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摘要:隨著海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的全面實(shí)施,海洋生態(tài)文明建設(shè)作為生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略,綠色發(fā)展強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式,注重海洋資源保護(hù)和生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理,是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的新型發(fā)展模式。海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)是認(rèn)知海洋環(huán)境現(xiàn)狀、保障海洋生態(tài)文明建設(shè)和海洋經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展的重要技術(shù)手段。文章論述了海洋生態(tài)文明和綠色發(fā)展的內(nèi)涵,給出了海洋生態(tài)文明示范區(qū)(試驗(yàn)區(qū))和海洋生態(tài)紅線區(qū)兩大海洋生態(tài)文明建設(shè)載體,重點(diǎn)論述了當(dāng)前以海洋水質(zhì)浮標(biāo)、海洋水文氣象浮標(biāo)、波浪浮標(biāo)、潮位站(驗(yàn)潮井)、高頻地波雷達(dá)、Argo浮標(biāo)等為主的海洋環(huán)境在線監(jiān)測(cè)和海洋遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)手段。從構(gòu)建“岸-海-島”“天空-海面-海底”“點(diǎn)-線-面-層”立體化、全方位、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),推進(jìn)在線監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及配套服務(wù)建設(shè)等方面進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞:海洋生態(tài)文明;綠色發(fā)展;在線監(jiān)測(cè);海洋浮標(biāo);海洋遙感

1引言

我國(guó)沿海海域面積只占全國(guó)陸域總面積的13%,但卻貢獻(xiàn)了60%的GDP[1]。海洋通過海水養(yǎng)殖、漁業(yè)捕撈、港口航運(yùn)、濱海旅游、石油礦藏、潮汐風(fēng)電、海洋藥物等多種方式為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。然而隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,沿海自然岸線、濱海灘涂濕地不斷減少[1],紅樹林、珊瑚礁面積大幅減少[2],海洋生態(tài)環(huán)境污染狀況日趨嚴(yán)重,海水富營(yíng)養(yǎng)化不斷加劇,褐潮、綠潮、赤潮等海洋生態(tài)災(zāi)害頻發(fā),遷徙水鳥及海洋生物多樣性面臨嚴(yán)重威脅。十八大把“生態(tài)文明建設(shè)”納入中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)“五位一體”的總布局,指出要“保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境”“建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”。海洋生態(tài)文明是生態(tài)文明的重要組成部分,也是建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的重要意識(shí)保障。海洋經(jīng)濟(jì)又被稱為“藍(lán)色經(jīng)濟(jì)”,是以健康的海洋向人類提供可持續(xù)的物資和服務(wù)。要保持海洋的健康,就要走低能耗、低排放、少污染、可持續(xù)的綠色發(fā)展之路。綠色發(fā)展是十八屆五中全會(huì)提出的指導(dǎo)我國(guó)“十三五”時(shí)期發(fā)展甚至是更為長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的新型發(fā)展模式。海洋經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展是建立在關(guān)心海洋、認(rèn)知海洋的基礎(chǔ)之上的,海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)是認(rèn)知海洋的重要技術(shù)手段。隨著海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的全面實(shí)施,海洋生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展模式的深入推進(jìn),“水清、岸綠、灘凈、灣美、島麗”的健康美麗海洋建設(shè)目標(biāo),需要進(jìn)一步細(xì)化落實(shí)到海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布局[3],需要不斷拓展包括在線監(jiān)測(cè)在內(nèi)的海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)體系。

