錢茹茹

（寧波市自然資源生態(tài)修復(fù)和海洋管理服務(wù)中心，浙江·寧波 315042)

寧波市是海洋大市，擁有海域面積約7812 km2，大陸海岸線和海島岸線長達(dá)1681 km，海洋資源豐富，深水港口岸線、漁業(yè)資源、濱海旅游等資源在全國均屬領(lǐng)先地位。為了全面實時掌握海洋生態(tài)環(huán)境狀況，原寧波市海洋與漁業(yè)局從2008年開始啟動寧波市近岸海域在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，2009年6月在象山港海域建成全省第一座全天候、不間斷，集海洋水質(zhì)、水文、氣象于一體的岸基海洋自動監(jiān)測站（大礁島自動監(jiān)測站）。2010年開始在象山港海域開展浮標(biāo)在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)。2011年12月31日在象山港海域投放了寧波市第一個近岸海域在線監(jiān)測浮標(biāo)（強蛟生態(tài)浮標(biāo)），安裝有氣象、水質(zhì)多參數(shù)、營養(yǎng)鹽等監(jiān)測設(shè)備。截至2015年12月，寧波市已經(jīng)建成覆蓋赤潮高發(fā)區(qū)、增養(yǎng)殖區(qū)、濱海旅游區(qū)、海洋保護(hù)區(qū)等海洋環(huán)境敏感區(qū)域的全方位近岸海域在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括海上自動監(jiān)測浮標(biāo)系統(tǒng)、岸基自動站、數(shù)字化監(jiān)控平臺、實時監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)等部分。其中海上自動監(jiān)測浮標(biāo)10套（生態(tài)浮標(biāo)5套、波浪浮標(biāo)3套、油類專項浮標(biāo)1套、海濱浮標(biāo)1套），岸基監(jiān)測站2套（大礁島自動站、杭州灣海天一洲測點），數(shù)字化監(jiān)控分析平臺3套（市級監(jiān)控分析平臺2套，縣級平臺1套），岸基視頻系統(tǒng)1套及實時監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)等。

1 當(dāng)前近岸海域海洋觀測網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

機構(gòu)改革之后，根據(jù)職責(zé)劃分，海洋預(yù)警監(jiān)測職能由自然資源和規(guī)劃部門負(fù)責(zé)，原有波浪浮標(biāo)、油類浮標(biāo)、岸基監(jiān)測站及其配套系統(tǒng)劃轉(zhuǎn)至資規(guī)部門。通過對國家和地方建設(shè)資源的梳理整合，截至2021年6月寧波市近岸海域分布有自動觀測站7套（表1），地波雷達(dá)站1套，簡易觀測站7套，波浪浮標(biāo)3套，油類專項浮標(biāo)1套，志愿船15艘，基本形成覆蓋寧波近岸海域的海洋觀測網(wǎng)絡(luò)（圖1）。

表1 自動觀測站Table 1 Automatic observation station

圖1 海洋觀測站點分布Fig.1 Distribution of ocean observation stations

1.1 自動觀測站

寧波市現(xiàn)有自動觀測站7套（圖2），觀測儀器設(shè)備主要有自動水文氣象儀和專線傳輸設(shè)備。觀測要素包括氣象、潮位、溫鹽等（表2）。

圖2 大礁島自動站(a)與松蘭山自動站(b)Fig.2 Automatic observation stations in Dajiaodao(a)and Songlanshan(b)

表2 自動觀測站觀測要素和采集頻率Table 2 Observation elements and acquisition frequency in automatic observation stations

1.2 地波雷達(dá)站

現(xiàn)有地波雷達(dá)站一套，位于象山松蘭山景區(qū)，觀測儀器設(shè)備主要有高頻地波雷達(dá)系統(tǒng)一套、X波段雷達(dá)測波儀一套，寬頻地震儀一套，海嘯預(yù)警觀測系統(tǒng)一套?？蓪Υ蠓秶Ｃ媪鲌?、波浪場、海面風(fēng)場和水面移動目標(biāo)進(jìn)行有效探測。

1.3 簡易觀測站

寧波市7個簡易觀測站始建于2014年，分別位于杭州灣海天一洲（圖3）、北侖大榭、北侖梅山、象山黃避岙、奉化桐照漁港、寧海胡陳漁港、象山打鼓峙。觀測儀器設(shè)備主要有自動水文氣象儀和專線傳輸設(shè)備。觀測要素和采集頻率同自動觀測站。

圖3 杭州灣海天一洲簡易觀測站Fig.3 Simple observation station in Haitianyizhou

1.4 浮標(biāo)

現(xiàn)有波浪浮標(biāo)3套，分別位于杭州灣、南韭山和漁山。油類專項浮標(biāo)1套，位于北侖梅山。搭載有氣象傳感器、波浪傳感器、油類傳感器，觀測要素覆蓋氣象、波浪、水質(zhì)、化合物等（表3）。

表3 浮標(biāo)及其觀測要素和采集頻率Table 3 The buoy station and its observation elements and acquisition frequency

