葉穎，成方林，李博，郭海，王鵬

(國家海洋技術(shù)中心 天津 300111)

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海洋站(點)觀測環(huán)境代表性調(diào)查與評估*

葉穎，成方林，李博，郭海，王鵬

(國家海洋技術(shù)中心 天津 300111)

由于海洋經(jīng)濟的發(fā)展，海洋觀測點周圍環(huán)境受到人為活動的影響日益加重，直接影響到水文氣象觀測數(shù)據(jù)的準確性、代表性。因此，對海洋站(點)周圍環(huán)境進行全面了解，并及時調(diào)整觀測布局的工作十分重要。文章主要介紹了“海洋站(點)觀測環(huán)境代表性調(diào)查與評估”工作，并以三亞海洋站為例，進行調(diào)查與評估研究。該項工作是國家海洋局首次開展的對轄屬106個業(yè)務(wù)化海洋觀測站(點)周圍觀測環(huán)境的調(diào)查與評估。

水文氣象；觀測環(huán)境；調(diào)查；評估

1 海洋站(點)周圍觀測環(huán)境現(xiàn)狀

海洋觀測數(shù)據(jù)的準確性不僅取決于精準的測量方法，觀測點周圍的環(huán)境情況也十分重要。隨著我國海洋經(jīng)濟和城市建設(shè)的快速發(fā)展，海洋站(點)觀測環(huán)境受到周邊大型海洋工程建設(shè)、沿岸灘涂的圍墾開發(fā)利用、海水養(yǎng)殖和海洋排污等人為活動的影響日益加重。例如，某海洋站氣象場附近建有高大的建筑物，距離氣象場僅有不到100 m的距離，該建筑物會嚴重影響所測風速風向等氣象數(shù)據(jù)的準確性；一些海洋站的驗潮井建在碼頭，可能會受到周圍碼頭建設(shè)、大型海洋工程建設(shè)等影響，致使潮汐等水文數(shù)據(jù)的準確性無法保證。目前，部分海洋站(點)的一些觀測要素已失去其區(qū)域代表性、準確性，直接影響到觀測質(zhì)量和數(shù)據(jù)應(yīng)用。

為實際掌握觀測環(huán)境對觀測業(yè)務(wù)的影響程度，及時調(diào)整觀測布局，保障業(yè)務(wù)化觀測系統(tǒng)的正常運行，對海洋站(點)觀測設(shè)施周圍環(huán)境進行調(diào)查，并進行評估的工作非常必要。

2 調(diào)查評估工作的開展

2.1 調(diào)查依據(jù)

國家海洋局在2013年開展了全國范圍內(nèi)的海洋站(點)觀測環(huán)境代表性調(diào)查與評估工作。在開展調(diào)查評估工作之前，技術(shù)組結(jié)合《海濱觀測規(guī)范》[1]要求，借鑒中華人民共和國國務(wù)院第615號令《海洋觀測預報管理條例》[2]中的相關(guān)內(nèi)容，編寫了用于觀測環(huán)境調(diào)查評估的《海洋站(點)觀測環(huán)境代表性調(diào)查與評估技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱《技術(shù)規(guī)程》)。根據(jù)《技術(shù)規(guī)程》內(nèi)容，全面細致地調(diào)查了海洋站(點)的基本情況、水文氣象設(shè)施情況及設(shè)施周圍環(huán)境情況，并且對所調(diào)查的資料進行了客觀地評估和分析，對周圍環(huán)境影響較大且失去代表性的海洋站(點)進行了綜合評估。

2.2 調(diào)查與評估工作

海洋站(點)觀測環(huán)境代表性調(diào)查與評估主要分為調(diào)查與評估兩個階段。

調(diào)查階段，是對海洋站水文氣象觀測設(shè)備、設(shè)施周圍的障礙物、干擾源、高大建筑植物、鐵路公路等情況進行精準地調(diào)查，從而了解掌握該站觀測點的總體情況。