2海洋生態(tài)文明

2.1海洋生態(tài)文明的內(nèi)涵人類社會(huì)的發(fā)展經(jīng)過了原始文明、農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明,以及到現(xiàn)在的后工業(yè)文明時(shí)代,人類的社會(huì)生產(chǎn)力得到了巨大的發(fā)展,科技進(jìn)步神速。人類在利用生產(chǎn)力和科技實(shí)力肆意改造大自然的同時(shí),也受到了大自然的懲罰。這使得生態(tài)文明成為人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的必然選擇,是人類與自然協(xié)調(diào)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)途徑[4]。謝平[5]指出生態(tài)文明的本原是要維持好地球生命系統(tǒng)在一定平衡域附近震蕩的良性循環(huán),其自然基礎(chǔ)是一系列生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。ZHANG等[6]指出生態(tài)文明是以尊重和保護(hù)自然為基礎(chǔ),以實(shí)現(xiàn)人與人、人與自然、人與社會(huì)的和諧共生為目的,以建立可持續(xù)生產(chǎn)和消費(fèi)為內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)人類的和諧、可持續(xù)發(fā)展。歸根結(jié)底,生態(tài)文明是處理經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的一種意識(shí)形態(tài)。海洋生態(tài)文明是生態(tài)文明的重要組成部分,是建立以海洋資源環(huán)境承載力為基礎(chǔ),以自然規(guī)律為準(zhǔn)則,以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的海洋開發(fā)、利用、保護(hù)等理念和活動(dòng)方式,實(shí)現(xiàn)人與海洋和諧相處、協(xié)調(diào)發(fā)展[7]。建設(shè)海洋生態(tài)文明,一方面海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展應(yīng)以維護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)平衡為前提;另一方面以海洋生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)的更大發(fā)展[8],即采取不同政策和市場(chǎng)手段調(diào)節(jié)不同空間和時(shí)間的人類(陸-海、海-海、當(dāng)代與下一代)公平正義地共享海洋資源環(huán)境[9],實(shí)現(xiàn)海洋資源開發(fā)利用與海洋環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

2.2海洋生態(tài)文明建設(shè)的載體海洋生態(tài)文明建設(shè)主要包括海洋生態(tài)意識(shí)、行為、道德、制度和海洋生態(tài)產(chǎn)業(yè)文明等方面[10]?？梢酝ㄟ^海洋自然保護(hù)區(qū)、海洋特別保護(hù)區(qū)、海洋公園、海洋風(fēng)景名勝區(qū)、海洋生態(tài)文明示范區(qū)、海洋生態(tài)紅線區(qū)、海洋牧場(chǎng)示范區(qū)七大載體來開展海洋生態(tài)文明建設(shè)研究。本研究只對(duì)海洋生態(tài)文明示范區(qū)和海洋生態(tài)紅線區(qū)兩大載體進(jìn)行介紹。2.2.1海洋生態(tài)文明示范區(qū)(試驗(yàn)區(qū))示范區(qū)即先行先試、引領(lǐng)示范。2012年2月國(guó)家海洋局下發(fā)了《關(guān)于開展“海洋生態(tài)文明示范區(qū)”建設(shè)工作的意見》,推動(dòng)海洋生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入一個(gè)新階段。2013年2月和2015年12月,國(guó)家海洋局公布了兩批24個(gè)國(guó)家級(jí)海洋生態(tài)文明建設(shè)示范區(qū)名單[11]。2016年8月,中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于設(shè)立統(tǒng)一規(guī)范的國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)的意見》和《國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)(福建)實(shí)施方案》指出目前僅在福建、江西、貴州3省開展試驗(yàn)區(qū)試點(diǎn),并且下發(fā)了福建方案。通過實(shí)驗(yàn)探索,到2020年,試驗(yàn)區(qū)率先建成較為完善的生態(tài)文明制度體系,形成一批可在全國(guó)復(fù)制推廣的重大制度成果,資源利用水平大幅提高,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善,發(fā)展質(zhì)量和效益明顯提升,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏,形成人與自然和諧發(fā)展的現(xiàn)代化建設(shè)新格局。2.2.2海洋生態(tài)紅線區(qū)海洋生態(tài)紅線是生態(tài)紅線的重要組成部分,目前其研究尚處于起步階段,國(guó)內(nèi)相關(guān)報(bào)道僅見于海洋生態(tài)紅線的概念及其組成體系研究[12]。例如,黃偉等[2]以海南省為例,研究了海洋生態(tài)紅線區(qū)劃,并給出了海洋生態(tài)紅線區(qū)的概念:是指依據(jù)海洋自然屬性以及資源、環(huán)境特點(diǎn),劃定對(duì)維護(hù)國(guó)家和區(qū)域生態(tài)安全及經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有關(guān)鍵作用的重要海洋生態(tài)功能區(qū)、海洋生態(tài)敏感區(qū)和脆弱區(qū)并實(shí)施嚴(yán)格保護(hù),旨在為區(qū)域海洋生態(tài)保護(hù)與生態(tài)建設(shè)、優(yōu)化區(qū)域開發(fā)與產(chǎn)業(yè)布局提供合理邊界,實(shí)現(xiàn)人口、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的海洋管理制度。許妍等[13]從“生態(tài)功能重要性、生態(tài)環(huán)境敏感性、環(huán)境災(zāi)害危險(xiǎn)性”3個(gè)方面建立了渤海生態(tài)紅線劃定指標(biāo)體系。曾江寧等[12]對(duì)中國(guó)海洋保護(hù)區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,指出了從海洋保護(hù)區(qū)走向海洋生態(tài)紅線區(qū)的必然性,同時(shí)認(rèn)為海洋生態(tài)紅線區(qū)劃指標(biāo)體系可以參照海洋保護(hù)區(qū)績(jī)效評(píng)估、保護(hù)區(qū)選劃與評(píng)估指標(biāo)。

