區域性海洋災害監測預警系統研究進展

【摘要】? ? 在社會經濟發展與轉型的新時期，我國的生態環境也面臨諸多新挑戰。海洋作為地球表面的重要組成部分，其面積占到了71%，在維持全球氣候與生態平衡中發揮著十分重要的作用。但在全球氣候復雜多變的背景下，海洋災害也頻頻發生，且對經濟社會造成較大影響。因此，為加強海洋資源保護，維系海洋生態平衡，實現可持續發展目標，有必要進一步加強區域性海洋災害監測預警系統的研究。基于此，本文針對區域性海洋災害監測及預警的總體目標和需求等進行簡要分析，并闡述區域性海洋災害監測預警系統研究進展。

【關鍵詞】? ? 區域性? ? 海洋災害? ? 監測預警系統? ? 研究進展

引言：

海洋環境監測系統主要由岸基站、平臺、浮標、志愿船、衛星、雷達、海床基等組成，對區域海洋環境實施立體、實時監測與信息處理，形成預警預報信息產品，并通過各種通訊方式向政府部門、社會公眾、涉海企業提供服務。而近年來，隨著我國電子信息技術的不斷提升，我國區域性海洋災害監測預警系統也得到了進一步發展，不僅將網絡建設重點從單個應用系統轉移到應用集成，同時也促使海洋環境監測系統由最初單一的海洋站、平臺、浮標等觀測系統，發展為區域性海洋監測集成系統。截至目前，已建成多個全球性及國家級的海洋監測集成系統。

一、區域性海洋災害監測及預警總體目標和需求

建立區域性海洋災害監測預警系統主要是為了提供系統而全面的海洋動力環境及生態環境信息共享資料，為區域性海洋防災減災與生態環境管理提供共享網絡平臺[1]。目前，各國政府及科學家認為，對區域性海洋災害實施監測及預警的主要目標是集成衛星遙感、浮標網、監測船等多種監測手段，構建海洋環境立體監測系統。

在沿海地區，針對區域性海洋災害立體監測及預報預警，建立一個系統的信息服務體系，以便對沿海區域的海洋動力及生態要素實施實時、連續、長期、準確的監測，實現數據的采集通訊、分析處理與各類數據的管理，并準確提供各類海洋災害監測及預警信息，如海浪、風暴潮、赤潮、綠潮、溢油等，制作各類信息產品，用于防災減災、海洋資源保護、海洋環境管理、海洋開發利用等領域，并為相關決策部門及用戶提供多種形式的有效信息服務。

及時準確的海洋災害信息產品，為防災減災提供科學可靠的決策依據，保障人民生命財產的安全，同時，也為海洋資源管理、海洋生態保護、海洋開發利用等提供技術支撐，推動經濟社會高質量發展。

二、國外海洋災害監測預警技術研究進展

自20世紀90年代以來，國外的海洋監測技術開始進入快速發展階段，各類觀測系統及海洋儀器均在朝著智能化、自動化、數字化及全天候等方向發展[2]。同時，高技術水平的海洋監測儀器也推動著海洋監測逐步向實時、立體、密集、連續、長期、系統等方向發展，這也就意味著海洋監測已正式邁入全新的時代。

美國在海洋監測方面，將重點放在了近岸海洋環境監測系統的研發。美國聯邦機構州政府于1994年，代表工業界以及非政府組織成員，正式提出了發展US Coastal GOOS，總目標是基于遙感與快速現場采樣方法，促進構建一體化的海岸水域監測運行系統，以此來可靠評估、預測及管理海岸地區及相關資源。而建立此系統所圍繞的目標是“持續健康的海岸，減低自然災害和安全航運”[3]。

目前，國外具有代表性的幾個區域性觀測系統分別為緬因灣海洋觀測系統（GoMOOS）、墨西哥灣沿岸海洋觀測系統（GCOOS）、切薩皮克灣監測系統（CBOS）、SEAWATCHEUROPE海洋綜合觀測系統等。

三、國內海洋災害監測預警技術研究進展

（一）研究進展情況

現階段，我國已有的海洋觀測體系由海洋臺站、浮標、雷達、衛星遙感等組成，并初步構建了國家、海區、省、市級海洋預警報體系，推動觀測預報工作全面開展。但針對我國現有的300萬平方公里的海域，18000公里的海岸線，時空覆蓋密度仍不能滿足突發性、區域性的海洋災害監測預報需求[4]。

在我國海洋監測技術方面，國家863海洋監測技術計劃的實施推動了技術發展，自行研發了多普勒海流剖面儀（ADCP）、聲學懸浮泥沙濃度剖面儀、壓力式浪潮儀、強風計、高頻地波雷達、波浪浮標、海面微結構光學測量系統、溫鹽深測量儀（CTD），以及海面海水層光學測量系統等觀測儀器。同時也成功研發了一批實驗樣機，如與聲相關的海流剖面儀（ACCP）、生化傳感器及合成孔徑聲納等。為了進一步提升海洋防災減災能力，有效解決關鍵核心技術、卡脖子技術，要重點發展實時、現場、快速、立體的監測技術，增強技術的實用性及系統性，進而構建出一個綜合性海洋環境立體觀測網[5]，具體研發的監測系統包括海洋衛星遙感技術、海洋動力環境實時立體監測系統、航空遙感系統技術，以及海洋生態環境要素現場快速監測系統等。