評估階段又分成一般性評估階段和綜合評估階段。一般性評估是根據(jù)對海洋站的全面調(diào)查，對障礙物、干擾源等影響因素的記錄，對海洋站(點)的評估分成“好”“良好”“基本滿足”和“不滿足”4種結(jié)論(表1)。一般性評估結(jié)論為“不滿足”的站點，初步判斷其水文氣象觀測設(shè)施周圍的障礙物可能影響到了觀測數(shù)據(jù)的準確性，需要對該站進行綜合評估。綜合評估是取某觀測要素的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，最后判斷該站是否受到周圍障礙物或干擾源的影響。

表1 一般性評估結(jié)論分類

2013年海洋站(點)的調(diào)查與評估工作在全國范圍內(nèi)開展，國家海洋局北海分局、東海分局、南海分局3個海區(qū)分局高度重視，在各分局成立專題工作組，依據(jù)《技術(shù)規(guī)程》開展海洋站(點)觀測環(huán)境代表性調(diào)查與評估工作，保證了調(diào)查工作的質(zhì)量和效率。根據(jù)《技術(shù)規(guī)程》的調(diào)查、評估方法，在調(diào)查的106個海洋站(點)中，共有13個海洋站(點)的一般性評估結(jié)論為“不滿足”，需要進行綜合評估，所占比例為12.3%。

其中，鎮(zhèn)海、甌江口、沙港頭、翔安、鹽田和硇洲等6個海洋站(點)水文觀測環(huán)境代表性需要進行綜合評估；京唐港、塘沽、黃驊等3個海洋站(點)氣象觀測環(huán)境代表性需要進行綜合評估；石島、葫蘆島、清瀾和三亞4個海洋站水文和氣象觀測環(huán)境代表性都需要進行進一步的綜合評估(表2)。

表2 各海區(qū)一般性評估結(jié)論為“不滿足”的站(點)統(tǒng)計

根據(jù)《技術(shù)規(guī)程》中“綜合評估方法”，2014年各分局對3個海區(qū)中調(diào)查情況較為嚴重的13個站(點)進行了綜合評估，并且組織專家對報告進行了評審。根據(jù)專家評審意見，各海洋站對綜合評估工作進行了改進和完善。評估結(jié)果為13個海洋站(點)的觀測環(huán)境代表性都存在一定的問題(表3)，需要對有問題的站(點)進行整改。

3 海洋站觀測環(huán)境調(diào)查與評估案例研究

3.1 研究案例概況

本文選取南海海區(qū)的三亞海洋站作為案例進行分析。三亞海洋站于1992年建站，位于海南省三亞市和平路三亞灣三亞港內(nèi)，隸屬?？诤Ｑ蟓h(huán)境監(jiān)測中心站。三亞海洋站現(xiàn)有氣象觀測場、驗潮井和溫鹽井，觀測項目有能見度、風向、風速、氣壓、氣溫、降雨量、潮汐、海發(fā)光、水溫、鹽度、GPS等。此外還進行海水浴場監(jiān)測。

三亞海洋站驗潮井位于氣象觀測場南面三亞港旁邊的護堤上，正對鳳凰島，建站初期，海洋站周圍海域開闊，最低潮水時，水深仍能保持4 m。2002年三亞灣白排圍填人工島，采用人工便道運送填埋石料，三亞灣與三亞港被人工便道分隔開，海水流通受阻，驗潮井附近出現(xiàn)淤積現(xiàn)象。2006年6月份人工便道拆除，海水交換暢通，但淤積現(xiàn)象依然嚴重。

3.2 觀測環(huán)境調(diào)查

因為調(diào)查方法以實際勘測和拍照為主，調(diào)查工作中需要用到經(jīng)緯儀、激光測距儀、GPS 定位儀等設(shè)備。海洋站布局圖采用Google earth軟件繪制。Google earth軟件是一款實用性強的地圖軟件，通過調(diào)整不同的位置、比例，繪制詳細的街道、農(nóng)田、房屋、河流等所在方位[3]。

