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摘要:隨著海洋強國戰(zhàn)略的全面實施,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)上升為國家戰(zhàn)略,綠色發(fā)展強調(diào)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)海洋經(jīng)濟發(fā)展方式,注重海洋資源保護和生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理,是實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、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)測是認知海洋環(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,重點論述了當前以海洋水質(zhì)浮標、海洋水文氣象浮標、波浪浮標、潮位站(驗潮井)、高頻地波雷達、Argo浮標等為主的海洋環(huán)境在線監(jiān)測和海洋遙感監(jiān)測技術(shù)手段。從構(gòu)建“岸-海-島”“天空-海面-海底”“點-線-面-層”立體化、全方位、實時監(jiān)測系統(tǒng),推進在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及配套服務(wù)建設(shè)等方面進行了展望。
關(guān)鍵詞:海洋生態(tài)文明;綠色發(fā)展;在線監(jiān)測;海洋浮標;海洋遙感
1引言
我國沿海海域面積只占全國陸域總面積的13%,但卻貢獻了60%的GDP[1]。海洋通過海水養(yǎng)殖、漁業(yè)捕撈、港口航運、濱海旅游、石油礦藏、潮汐風電、海洋藥物等多種方式為我國的經(jīng)濟社會發(fā)展做出了巨大貢獻。然而隨著經(jīng)濟的快速發(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)境污染狀況日趨嚴重,海水富營養(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重威脅。十八大把“生態(tài)文明建設(shè)”納入中國特色社會主義事業(yè)“五位一體”的總布局,指出要“保護海洋生態(tài)環(huán)境”“建設(shè)海洋強國”。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)海洋強國的重要意識保障。海洋經(jīng)濟又被稱為“藍色經(jīng)濟”,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提出的指導(dǎo)我國“十三五”時期發(fā)展甚至是更為長遠發(fā)展的新型發(fā)展模式。海洋經(jīng)濟的綠色發(fā)展是建立在關(guān)心海洋、認知海洋的基礎(chǔ)之上的,海洋環(huán)境監(jiān)測是認知海洋的重要技術(shù)手段。隨著海洋強國戰(zhàn)略的全面實施,海洋生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展模式的深入推進,“水清、岸綠、灘凈、灣美、島麗”的健康美麗海洋建設(shè)目標,需要進一步細化落實到海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布局[3],需要不斷拓展包括在線監(jiān)測在內(nèi)的海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測業(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)文明時代,人類的社會生產(chǎn)力得到了巨大的發(fā)展,科技進步神速。人類在利用生產(chǎn)力和科技實力肆意改造大自然的同時,也受到了大自然的懲罰。這使得生態(tài)文明成為人類社會發(fā)展進步的必然選擇,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自然為基礎(chǔ),以實現(xiàn)人與人、人與自然、人與社會的和諧共生為目的,以建立可持續(xù)生產(chǎn)和消費為內(nèi)容,強調(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)濟發(fā)展和環(huán)境保護的一種意識形態(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)律為準則,以可持續(xù)發(fā)展為目標的海洋開發(fā)、利用、保護等理念和活動方式,實現(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)濟發(fā)展應(yīng)以維護海洋生態(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)促進海洋經(jīng)濟的更大發(fā)展[8],即采取不同政策和市場手段調(diào)節(jié)不同空間和時間的人類(陸-海、海-海、當代與下一代)公平正義地共享海洋資源環(huán)境[9],實現(xiàn)海洋資源開發(fā)利用與海洋環(huán)境保護的協(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、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^海洋自然保護區(qū)、海洋特別保護區(qū)、海洋公園、海洋風景名勝區(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)兩大載體進行介紹。