3海洋經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展

海洋經(jīng)濟(jì)是開發(fā)利用海洋的各類海洋產(chǎn)業(yè)及相關(guān)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的總和,它的發(fā)展是一個(gè)不斷向前的過程,這個(gè)過程以獲取經(jīng)濟(jì)利益、滿足人類各項(xiàng)需求為目的,其必然伴隨著對(duì)海洋資源的開發(fā)利用、對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的污染破壞。綠色發(fā)展是建立在環(huán)境容量和資源承載力約束條件的基礎(chǔ)上,將生態(tài)環(huán)境保護(hù)作為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展重要支柱的一種新型發(fā)展模式[14],強(qiáng)調(diào)發(fā)展要低能耗、低排放、少污染、可持續(xù)。海洋經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展就是在獲取經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí),兼顧海洋資源的開發(fā)利用與海洋生態(tài)環(huán)境的保護(hù),在開發(fā)中保護(hù),在保護(hù)中開發(fā),保護(hù)是為了更好的開發(fā),最終實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展。2012年6月,聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展大會(huì)提出以發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)為主題,明確了全球經(jīng)濟(jì)向綠色轉(zhuǎn)型的發(fā)展方向,由此綠色經(jīng)濟(jì)和綠色發(fā)展成為全球廣泛共識(shí)[15]。近年來,江蘇、浙江、福建、廣東等省在海洋經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展方面進(jìn)行了一定的探索,相關(guān)報(bào)道見諸于綠色發(fā)展的內(nèi)涵、發(fā)展模式、政策制度、指標(biāo)體系、存在問題及對(duì)策建議等方面[14,16-18]。長(zhǎng)期以來,為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的最大化,海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展很大程度上屬于高消耗、高污染的粗放型發(fā)展模式,由此造成了漁業(yè)資源的大幅減少和海洋生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞。實(shí)施綠色發(fā)展必須強(qiáng)調(diào)海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)和海洋生態(tài)修復(fù)治理。

