机物和营养物质排入沿海水域，对敏感环境受体和水产养殖业构成威胁。马来西亚水产养殖业占农业GDP的11.6%-12.4%，人均年鱼类消费量达45公斤。2024年马来西亚渔业总产量189万吨，其中30%来自水产养殖。文莱渔业总产量较小，海水有鳍鱼类养殖约占水产养殖总量的48%。两国均制定了扩大水产养殖产能的目标。
2.2 选址方法
研究采用两阶段筛选流程。第一阶段基于水动力和水文条件剔除不适宜区域，第二阶段剔除生态敏感区和多用户冲突区。该方法不同于传统的加权线性组合法，而是采用“逐方面淘汰法”——所有标准必须同时满足才能视为可行，更符合生物学和工业运营的现实约束。研究选取了五种候选有鳍鱼类：尖吻鲈（Barramundi）、军曹鱼（Cobia）、豹纹鳃棘鲈（Leopard Coral Grouper）、红笛鲷（Red Snapper）和点蓝子鱼（Streaked Spinefoot Rabbitfish）。
2.3 水动力建模
研究分别建立了马来半岛和婆罗洲陆架海域的二维柔性网格水动力模型。模型边界从海岸线延伸至专属经济区（EEZ）边缘。模型分辨率在近岸浅水区精细至150米，在外海边界处粗化为6000米。模型由ERA5风场、TPXO潮汐模型和HYCOM全球模型边界条件共同驱动，并纳入多条河流输入。模型校准与验证使用五个ADCP站位约15天的全潮周期实测数据。
2.4 多准则分析适宜性标准
2.4.1 第一阶段评分——水动力与水文标准
第一阶段考虑四个核心参数：水深（20-100米为适宜范围）、海表温度（SST，因物种而异）、平均流速（10-50 cm/s为适宜范围，最优值为10-20 cm/s）和有义波高（Hs，上限为6.5米）。各参数按0-3分四级评分，最终得分取所有参数的最小值。值得注意的是，台风等极端事件虽未被纳入第一阶段筛选，但在正式建厂前的环境影响评估中应予以考虑。
2.4.2 第二阶段评分——生态与社会约束
第二阶段采用二元评分（0或1），剔除位于海洋公园边界内、非马来西亚或文莱管辖水域、距敏感环境受体（如珊瑚礁、海草床）5公里以内以及距大型河流20公里以内的区域。这些缓冲区设置考虑了养殖废物扩散可能对邻近生态系统造成的影响。
讨论与结论
研究发现南海南部存在超过10万平方公里的生物物理适宜区，且在不同气候变化情景下（SSP5 8.5路径，SST升高+1℃至+3℃，风速变化±20%），适宜面积未出现显著缩减。这表明该区域对有鳍鱼类近海养殖具有显著的气候韧性。研究强调，所识别的区域属于宏观尺度的初步生物物理筛选结果，而非最终的可运营养殖场址。实际可用海域仍需经过第三阶段的精细化评估，包括环境影响评价（Environmental Impact Assessment, EIA）、多用户冲突解决和养殖容量计算。
研究结论指出：南海南部陆架海域蕴藏着广阔的近海有鳍鱼类养殖潜力，且这些适养区域对气候变化表现出较高的韧性。这为马来西亚和文莱实现其水产养殖增产目标提供了重要的科学依据，也为政府决策者和商业实体在该区域推进近海养殖产业提供了空间规划参考。