2.2.1海洋生態(tài)文明示范區(qū)(試驗區(qū))示范區(qū)即先行先試、引領(lǐng)示范。2012年2月國家海洋局下發(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》,推動海洋生態(tài)文明建設(shè)進入一個新階段。2013年2月和2015年12月,國家海洋局公布了兩批24個國家級海洋生態(tài)文明建設(shè)示范區(qū)名單[11]。2016年8月,中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于設(shè)立統(tǒng)一規(guī)范的國家生態(tài)文明試驗區(qū)的意見》和《國家生態(tài)文明試驗區(qū)(福建)實施方案》指出目前僅在福建、江西、貴州3省開展試驗區(qū)試點,并且下發(fā)了福建方案。通過實驗探索,到2020年,試驗區(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,實現(xiàn)經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護雙贏,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,國內(nèi)相關(guān)報道僅見于海洋生態(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,劃定對維護國家和區(qū)域生態(tài)安全及經(jīng)濟社會可持續(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)并實施嚴格保護,旨在為區(qū)域海洋生態(tài)保護與生態(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,實現(xiàn)人口、經(jīng)濟、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)害危險性”3個方面建立了渤海生態(tài)紅線劃定指標體系。曾江寧等[12]對中國海洋保護區(qū)進行了系統(tǒng)研究,指出了從海洋保護區(qū)走向海洋生態(tài)紅線區(qū)的必然性,同時認為海洋生態(tài)紅線區(qū)劃指標體系可以參照海洋保護區(qū)績效評估、保護區(qū)選劃與評估指標。
3海洋經(jīng)濟綠色發(fā)展
海洋經(jīng)濟是開發(fā)利用海洋的各類海洋產(chǎn)業(yè)及相關(guān)經(jīng)濟活動的總和,它的發(fā)展是一個不斷向前的過程,這個過程以獲取經(jīng)濟利益、滿足人類各項需求為目的,其必然伴隨著對海洋資源的開發(fā)利用、對海洋生態(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)境保護作為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展重要支柱的一種新型發(fā)展模式[14],強調(diào)發(fā)展要低能耗、低排放、少污染、可持續(xù)。海洋經(jīng)濟綠色發(fā)展就是在獲取經(jīng)濟利益的同時,兼顧海洋資源的開發(fā)利用與海洋生態(tài)環(huán)境的保護,在開發(fā)中保護,在保護中開發(fā),保護是為了更好的開發(fā),最終實現(xiàn)資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會協(xié)調(diào)發(fā)展。2012年6月,聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展大會提出以發(fā)展綠色經(jīng)濟為主題,明確了全球經(jīng)濟向綠色轉(zhuǎn)型的發(fā)展方向,由此綠色經(jīng)濟和綠色發(fā)展成為全球廣泛共識[15]。近年來,江蘇、浙江、福建、廣東等省在海洋經(jīng)濟綠色發(fā)展方面進行了一定的探索,相關(guān)報道見諸于綠色發(fā)展的內(nèi)涵、發(fā)展模式、政策制度、指標體系、存在問題及對策建議等方面[14,16-18]。長期以來,為了實現(xiàn)經(jīng)濟利益的最大化,海洋經(jīng)濟的發(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)境的嚴重破壞。實施綠色發(fā)展必須強調(diào)海洋漁業(yè)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級和海洋生態(tài)修復(fù)治理。
3.1海洋漁業(yè)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級傳統(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海洋環(huán)境造成污染,是水體富營養(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行違法捕撈以及對“三無”漁船治理難度大等問題。