3.1海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)傳統(tǒng)的海洋漁業(yè)以海水養(yǎng)殖和捕撈為主。海水養(yǎng)殖主要集中在近岸和海島周邊海域,有圍塘養(yǎng)殖、筏式養(yǎng)殖、網(wǎng)箱(魚排)養(yǎng)殖等方式。圈灘圍塘養(yǎng)殖對(duì)沿海灘涂的自然岸線造成了很大破壞,筏式和網(wǎng)箱養(yǎng)殖中的不合理投餌和用藥對(duì)海洋環(huán)境造成污染,是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素之一[19]。漁業(yè)捕撈以近海捕撈為主,存在違規(guī)捕撈、過度捕撈、采用資源破壞型漁具進(jìn)行違法捕撈以及對(duì)“三無”漁船治理難度大等問題。走海洋經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展之路,必須實(shí)施海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí),由近岸養(yǎng)殖向深海遠(yuǎn)海養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變,由近海捕撈向遠(yuǎn)海遠(yuǎn)洋捕撈轉(zhuǎn)變,提高科技含量在養(yǎng)殖、捕撈中的比重,發(fā)展環(huán)境友好型海水養(yǎng)殖模式,發(fā)展遠(yuǎn)洋捕撈裝備、冷凍、海產(chǎn)品加工、物流、漁船補(bǔ)給等關(guān)鍵技術(shù)[20];實(shí)施增殖放流、用海養(yǎng)海、耕海牧漁,積極發(fā)展海洋牧場(chǎng);倡導(dǎo)漁民轉(zhuǎn)產(chǎn)轉(zhuǎn)業(yè),開發(fā)濱海、海島生態(tài)旅游,開辦漁家樂。

3.2海洋生態(tài)修復(fù)治理健康的海洋生態(tài)環(huán)境是實(shí)施海洋經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展的基礎(chǔ)和保障。2015年6月國(guó)家海洋局印發(fā)的《國(guó)家海洋局海洋生態(tài)文明建設(shè)實(shí)施方案》(2015-2020年)中指出要“加強(qiáng)海洋生態(tài)保護(hù)與修復(fù),體現(xiàn)生態(tài)保護(hù)與修復(fù)整治并重,既注重加強(qiáng)海洋生物多樣性保護(hù),又注重實(shí)施生態(tài)修復(fù)重大工程”,以“藍(lán)色海灣”“銀色海灘”“南紅北柳”“生態(tài)海島”為載體開展海洋生態(tài)環(huán)境治理修復(fù)?！八{(lán)色海灣”綜合治理工程著重利用污染防治、生態(tài)修復(fù)等多種手段改善污染嚴(yán)重的重點(diǎn)海灣和沿海城市毗鄰重點(diǎn)小海灣的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量?！般y色海灘”岸灘修復(fù)工程主要通過人工補(bǔ)砂、植被固沙、退養(yǎng)還灘(濕)等手段,修復(fù)受損岸灘,打造公眾親水岸線?！澳霞t北柳”濕地修復(fù)工程計(jì)劃通過在南方種植紅樹林,在北方種植檉柳、蘆葦、堿蓬,有效恢復(fù)濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)。“生態(tài)海島”保護(hù)修復(fù)工程將采取制定海島保護(hù)名錄、實(shí)施物種登記、開展整治修復(fù)等手段保護(hù)修復(fù)海島。

4海洋環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海洋生態(tài)文明建設(shè)

作為海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一種新的認(rèn)知理念和意識(shí)提升已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略,綠色發(fā)展強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式,注重海洋資源保護(hù)和生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理,是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的新型發(fā)展模式。海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)是認(rèn)知海洋環(huán)境現(xiàn)狀、保障海洋生態(tài)文明建設(shè)和海洋經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展的重要技術(shù)手段。