通過使用精密儀器測量，調(diào)查了三亞海洋站的潮汐和溫鹽觀測點周圍2 km范圍內(nèi)障礙物及3 km范圍內(nèi)干擾源，氣象觀測場四周500 m范圍內(nèi)成排、孤立障礙物和300 m范圍內(nèi)鐵路公路干擾源[4]。調(diào)查出的障礙物和干擾源較為嚴重的共有5個(表4)。

表4 三亞海洋站水文、氣象觀測點周圍障礙物或干擾源統(tǒng)計

3.3 觀測環(huán)境評估

根據(jù)觀測環(huán)境代表性調(diào)查結(jié)果，由表1判斷可知，三亞站的觀測環(huán)境一般性評估結(jié)論為“不滿足”。本文選取三亞站對潮汐的綜合評估作詳細分析。三亞站附近圍填人工島，驗潮井發(fā)現(xiàn)有淤泥，可能對潮汐觀測產(chǎn)生影響，需要綜合評估，深入了解。

三亞灣的潮汐同時受南海和北部灣兩個水域潮汐系統(tǒng)的影響。海灣中潮波主要表現(xiàn)為前進波性質(zhì)，潮波從南海傳至灣口東南水域，繼續(xù)向西傳播，部分潮波向西北偏西傳向北部灣、部分向北進入三亞灣和三亞港水域。三亞灣的潮汐性質(zhì)為不正規(guī)全日潮，多年平均潮差0.79 m，屬弱潮海區(qū)。

根據(jù)《技術(shù)規(guī)程》中“潮汐觀測環(huán)境綜合評估方法”，選取三亞灣人工島開工前2001年，施工期2003年和工期后2008年3個時期典型年份作數(shù)據(jù)對比分析。由于三亞潮汐屬于不規(guī)則日潮，因此計算各年K1、O1，結(jié)果如下：

此外，選取了三亞站附近的清瀾站和博鰲站在2001年、2003年和2008年每月的潮位數(shù)據(jù)進行比較(圖1)。在人工島施工前及施工期間三亞與清瀾潮位呈準同步變化趨勢，同時在人工島建成后的潮汐變化過程同步，人工島的建設(shè)對三亞潮位沒有明顯影響。

圖1 各站月平均潮位變化對比

根據(jù)《技術(shù)規(guī)程》中“潮汐觀測環(huán)境綜合評估方法”，相關(guān)系數(shù)小于10%，則認為潮汐觀測環(huán)境代表性不受影響。

4 結(jié)束語

“海洋站(點)觀測環(huán)境代表性調(diào)查與評估”工作是國家海洋局首次開展對轄屬業(yè)務(wù)化海洋觀測站(點)的觀測環(huán)境進行了全面調(diào)查與評估。經(jīng)過兩年時間的不懈努力，共調(diào)查了106個海洋站(點)情況，全面了解海洋站(點)觀測環(huán)境現(xiàn)狀。對篩查出情況較為嚴重的13個站(點)進行了綜合評估，并對影響到觀測數(shù)據(jù)的情況，提出了整改方案。

通過對各海洋站(點)的調(diào)查與評估，確保了海洋站(點)水文氣象觀測數(shù)據(jù)的準確性與代表性；為海洋站(點)優(yōu)化調(diào)整和科學布局提供基本信息及建設(shè)依據(jù)；積累觀測環(huán)境基本資料，為科學、定量評價海洋水文氣象觀測數(shù)據(jù)提供基本依據(jù)。

[1] 中國國家標準化管理委員會.GB/T 14914-2006海濱觀測規(guī)范[S].北京:中國標準出版社，2006.

[2] 中華人民共和國國務(wù)院第615號令.海洋觀測預報管理條例[Z].2012.

[3] 陳飛霖，阮翠冰.利用Google earth軟件進行氣象臺站觀測環(huán)境調(diào)查評估[J].氣象水文儀器，2009，12(3):166-168.

[4] 中國氣象局.(QXT61-2007)標準編號地面氣象觀測規(guī)范[S].北京:氣象出版社，2003.

國家海洋局防災(zāi)減災(zāi)項目“海洋站(點)觀測環(huán)境代表性調(diào)查與評估”.

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1005-9857(2015)10-0052-04