走海洋經(jīng)濟綠色發(fā)展之路,必須實施海洋漁業(yè)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級,由近岸養(yǎng)殖向深海遠海養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變,由近海捕撈向遠海遠洋捕撈轉(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)展遠洋捕撈裝備、冷凍、海產(chǎn)品加工、物流、漁船補給等關(guān)鍵技術(shù)[20];實施增殖放流、用海養(yǎng)海、耕海牧漁,積極發(fā)展海洋牧場;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)境是實施海洋經(jīng)濟綠色發(fā)展的基礎(chǔ)和保障。2015年6月國家海洋局印發(fā)的《國家海洋局海洋生態(tài)文明建設(shè)實施方案》(2015-2020年)中指出要“加強海洋生態(tài)保護與修復(fù),體現(xiàn)生態(tài)保護與修復(fù)整治并重,既注重加強海洋生物多樣性保護,又注重實施生態(tài)修復(fù)重大工程”,以“藍色海灣”“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{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重的重點海灣和沿海城市毗鄰重點小海灣的生態(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)?!吧鷳B(tài)海島”保護修復(fù)工程將采取制定海島保護名錄、實施物種登記、開展整治修復(fù)等手段保護修復(fù)海島。
4海洋環(huán)境實時監(jiān)測海洋生態(tài)文明建設(shè)
作為海洋經(jīng)濟發(fā)展的一種新的認知理念和意識提升已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略,綠色發(fā)展強調(diào)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)海洋經(jīng)濟發(fā)展方式,注重海洋資源保護和生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理,是實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、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)測是認知海洋環(huán)境現(xiàn)狀、保障海洋生態(tài)文明建設(shè)和海洋經(jīng)濟綠色發(fā)展的重要技術(shù)手段。
4.1在線監(jiān)測海洋環(huán)境監(jiān)測是海洋經(jīng)濟發(fā)展、海洋資源開發(fā)利用和海洋生態(tài)環(huán)境保護的重要技術(shù)保障。傳統(tǒng)的海洋監(jiān)測以網(wǎng)格化布點、船舶走航式監(jiān)測為主,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采樣、帶回陸上實驗室進行分析測定的離線監(jiān)測,在線監(jiān)測是指監(jiān)測載體(如,浮標)在遠程指令控制下自動開展現(xiàn)場采樣、現(xiàn)場分析測定,測定結(jié)果直接傳輸至岸站接收平臺的一種自動化監(jiān)測方式;在線監(jiān)測具有自動、長期、連續(xù)、實時收集海洋環(huán)境資料的能力,且不受惡劣海況的影響。我國的海洋浮標在線監(jiān)測研究起步于20世紀60年代,但直到1996年完成了FZF2-2型海洋資料浮標的技術(shù)改造,成功應(yīng)用了Inmarsat-C衛(wèi)星通信,才實現(xiàn)了浮標監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時在線傳輸[21]。2002年初我國正式加入國際Argo計劃,并成立中國Argo實時資料中心,承擔中國Argo浮標的布放、實時資料的接收和處理、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)測站在廈門附近海域陸續(xù)投放了5臺海洋水質(zhì)在線監(jiān)測浮標,成為國內(nèi)首批由海洋部門建設(shè)的在線監(jiān)測系統(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)測系統(tǒng)的設(shè)計原則和設(shè)計方法。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)浮標在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)。海洋水質(zhì)浮標、海洋水文氣象浮標、波浪浮標、潮位站(驗潮井)、高頻地波雷達和Argo浮標等構(gòu)成了當前海洋環(huán)境在線監(jiān)測的主體,此外,還有潛標、無人船、波浪滑翔器等輔助及新興在線監(jiān)測手段。
4.1.1海洋水質(zhì)浮標由浮標體及傳感器、供電及防護系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、錨系和接收站等部分組成,監(jiān)測要素包括水溫、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、碳氫化合物等,可自動完成數(shù)據(jù)實時采集、處理、存儲及傳輸。浮標上還可以加載風向、風速、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“浙江省近岸海域浮標實時監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)”項目,計劃在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)浮標在線監(jiān)測系統(tǒng),以獲取常規(guī)水文、氣象、水質(zhì)(含營養(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)境保護和防災(zāi)減災(zāi)提供決策支撐,為社會公眾提供海洋生態(tài)環(huán)境狀況實時信息服務(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)浮標系統(tǒng)建設(shè),并實現(xiàn)了所有浮標監(jiān)測參數(shù)的在線監(jiān)測、實時傳輸、接收、存儲和顯示[24];預(yù)計至2016年12月將完成全部計劃中的18套海洋水質(zhì)浮標系統(tǒng)建設(shè)。