4.1在線監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)是海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、海洋資源開發(fā)利用和海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要技術(shù)保障。傳統(tǒng)的海洋監(jiān)測(cè)以網(wǎng)格化布點(diǎn)、船舶走航式監(jiān)測(cè)為主,已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代海洋發(fā)展的需要。區(qū)別于依靠船舶外出定點(diǎn)采樣、帶回陸上實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析測(cè)定的離線監(jiān)測(cè),在線監(jiān)測(cè)是指監(jiān)測(cè)載體(如,浮標(biāo))在遠(yuǎn)程指令控制下自動(dòng)開展現(xiàn)場(chǎng)采樣、現(xiàn)場(chǎng)分析測(cè)定,測(cè)定結(jié)果直接傳輸至岸站接收平臺(tái)的一種自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方式;在線監(jiān)測(cè)具有自動(dòng)、長(zhǎng)期、連續(xù)、實(shí)時(shí)收集海洋環(huán)境資料的能力,且不受惡劣海況的影響。我國(guó)的海洋浮標(biāo)在線監(jiān)測(cè)研究起步于20世紀(jì)60年代,但直到1996年完成了FZF2-2型海洋資料浮標(biāo)的技術(shù)改造,成功應(yīng)用了Inmarsat-C衛(wèi)星通信,才實(shí)現(xiàn)了浮標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)在線傳輸[21]。2002年初我國(guó)正式加入國(guó)際Argo計(jì)劃,并成立中國(guó)Argo實(shí)時(shí)資料中心,承擔(dān)中國(guó)Argo浮標(biāo)的布放、實(shí)時(shí)資料的接收和處理、資料質(zhì)量控制技術(shù)/方法的研究與開發(fā)等[22]。自2004年起,廈門市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站在廈門附近海域陸續(xù)投放了5臺(tái)海洋水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)浮標(biāo),成為國(guó)內(nèi)首批由海洋部門建設(shè)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2006年,羅續(xù)業(yè)等[23]提出了區(qū)域性海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法。近年來,山東、廣西、海南、浙江、廣東、河北等地先后開展了近岸海域水質(zhì)浮標(biāo)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)。海洋水質(zhì)浮標(biāo)、海洋水文氣象浮標(biāo)、波浪浮標(biāo)、潮位站(驗(yàn)潮井)、高頻地波雷達(dá)和Argo浮標(biāo)等構(gòu)成了當(dāng)前海洋環(huán)境在線監(jiān)測(cè)的主體,此外,還有潛標(biāo)、無人船、波浪滑翔器等輔助及新興在線監(jiān)測(cè)手段。

4.1.1海洋水質(zhì)浮標(biāo)由浮標(biāo)體及傳感器、供電及防護(hù)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、錨系和接收站等部分組成,監(jiān)測(cè)要素包括水溫、水深、鹽度、電導(dǎo)率、pH值、溶解氧及其飽和度、葉綠素、濁度、磷酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、碳?xì)浠衔锏?可自動(dòng)完成數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)及傳輸。浮標(biāo)上還可以加載風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、濕度、降水、光照度、紫外線等常規(guī)氣象參數(shù)。浙江省自于2011年正式啟動(dòng)“浙江省近岸海域浮標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)”項(xiàng)目,計(jì)劃在5年內(nèi)基本建成能覆蓋浙江省近岸海域海水增養(yǎng)殖區(qū)、海洋保護(hù)區(qū)、赤潮高發(fā)區(qū)、濱海旅游區(qū)以及海洋生態(tài)敏感區(qū)等區(qū)域的海洋水質(zhì)浮標(biāo)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),以獲取常規(guī)水文、氣象、水質(zhì)(含營(yíng)養(yǎng)鹽)、海洋生物(葉綠素a)以及油類等參數(shù)數(shù)據(jù),為海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)和防災(zāi)減災(zāi)提供決策支撐,為社會(huì)公眾提供海洋生態(tài)環(huán)境狀況實(shí)時(shí)信息服務(wù),為節(jié)能減排提供環(huán)境基礎(chǔ)資料[24]。截至2015年12月全省(含寧波市)已完成17套海洋水質(zhì)浮標(biāo)系統(tǒng)建設(shè),并實(shí)現(xiàn)了所有浮標(biāo)監(jiān)測(cè)參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)傳輸、接收、存儲(chǔ)和顯示[24];預(yù)計(jì)至2016年12月將完成全部計(jì)劃中的18套海洋水質(zhì)浮標(biāo)系統(tǒng)建設(shè)。