上述監測系統的構建，不僅顯著提升了我國海洋環境監測能力，同時也能夠進一步提高我國海洋監測儀器設備的整體研發水平。

截止目前，我國發展的重要海洋監測系統及平臺技術具體包括潛標系統、海洋資料浮標、水聲環境系統、海洋遙感探測系統、高頻地波雷達探測系統、水聲監測系統、海床基以及海洋生態環境自動監測系統等，此類系統及平臺主要是通過集成各種海洋環境、海洋水聲、海洋動力等相關測試設備及儀器，對海洋水文、氣象、化學、生物等20多個參數進行測試，并實現數據的采集、傳輸、處理分析及預報等多個功能于一體。

作為一項較為復雜的系統工程，海洋災害業務化預測預警技術研究在我國起步相對較晚，但通過國家一系列科技攻關項目的實施，海洋環境預報技術取得了重大進展，尤其是數值模式（海浪、風暴潮、海溫等）及四維同化技術研究、大氣模式研究、海洋資料客觀分析及生態環境動力學模式研究等方面的關鍵技術。

此外，在區域性海洋監測系統的建設方面，我國取得了較大的成就[6]。

（二）上海海洋立體監測系統

2002年1月，上海建立了首個海洋環境立體監測系統（示范區）。該示范區在原有的東海區臺站觀測網、環境監測網及預報服務網的基礎上，通過改造與建設，構建了一個由海面浮標、空中衛星、水下監測儀器及海上平臺、海洋站、雷達陣等共同組成的區域性海洋環境立體監測及信息服務示范區。

該系統能夠對示范區內的海洋環境要素實施連續、長期、實時的監測及數據采集，同時也能夠對數據進行有效的分析處理，并制作成相應的信息服務產品[7]。該系統還可以通過多種網絡形式，提供上海海域的相關監測數據及實時動態變化，如赤潮、風暴潮、臺風浪以及海洋環境污染等事件的預警。此外，該系統可為海洋產業部門、海洋工程建設等提供有效的海洋環境信息服務，在上海沿岸重大海上工程建設過程中，發揮著重要的作用。

（三）浙江海域海洋觀測預警系統

“十二五”以來，浙江省海洋立體觀測網加快形成，截止目前，全省建成海洋觀測站（點）100 余個，站點密度達60 公里/個，主要由海洋觀測站、簡易站、浮標、X波段雷達、地波雷達、平臺、志愿船等組成，基本覆蓋全省主要海域、重要岸段、生態紅線區、漁港等。同時，借助國家級骨干網，分鐘級觀測數據通過VSat、SDH、CDMA、北斗、GPRS等多種通訊組合的方式，分別上傳至市級、省級和國家級各平臺。

近年來，浙江海域站網布局不斷優化，運行體制機制不斷創新，為省級立體觀測系統的建設提供了模板。該系統自業務化運行以來，為全省海洋災害防御、海域海島海岸帶管理、海洋生態環境管理等發揮了重要作用，并應用于海上船只救助、海上應急搶險、赤潮災害防控等方面。

目前，浙江省海洋預警預報網也基本成型，預警預報機構覆蓋全省6個沿海地級市，并延伸到部分沿海縣，預報區域已覆蓋所有沿海縣（市、區），主要海洋災害預警網格精度達到10km，預報產品全，預報服務范圍廣，延伸至部分鄉鎮、社區。該系統的建設，成效較為顯著，實現了十三五期間海洋災害損失和人員傷亡的雙降低的目標。

（四）福建海域海洋動力實時立體監測系統

通過國家863計劃，在福建實施了“臺灣海峽及毗鄰海域海洋動力實時立體監測系統”重大專項。該系統集成了岸基監測、大型浮標、潛標、地波雷達監測、船基監測、小型浮標，以及海床基監測、衛星遙感監測等多項先進技術。基于該系統的示范區分別在臺灣海峽北部、南部與中部構建了三條觀測斷面，并分別布設了浮標等觀測設備。主要是對數據實時通信數據管理、系統集成技術及信息服務進行重點研究，根據模塊化標準化與網絡化的原則，在福建海域建立一個區域性的海洋動力環境實時立體監測與信息服務系統，對該海域的水中、水面與空中實施多平臺綜合監測，以便實時獲取到該區域內的各項海洋動力環境要素監測數據，進而構建出一個較為系統的動態管理基礎數據庫[8]，并在此基礎上制作出各種監測數據預報產品及應用產品，為此區域的海洋經濟防災減災工作提供多樣化的信息服務。

四、結束語

綜上所述，區域性海洋災害監測預警系統的建立與完善，對于區域經濟社會、科學研究等方面均具有十分積極的作用，不僅可以促進經濟社會的可持續發展，為海上活動提供重要安全保障，同時也能夠有效加強海洋自然資源管理，為可持續發展戰略的實施提供有力支撐。

但與國外相比，我國在區域性海洋災害監測預警技術方面的研究起步較晚，特別是海洋生態監測預警等方面，與國際先進水平相比還存在較大差距。為此，需要從提高海洋災害業務化預報預警能力，增強海洋災害綜合實時監測能力等方面，進一步加強對區域性海洋災害監測預警系統的建設與研究。

作者單位：張興林? ? 國家海洋局溫州海洋環境監測中心站

參? 考? 文? 獻

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[8]吳玲娟，何培民，高松，等.黃海滸苔綠潮災害金周期監測與預警系統研究及應用[J].中國科技成果，2019（12）：42-44.