4.1.2海洋水文氣象浮標、波浪浮標、潮位站(驗潮井)和高頻地波雷達海洋水文氣象浮標通常是指直徑大于或等于10m,能夠全天候、連續(xù)、自動采集和傳輸海上水文氣象資料的圓盤形浮標,由浮體、各類傳感器、通信、錨系和岸站接收裝置組成。主要觀測海洋水文氣象和水動力參數(shù),包括:風速、風向、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。波浪浮標是專用于對海面波浪的高度、波浪周期及波浪傳播方向等要素進行自動觀測的小型浮標,直徑通常在1m以下。潮位站(驗潮井)由驗潮儀、井外水尺、井內(nèi)水尺系統(tǒng)、基本水準點、校核水準點和測站潮高基準面(水尺零點)等組成[25],主要用于海水潮位觀測,潮位觀測數(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(HFGWR),即高頻表面波雷達(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。主要由天線和饋線、發(fā)射分機、信號分機和終端分機4個部分組成,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能量衰減較小的特性,實現(xiàn)對海洋環(huán)境狀態(tài)和海上移動目標超視距的監(jiān)測與探測定位[26-27],能夠探測到300km外的目標。高頻地波雷達常成對使用(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)測海洋環(huán)境(風、浪、流)和海上移動目標(艦、船)。以上兩類浮標、潮位站(驗潮井)和高頻地波雷達主要由國家海洋局負責建設(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、波浪浮標、潮位站(驗潮井)、地波雷達等在浙江管轄海域均有投放和建設(shè),可實現(xiàn)間隔1h的數(shù)據(jù)采集傳輸,監(jiān)測數(shù)據(jù)可用于海洋環(huán)境預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)(如臺風、海嘯預(yù)警報)、海上交通、海洋工程、海洋調(diào)查及海洋環(huán)境污染監(jiān)測等。沿海風暴潮監(jiān)測主要靠沿岸的驗潮井進行,連續(xù)長期和準確的潮位資料對提高風暴潮預(yù)報起到了極其重要的作用。高頻地波雷達對海流的探測已達到常規(guī)業(yè)務(wù)化觀測水平,但對海浪、風參數(shù)的探測還有待突破[26-27]。
4.1.3Argo浮標Argo剖面浮標又稱自持式剖面自動循環(huán)探測儀,是一種對海洋次表層溫度、鹽度進行剖面測量的循環(huán)探測浮標。布放后會自動潛入2000m深處,隨海流保持中性漂浮,到達預(yù)定時間后自動上浮,在攀升過程進行溫度、鹽度剖面測量;到達水面后會再次下潛,進行下一個攀升循環(huán)測量。Argo浮標主要應(yīng)用于ARGO(arrayforreal-timegeostrophicoceanography)全球海洋觀測試驗項目,計劃在全球海洋中每隔3個經(jīng)緯度投放一個浮標,總共約為3000個,每年可提供10萬個溫度/鹽度(T/S)剖面和參考層速度[28],主要采用Argos衛(wèi)星系統(tǒng)進行浮標定位和數(shù)據(jù)傳輸。目的在于快速、準確、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)報的精度和有效防御全球日益嚴重的氣候災(zāi)害。2002年初我國正式加入國際Argo計劃,截至2015年年底,我國Argo計劃已在太平洋、印度洋和地中海等海域布放了353個剖面浮標,已獲取累計38000余條溫度、鹽度剖面資料[29]。Argo浮標資料已經(jīng)在臺風、風暴潮、海洋環(huán)流、中尺度渦、湍流、海水熱鹽儲量與輸送、大洋水團以及海洋天氣/氣候業(yè)務(wù)化預(yù)測預(yù)報等方面發(fā)揮了巨大作用。
4.2海洋遙感監(jiān)測遙感即遙遠感知,是在不直接接觸的情況下,對目標或自然現(xiàn)象遠距離探測和感知的一種技術(shù),通常利用電磁波獲取物體的信息[30]。常用的遙感監(jiān)測有航空遙感和航天遙感。航空遙感主要利用飛機(載人機/無人機)、熱氣球、飛艇等搭載特定傳感器開展有目的的監(jiān)測。航天遙感主要是利用航空飛機、衛(wèi)星等搭載一定數(shù)量的傳感器開展短期或長期監(jiān)測。目前用于海洋遙感的國產(chǎn)衛(wèi)星主要有“風云”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)報和臺風、海嘯、風暴潮等海洋災(zāi)害的監(jiān)測、預(yù)報預(yù)警。