4.1.2海洋水文氣象浮標(biāo)、波浪浮標(biāo)、潮位站(驗(yàn)潮井)和高頻地波雷達(dá)海洋水文氣象浮標(biāo)通常是指直徑大于或等于10m,能夠全天候、連續(xù)、自動(dòng)采集和傳輸海上水文氣象資料的圓盤形浮標(biāo),由浮體、各類傳感器、通信、錨系和岸站接收裝置組成。主要觀測(cè)海洋水文氣象和水動(dòng)力參數(shù),包括:風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、降水、濕度、能見度、水溫、鹽度、葉綠素、濁度、波浪和海流等。波浪浮標(biāo)是專用于對(duì)海面波浪的高度、波浪周期及波浪傳播方向等要素進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)的小型浮標(biāo),直徑通常在1m以下。潮位站(驗(yàn)潮井)由驗(yàn)潮儀、井外水尺、井內(nèi)水尺系統(tǒng)、基本水準(zhǔn)點(diǎn)、校核水準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)站潮高基準(zhǔn)面(水尺零點(diǎn))等組成[25],主要用于海水潮位觀測(cè),潮位觀測(cè)數(shù)據(jù)是警戒潮位劃定和防災(zāi)減災(zāi)的重要技術(shù)支撐數(shù)據(jù)。高頻地波雷達(dá)(HFGWR),即高頻表面波雷達(dá)(HFsurfacewaveradar),是一類利用短波(3~30MHz)電磁波沿海面繞射傳播特性而工作的雷達(dá)。主要由天線和饋線、發(fā)射分機(jī)、信號(hào)分機(jī)和終端分機(jī)4個(gè)部分組成,利用垂直極化的高頻電磁波沿導(dǎo)電海水表面的繞射傳播時(shí)能量衰減較小的特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境狀態(tài)和海上移動(dòng)目標(biāo)超視距的監(jiān)測(cè)與探測(cè)定位[26-27],能夠探測(cè)到300km外的目標(biāo)。高頻地波雷達(dá)常成對(duì)使用(如,浙江舟山的朱家尖、嵊山兩站和福建的龍海、東山兩站),可以全天候超視距監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境(風(fēng)、浪、流)和海上移動(dòng)目標(biāo)(艦、船)。以上兩類浮標(biāo)、潮位站(驗(yàn)潮井)和高頻地波雷達(dá)主要由國(guó)家海洋局負(fù)責(zé)建設(shè)和管理,分布于北海、東海和南海三大海區(qū)。據(jù)調(diào)查,水文氣象浮標(biāo)、波浪浮標(biāo)、潮位站(驗(yàn)潮井)、地波雷達(dá)等在浙江管轄海域均有投放和建設(shè),可實(shí)現(xiàn)間隔1h的數(shù)據(jù)采集傳輸,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可用于海洋環(huán)境預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)(如臺(tái)風(fēng)、海嘯預(yù)警報(bào))、海上交通、海洋工程、海洋調(diào)查及海洋環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等。沿海風(fēng)暴潮監(jiān)測(cè)主要靠沿岸的驗(yàn)潮井進(jìn)行,連續(xù)長(zhǎng)期和準(zhǔn)確的潮位資料對(duì)提高風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)起到了極其重要的作用。高頻地波雷達(dá)對(duì)海流的探測(cè)已達(dá)到常規(guī)業(yè)務(wù)化觀測(cè)水平,但對(duì)海浪、風(fēng)參數(shù)的探測(cè)還有待突破[26-27]。