1.5 志愿船

寧波市目前有15套近海志愿船觀測系統(tǒng)，分布于浙北海域，主要獲取風(fēng)速風(fēng)向、氣壓、溫濕度等海洋觀測資料。

1.6 實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

寧波市實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)分為浮標(biāo)在線監(jiān)測系統(tǒng)、岸基觀測站點監(jiān)測系統(tǒng)和志愿船監(jiān)測系統(tǒng)，可以實時接收觀測數(shù)據(jù)、監(jiān)控觀測站點狀態(tài)、實現(xiàn)短信報警、數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計等功能（圖4）。

圖4 實時觀測數(shù)據(jù)展示(a)與統(tǒng)計分析(b)Fig.4 Real-time observed data display (a) and statistical analysis (b)

2 運行維護(hù)

2.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量

數(shù)據(jù)接收率=實際采集數(shù)據(jù)量/應(yīng)采集數(shù)據(jù)量×100%

數(shù)據(jù)有效率=有效數(shù)據(jù)采集量/實際采集數(shù)據(jù)量×100%

實際采集數(shù)據(jù)量根據(jù)采樣周期進(jìn)行計算，減去設(shè)備維護(hù)、維修后得到的數(shù)據(jù)量。應(yīng)采集數(shù)據(jù)量根據(jù)采樣周期計算的理論數(shù)據(jù)量。有效數(shù)據(jù)采集量為剔除無物理意義的異常值所得的數(shù)據(jù)量。

據(jù)統(tǒng)計，2021年上半年觀測數(shù)據(jù)接收率達(dá)到99.5%，有效率為99%。

2.2 數(shù)據(jù)比對

在線監(jiān)測數(shù)據(jù)比對是保證數(shù)據(jù)可靠性和準(zhǔn)確性的有效手段，根據(jù)《海洋觀測規(guī)范 第2部分海濱觀測》等觀測工作執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，定期開展數(shù)據(jù)比對，2020年全年開展60余次巡檢比對工作，獲取比對觀測數(shù)據(jù)2500余組。

2.3 運行維護(hù)

觀測站點所處環(huán)境一般都比較惡劣，尤其是海上浮標(biāo)還會遭受漁船等撞擊，造成設(shè)備損壞，傳感器精度下降，因此為確保觀測數(shù)據(jù)的可靠性，需定期開展站點巡檢和運行維護(hù)工作。

維護(hù)的主要內(nèi)容為觀測設(shè)備清潔、設(shè)備運行情況檢查更換，傳感器校準(zhǔn)等。

通過長期的運維工作發(fā)現(xiàn)，海上浮標(biāo)的設(shè)備損壞率明顯高于固定觀測站點，這也是由于海上浮標(biāo)所處環(huán)境比岸邊的固定觀測站點更為復(fù)雜惡劣。而在各類觀測設(shè)備中，氣象傳感器、電源的損壞率又高于其他觀測設(shè)備，氣象傳感器故障主要表現(xiàn)設(shè)備損壞，數(shù)據(jù)異常等，電源故障主要為太陽能板損壞和老化。

在實際運維工作中，海上浮標(biāo)的運維難度也遠(yuǎn)高于固定觀測站點，經(jīng)常會受到天氣海況、船只等多種因素的干擾而無法及時出海。以2020年為例，漁山波浪浮標(biāo)和南韭山波浪浮標(biāo)分別在1月份和2月份遭受漁船撞擊，引起電子艙進(jìn)水，溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓等傳感器故障，數(shù)據(jù)傳輸卡失效，當(dāng)時正處于疫情期間，無法出海維修，導(dǎo)致2-3月份浮標(biāo)數(shù)據(jù)中斷。而在2021年7月“煙花”臺風(fēng)過境期間，漁山波浪浮標(biāo)和南韭山波浪浮標(biāo)的風(fēng)速風(fēng)向傳感器都在運行一段時間后出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏低、定值等異?，F(xiàn)象，受天氣海況影響，也無法做到及時出海檢修。

3 成果應(yīng)用

風(fēng)暴潮災(zāi)害是寧波乃至浙江最主要的海洋災(zāi)害之一。《2019年寧波市海洋災(zāi)害公報》顯示寧波市在2019年共發(fā)生風(fēng)暴潮過程4次，引發(fā)災(zāi)害2次，造成直接經(jīng)濟(jì)損失155223.45萬元。

為了能在臺風(fēng)影響期間獲取寶貴的觀測資料，在臺風(fēng)來臨前對各觀測站點加強巡檢加固，近年來大部分觀測站點都能在臺風(fēng)期間正常運行。

據(jù)浙江省氣象臺發(fā)布信息顯示臺風(fēng)“煙花”（強臺風(fēng)級）于2021年7月25日12時30分前后在浙江省舟山市普陀區(qū)沿海登陸，登陸時中心附近最大風(fēng)力13級（38米/秒），中心最低氣壓為965百帕?！盁熁ā眽K頭大，影響范圍廣，登陸后陸上維持時間長，累計雨量大。臺風(fēng)影響期間，寧波余姚大嵐丁家畈累計雨量達(dá)1048毫米，破登陸浙江的臺風(fēng)實測過程雨量極值。