HY系列衛(wèi)星目前在軌運行的有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)在軌運行超過7年,以可見光、紅外探測水色水溫為主,重點滿足赤潮、漁場、海冰和海溫的監(jiān)測和預(yù)測預(yù)報需求。HY-2A為海洋動力環(huán)境衛(wèi)星,于2011年8月16日發(fā)射,目前在軌運行,以主動微波探測全天候獲取海面風場、海面高度和海溫為主,滿足海洋資源探測、海洋動力環(huán)境預(yù)報、海洋災(zāi)害預(yù)警報和國家安全保障系統(tǒng)的需求。HY-3為海洋監(jiān)視監(jiān)測衛(wèi)星,于2016年8月10日發(fā)射成功,是我國首顆C頻段全極化合成孔徑雷達(SAR)衛(wèi)星,具有全天時、全天候?qū)Φ赜^測能力,分辨力可達1m,以探測海面目標為主,滿足海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋目標監(jiān)視、海域使用管理、海洋權(quán)益維護和防災(zāi)減災(zāi)等多方面全天時、全天候、近實時監(jiān)視監(jiān)測需求。
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,推進海洋環(huán)境監(jiān)測由走航監(jiān)測為主向走航監(jiān)測與實時立體監(jiān)測相結(jié)合的轉(zhuǎn)變,提升在線、遙感等技術(shù)在業(yè)務(wù)化監(jiān)測中的運用[3]。(1)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)整合現(xiàn)有在線監(jiān)測和遙感監(jiān)測系統(tǒng),推進岸(島)海天(空)全方位立體化實時監(jiān)測觀測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。為切實落實海洋生態(tài)文明建設(shè),推動綠色發(fā)展,未來可以:以岸(島)基、?;?、天(空)基組網(wǎng)監(jiān)測為基礎(chǔ),構(gòu)建國家海洋環(huán)境實時在線監(jiān)控系統(tǒng)。岸(島)基在線監(jiān)測系統(tǒng),在沿岸、海島建設(shè)高頻地波雷達站,開展海面風、浪、流等海洋動力監(jiān)測觀測;在陸源入海排污口、江河入??凇⒑u入海排污口、重點港灣、碼頭附近區(qū)域建設(shè)岸基站(房)、潮位站(驗潮井),開展海洋環(huán)境污染狀況在線監(jiān)測和潮位監(jiān)測。海基在線監(jiān)測系統(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、波浪浮標、水文氣象浮標,在遠海海域建設(shè)波浪浮標、水文氣象浮標、大型海洋綜合觀測平臺,結(jié)合海洋綜合觀測調(diào)查船、志愿觀測船、無人船等走航式監(jiān)測,開展海洋水文、氣象、水質(zhì)、生物、生態(tài)和海洋動力等環(huán)境狀況監(jiān)測觀測,開展赤潮、溢油、臺風、海嘯、風暴潮等海洋災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報和防災(zāi)減災(zāi);借助潛標、Argo浮標、拖曳式浮標、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。建設(shè)近岸海底觀測網(wǎng),通過設(shè)置一定的海底節(jié)點,將觀測儀器置于海底,通過光/電纜連接網(wǎng)絡(luò),向各個觀測點供能、并收集信息,實現(xiàn)海面與海底的觀測視角“從上向下看”到“從下往上看”模式的轉(zhuǎn)變,隨時了解海底生物及環(huán)境狀況[31]。天(空)基在線監(jiān)測系統(tǒng),以航空飛機、航天飛機、遙感衛(wèi)星為主,以無人機、熱氣球、飛艇等為輔開展海洋環(huán)境大面監(jiān)測觀測,開展大洋海流、湍流、中尺度渦等科學研究,開展臺風、海嘯、海冰、風暴潮等海洋災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報和防災(zāi)減災(zāi)。構(gòu)建“岸-海-島”“天空-海面-海底”“點-線-面-層”立體化、全方位、實時監(jiān)測系統(tǒng)。(2)推進在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及配套服務(wù)建設(shè)。推進海水水質(zhì)多參數(shù)監(jiān)測傳感器國產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),開展傳感器及水下監(jiān)測設(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、岸站、船測、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。加強在線監(jiān)測儀器設(shè)備維護技術(shù)隊伍建設(shè),建立在線監(jiān)測配套服務(wù)準入制度,鼓勵社會力量共同參與。
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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)測預(yù)報中心;2.復(fù)旦大學生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點實驗室;3.浙江省水產(chǎn)技術(shù)推廣總站;4.浙江省海洋科學院
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