4.1.3Argo浮標(biāo)Argo剖面浮標(biāo)又稱自持式剖面自動(dòng)循環(huán)探測(cè)儀,是一種對(duì)海洋次表層溫度、鹽度進(jìn)行剖面測(cè)量的循環(huán)探測(cè)浮標(biāo)。布放后會(huì)自動(dòng)潛入2000m深處,隨海流保持中性漂浮,到達(dá)預(yù)定時(shí)間后自動(dòng)上浮,在攀升過程進(jìn)行溫度、鹽度剖面測(cè)量;到達(dá)水面后會(huì)再次下潛,進(jìn)行下一個(gè)攀升循環(huán)測(cè)量。Argo浮標(biāo)主要應(yīng)用于ARGO(arrayforreal-timegeostrophicoceanography)全球海洋觀測(cè)試驗(yàn)項(xiàng)目,計(jì)劃在全球海洋中每隔3個(gè)經(jīng)緯度投放一個(gè)浮標(biāo),總共約為3000個(gè),每年可提供10萬個(gè)溫度/鹽度(T/S)剖面和參考層速度[28],主要采用Argos衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行浮標(biāo)定位和數(shù)據(jù)傳輸。目的在于快速、準(zhǔn)確、大范圍收集全球海洋上層的海水溫度、鹽度剖面資料,以提高氣候預(yù)報(bào)的精度和有效防御全球日益嚴(yán)重的氣候?yàn)?zāi)害。2002年初我國(guó)正式加入國(guó)際Argo計(jì)劃,截至2015年年底,我國(guó)Argo計(jì)劃已在太平洋、印度洋和地中海等海域布放了353個(gè)剖面浮標(biāo),已獲取累計(jì)38000余條溫度、鹽度剖面資料[29]。Argo浮標(biāo)資料已經(jīng)在臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮、海洋環(huán)流、中尺度渦、湍流、海水熱鹽儲(chǔ)量與輸送、大洋水團(tuán)以及海洋天氣/氣候業(yè)務(wù)化預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等方面發(fā)揮了巨大作用。

4.2海洋遙感監(jiān)測(cè)遙感即遙遠(yuǎn)感知,是在不直接接觸的情況下,對(duì)目標(biāo)或自然現(xiàn)象遠(yuǎn)距離探測(cè)和感知的一種技術(shù),通常利用電磁波獲取物體的信息[30]。常用的遙感監(jiān)測(cè)有航空遙感和航天遙感。航空遙感主要利用飛機(jī)(載人機(jī)/無人機(jī))、熱氣球、飛艇等搭載特定傳感器開展有目的的監(jiān)測(cè)。航天遙感主要是利用航空飛機(jī)、衛(wèi)星等搭載一定數(shù)量的傳感器開展短期或長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。目前用于海洋遙感的國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星主要有“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星(FY-1、FY-2、FY-3)和海洋系列衛(wèi)星(HY-1、HY-2、HY-3)。FY系列衛(wèi)星在海洋領(lǐng)域主要應(yīng)用于海洋天氣預(yù)報(bào)和臺(tái)風(fēng)、海嘯、風(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警。HY系列衛(wèi)星目前在軌運(yùn)行的有HY-1B、HY-2A和HY-3高分衛(wèi)星。HY-1B為海洋水色衛(wèi)星,于2007年4月11日發(fā)射,目前已經(jīng)在軌運(yùn)行超過7年,以可見光、紅外探測(cè)水色水溫為主,重點(diǎn)滿足赤潮、漁場(chǎng)、海冰和海溫的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)需求。HY-2A為海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星,于2011年8月16日發(fā)射,目前在軌運(yùn)行,以主動(dòng)微波探測(cè)全天候獲取海面風(fēng)場(chǎng)、海面高度和海溫為主,滿足海洋資源探測(cè)、海洋動(dòng)力環(huán)境預(yù)報(bào)、海洋災(zāi)害預(yù)警報(bào)和國(guó)家安全保障系統(tǒng)的需求。HY-3為海洋監(jiān)視監(jiān)測(cè)衛(wèi)星,于2016年8月10日發(fā)射成功,是我國(guó)首顆C頻段全極化合成孔徑雷達(dá)(SAR)衛(wèi)星,具有全天時(shí)、全天候?qū)Φ赜^測(cè)能力,分辨力可達(dá)1m,以探測(cè)海面目標(biāo)為主,滿足海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋目標(biāo)監(jiān)視、海域使用管理、海洋權(quán)益維護(hù)和防災(zāi)減災(zāi)等多方面全天時(shí)、全天候、近實(shí)時(shí)監(jiān)視監(jiān)測(cè)需求。