“煙花”影響期間正好為天文大潮期，風(fēng)暴潮疊加天文大潮，發(fā)生較強的風(fēng)暴潮過程。位于鎮(zhèn)海的觀測站點在7月24日23:43分觀測到342cm的潮位值，達(dá)到歷史極值，同時造成維持100 cm以上增水的高潮位時間超過24小時。多處觀測站點潮位都超過紅色警戒潮位。

圖5為臺風(fēng)影響期間漁山波浪標(biāo)的波浪過程，7月24日23:00左右測的最大波高10.05m，有效波高為7.11m，1/10大波波高為8.35m，平均波高為4.82m，波級為7級（6m≤有效波高<9m，7.5m≤1/10大波波高<11.5m），海況為狂浪。

圖5 臺風(fēng)影響期間漁山波浪標(biāo)的波浪過程Fig.5 Changes of wave height at Yushan wave buoy during the impact of the typhoon

圖6為臺風(fēng)期間觀測站風(fēng)速情況，可以看到在7月24日臺風(fēng)經(jīng)過觀測站點所在海域時瞬時風(fēng)速達(dá)到25.6m/s，之后數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，判斷觀測設(shè)備在臺風(fēng)經(jīng)過后遭到損壞。

圖6 臺風(fēng)期間觀測站風(fēng)速情況Fig.6 Changes of wind speed at observation station during the impact of the typhoon

4 存在問題

寧波市近岸海域海洋觀測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以來，雖然發(fā)揮了重要的作用，但是在實際應(yīng)用過程中也存在很多亟待解決的問題。

4.1 海洋觀測站點分布不合理問題

寧波市近岸海域雖已形成海洋觀測網(wǎng)絡(luò)，但是現(xiàn)有觀測網(wǎng)存在觀測站點分布不合理，站點較少且功能單一，杭州灣區(qū)域存在觀測空白，無觀測數(shù)據(jù)等問題，現(xiàn)有觀測網(wǎng)不能滿足寧波市海洋預(yù)警報和防災(zāi)減災(zāi)的需求，急需針對現(xiàn)有觀測網(wǎng)情況進(jìn)行合理規(guī)劃補充和調(diào)整。

4.2 數(shù)據(jù)資源整合問題

寧波市近岸海域分布的在線監(jiān)測設(shè)備，一部分是由原國家海洋局進(jìn)行建設(shè)，一部分由原寧波市海洋與漁業(yè)局進(jìn)行建設(shè)，兩者在建設(shè)初期搭建的平臺、數(shù)據(jù)格式、傳輸網(wǎng)絡(luò)都存在較大的不同，因此在數(shù)據(jù)資源整合上也存在較大的困難。

4.3 數(shù)據(jù)共享問題

機構(gòu)改革之后，原有建設(shè)的海上生態(tài)浮標(biāo)劃轉(zhuǎn)至生態(tài)環(huán)境部門，目前雖可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，但網(wǎng)絡(luò)變更、設(shè)備損壞維護(hù)不及時等不確定性因素都有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)獲取中斷。此外一些科研院所也會根據(jù)需要建設(shè)海洋觀測設(shè)施用于科學(xué)研究，如何有效加強海洋觀測設(shè)施管理，確保海洋觀測數(shù)據(jù)安全，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，避免重復(fù)建設(shè)，也是海洋管理部門需要思考的問題。

5 對策與建議

5.1 優(yōu)化站點布局，加密觀測站點

海洋觀測站點的布局應(yīng)該科學(xué)合理，觀測環(huán)境選擇應(yīng)具有代表性。對現(xiàn)有海上觀測站點的選址進(jìn)行優(yōu)化，盡量遠(yuǎn)離漁船傳統(tǒng)航道，減少漁船撞擊影響。新建海上綜合觀測設(shè)施，增加波浪、水文、氣象、水質(zhì)等多參數(shù)觀測。加密岸基觀測站點，布設(shè)密度均勻并能有效覆蓋所有管轄岸段。

5.2 整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，加強數(shù)據(jù)信息化管理

對現(xiàn)有觀測數(shù)據(jù)資源進(jìn)行梳理，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn)，加強觀測數(shù)據(jù)的信息化管理，通過建設(shè)多學(xué)科綜合數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的管理、瀏覽、查看，加強觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用分析。

5.3 規(guī)范海洋觀測設(shè)施管理，建立數(shù)據(jù)共享機制

完善海洋觀測設(shè)施管理規(guī)定，建立海洋觀測設(shè)施建設(shè)許可備案制度，定期對海洋觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯交審核，打破部門間壁壘，整合科研機構(gòu)、社會力量的資源，建立數(shù)據(jù)共享機制，搭建數(shù)據(jù)共享平臺，提高觀測數(shù)據(jù)利用率，避免重復(fù)建設(shè)造成資源浪費。