趙聰蛟，趙斌，周燕

(1.浙江省海洋監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心 杭州 310007； 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 上海 200438；3.浙江省水產(chǎn)技術(shù)推廣總站 杭州 310012； 4.浙江省海洋科學(xué)院 杭州 310012)

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基于海洋生態(tài)文明及綠色發(fā)展的海洋環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

趙聰蛟1,2，趙斌2，周燕3,4

(1.浙江省海洋監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心 杭州 310007； 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 上海 200438；3.浙江省水產(chǎn)技術(shù)推廣總站 杭州 310012； 4.浙江省海洋科學(xué)院 杭州 310012)

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。

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(guò)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(shù)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(niǎo)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

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]。可以通過(guò)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(lái)開(kāi)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(kāi)展“海洋生態(tài)文明示范區(qū)”建設(shè)工作的意見(jiàn)》，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(jiàn)》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(kāi)展試驗(yàn)區(qū)試點(diǎn)，并且下發(fā)了福建方案。通過(guò)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)

熔化燃燒系統(tǒng)設(shè)備包括豎爐、保溫爐、上下溜槽、撇渣槽及中間包(如圖1)。SCR4500連鑄連軋生產(chǎn)線熔化燃燒系統(tǒng)是以天然氣為燃料，采用預(yù)混型燃燒系統(tǒng)，由鼓風(fēng)機(jī)向此系統(tǒng)輸送助燃空氣，混合成適當(dāng)比例的空氣與燃料，通過(guò)系統(tǒng)各設(shè)備上燃燒噴槍噴入，實(shí)現(xiàn)銅原料的熔化處理及保溫作用，使銅液達(dá)到澆鑄要求。其系統(tǒng)由燃料及助燃空氣系統(tǒng)、混合燃燒系統(tǒng)、CO 分析儀系統(tǒng)、PLC可編程控制器系統(tǒng)組成。

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(jiàn)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(kāi)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(kāi)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(guò)程，這個(gè)過(guò)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(kāi)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(kāi)發(fā)利用與海洋生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，在開(kāi)發(fā)中保護(hù)，在保護(hù)中開(kāi)發(fā)，保護(hù)是為了更好的開(kāi)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(lái)，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(jiàn)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(wèn)題及對(duì)策建議等方面[14,16-18]。長(zhǎng)期以來(lái)，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(yú)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(guò)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(wú)”漁船治理難度大等問(wèn)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(kāi)發(fā)濱海、海島生態(tài)旅游，開(kāi)辦漁家樂(lè)。

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(kāi)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(guò)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(guò)在南方種植紅樹(shù)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(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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)等[22]。自2004年起，廈門(mén)市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站在廈門(mén)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(mén)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(lái)，山東、廣西、海南、浙江、廣東、河北等地先后開(kāi)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(wú)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?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10 m，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(pán)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(jiàn)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1 m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)(HF surface wave radar)，是一類利用短波(3～30 MHz)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300 km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1 h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]。

4.1.3 Argo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2 000 m 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(guò)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(array for real-time geostrophic oceanography)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3 000 個(gè)，每年可提供10 萬(wàn)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)38 000 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(wú)人機(jī))、熱氣球、飛艇等搭載特定傳感器開(kāi)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(kāi)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(guò)7年，以可見(jiàn)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)1 m，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(lái)可以：以岸(島)基、海基、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(kāi)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、江河入海口、海島入海排污口、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(kāi)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(yú)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(wú)人船等走航式監(jiān)測(cè)，開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guò)設(shè)置一定的海底節(jié)點(diǎn)，將觀測(cè)儀器置于海底，通過(guò)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(wú)人機(jī)、熱氣球、飛艇等為輔開(kāi)展海洋環(huán)境大面監(jiān)測(cè)觀測(cè)，開(kāi)展大洋海流、湍流、中尺度渦等科學(xué)研究，開(kāi)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(kāi)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(kāi)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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Marine Ecological Civilization,Green Development and Real-time Monitoring of Marine Environment

ZHAO Congjiao1,2,ZHAO Bin2,ZHOU Yan3,4

(1.Marine Monitoring & Forecasting Center of Zhejiang Province,Hangzhou 310007,China；2.Ministry of Education Key Laboratory for Biodiversity Science and Ecological Engineering,Fudan University,Shanghai 200438,China；3.Zhejiang Fisheries Technical Extension Center,Hangzhou 310012,China；4.Zhejiang Province Academy of Marine Sciences,Hangzhou 310012,China)

With the implementation of ocean developing strategy，as an important part of ecological civilization construction，the construction of marine ecological civilization has become a national-level strategy.Green development which emphasizes the transformation of traditional marine economic development mode，focusing on the protection of marine resources and restoration of ecological environment is a new development model to achieve economic，social，resource and environmental coordinated and sustainable development.On-line monitoring is an important technical means to recognize the present situation of marine environment，to ensure the construction of marine ecological civilization and the green development of marine economy.This paper discussed the connotation of marine ecological civilization and green development，introduced marine ecological civilization demonstration areas and marine ecological redline regions，Marine remote sensing monitoring and the current marine environment on-line monitoring techniques，such as marine water quality buoy，marine hydro-meteorological buoy，wave buoy，tide station (tidal bore)，HFGWR and Argo buoy.Construction of three-dimensional，omnidirectional，real-time on-line monitoring system of “shore-sea-island”，“sky-sea surface-seabed” and “point-line-surface-layer” were discussed.Furthermore，promoting key technologies of on-line monitoring and supporting service are the aspects that should be focused on in the future.

Marine ecological civilization，Green development，Online monitoring，Marine buoy，marine remote sensing

2016-10-31；

2017-04-22

浙江省“十二五”生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目(浙政發(fā)〔2011〕89號(hào))；海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“浙江近岸海域海洋生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與服務(wù)平臺(tái)技術(shù)研究及應(yīng)用示范”(201305012).

趙聰蛟，工程師，博士研究生，研究方向?yàn)楹Ｑ蟾?biāo)在線監(jiān)測(cè)、海洋生態(tài)和全球變化研究，電子信箱：congcong990@163.com

周燕，教授級(jí)高工，研究方向?yàn)楹Ｑ蠡瘜W(xué)，電子郵箱：congcong990@163.com

P715；P76

A

1005-9857(2017)05-0091-07