5展望立足

“十三五”海洋環(huán)保和海洋生態(tài)文明建設(shè)需要,推進(jìn)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)由走航監(jiān)測(cè)為主向走航監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)立體監(jiān)測(cè)相結(jié)合的轉(zhuǎn)變,提升在線、遙感等技術(shù)在業(yè)務(wù)化監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用[3]。(1)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)整合現(xiàn)有在線監(jiān)測(cè)和遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng),推進(jìn)岸(島)海天(空)全方位立體化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。為切實(shí)落實(shí)海洋生態(tài)文明建設(shè),推動(dòng)綠色發(fā)展,未來可以:以岸(島)基、?；?、天(空)基組網(wǎng)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ),構(gòu)建國(guó)家海洋環(huán)境實(shí)時(shí)在線監(jiān)控系統(tǒng)。岸(島)基在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),在沿岸、海島建設(shè)高頻地波雷達(dá)站,開展海面風(fēng)、浪、流等海洋動(dòng)力監(jiān)測(cè)觀測(cè);在陸源入海排污口、江河入?？凇⒑u入海排污口、重點(diǎn)港灣、碼頭附近區(qū)域建設(shè)岸基站(房)、潮位站(驗(yàn)潮井),開展海洋環(huán)境污染狀況在線監(jiān)測(cè)和潮位監(jiān)測(cè)。?；诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng),在近岸/近海濱海旅游區(qū)、海水增養(yǎng)殖區(qū)、海洋保護(hù)區(qū)、赤潮高發(fā)區(qū)、重大海洋工程區(qū)等海洋生態(tài)敏感區(qū)建設(shè)樁基站、魚排站、水質(zhì)浮標(biāo)、波浪浮標(biāo)、水文氣象浮標(biāo),在遠(yuǎn)海海域建設(shè)波浪浮標(biāo)、水文氣象浮標(biāo)、大型海洋綜合觀測(cè)平臺(tái),結(jié)合海洋綜合觀測(cè)調(diào)查船、志愿觀測(cè)船、無人船等走航式監(jiān)測(cè),開展海洋水文、氣象、水質(zhì)、生物、生態(tài)和海洋動(dòng)力等環(huán)境狀況監(jiān)測(cè)觀測(cè),開展赤潮、溢油、臺(tái)風(fēng)、海嘯、風(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi);借助潛標(biāo)、Argo浮標(biāo)、拖曳式浮標(biāo)、波浪滑翔器等載體開展海水表層以下水體分層要素監(jiān)測(cè)。建設(shè)近岸海底觀測(cè)網(wǎng),通過設(shè)置一定的海底節(jié)點(diǎn),將觀測(cè)儀器置于海底,通過光/電纜連接網(wǎng)絡(luò),向各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)供能、并收集信息,實(shí)現(xiàn)海面與海底的觀測(cè)視角“從上向下看”到“從下往上看”模式的轉(zhuǎn)變,隨時(shí)了解海底生物及環(huán)境狀況[31]。天(空)基在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),以航空飛機(jī)、航天飛機(jī)、遙感衛(wèi)星為主,以無人機(jī)、熱氣球、飛艇等為輔開展海洋環(huán)境大面監(jiān)測(cè)觀測(cè),開展大洋海流、湍流、中尺度渦等科學(xué)研究,開展臺(tái)風(fēng)、海嘯、海冰、風(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)。構(gòu)建“岸-海-島”“天空-海面-海底”“點(diǎn)-線-面-層”立體化、全方位、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。(2)推進(jìn)在線監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及配套服務(wù)建設(shè)。推進(jìn)海水水質(zhì)多參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),開展傳感器及水下監(jiān)測(cè)設(shè)備防腐、防污、防海生物附著等關(guān)鍵技術(shù)研究,開展以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的浮標(biāo)、岸站、船測(cè)、遙感等多源數(shù)據(jù)采集、加密、傳輸技術(shù)及數(shù)據(jù)質(zhì)量控制研究。加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備維護(hù)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè),建立在線監(jiān)測(cè)配套服務(wù)準(zhǔn)入制度,鼓勵(lì)社會(huì)力量共同參與。

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作者：趙聰蛟1,2,趙斌2,周燕3,4 單位：1.浙江省海洋監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心;2.復(fù)旦大學(xué)生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;3.浙江省水產(chǎn)技術(shù)推廣總站;4.浙江省海洋科學(xué)院