原位监测技术在西沙群岛珊瑚礁生态系统中的应用

传统的珊瑚礁生态系统监测方法不能连续监测,无法监测到突发事件对珊瑚礁生态的影响,也很难定点对珊瑚礁群落进行监测,数据分析存在较大的局限性。原位监测技术集成了水质监测和水下成像技术,并实现了在线传输,在很多方面优于传统的监测方法。文章以西沙群岛赵述岛海域为实验海区,进行了珊瑚礁生态系统原位监测技术实验,实验内容包括pH值、溶解氧、浊度、叶绿素、盐度、水下录像以及实时在线传输。系统运行一年后,获得了水质、珊瑚覆盖率、种群数量和鱼类密度等数据的变化,进而判断实验海区的珊瑚礁生态系统正在恢复。通过在实验海区的实验,说明该原位监测技术是可行的,可以将监控站点推广至整个西沙群岛的岛礁,而不局限于永兴岛附近海域,监控数据可以服务于珊瑚礁生态恢复、保育和资源利用。     

珊瑚礁监测技术发展现状及原位在线监测建设

随着沿海地区社会和经济活动不断增加,在人类活动和全球气候变化的双重压力下,全球珊瑚礁生态健康状况日益衰退。如何有效地监测珊瑚礁生态系统,使管理部门能够及时采取保护措施防止珊瑚礁生态系统的退化,已成为拥有珊瑚礁资源的国家亟需解决的环境问题。各主要国家均在大力发展珊瑚礁监测技术与装备。文中综述了国内外在珊瑚礁生态系统监测技术方面的研究现状,基于前人提出的原位在线监测技术,在南海某岛礁海域建设了珊瑚礁生态环境原位在线监测系统,并进行了1年多的业务化运行。在业务化运行期间,原位在线监测系统成功监测到了珊瑚礁的"白化-死亡-微藻附着-珊瑚骨骼腐烂-大型藻占领"这一退化过程,表明该监测系统能够实现珊瑚礁的长期、实时、连续监测。本文研究对于进一步认识珊瑚礁生态系统的时间变化特征及其影响机制均具有重要意义。     

基于岸基观测数据的渤海沿岸海域表层温盐特征分析

岸基海洋站观测是我国最基本的传统海洋观测方式,也是最重要的海洋观测方式之一,其特点是规范、连续,所获取的海洋环境要素数据具有标准化程度高、质量可靠等优点。文章利用环渤海沿岸9个岸基海洋站的长期观测数据,对渤海沿岸海域的表层海水温度和盐度数据进行了综合统计、分析,得出了渤海沿岸海域表层海水温度和盐度的地域分布特征,同时给出了渤海沿岸各海洋站所在海域表层海水温度和盐度的季节变化特征等。     

基于5G通信技术的网箱养殖在线监测系统设计

针对目前网箱养殖监测技术在数据传输的实时性、连续性以及高带宽影像传输的稳定性等方面存在的不足,本文提出了一种新型的基于5G通信技术的网箱养殖在线监测系统设计方案。本方案采用光伏阵列、蓄电池组和太阳能控制器组合的方式为整个系统提供电源支持,岸基控制系统通过水密电缆与水下监测设备建立连接,并将监测数据和高清视频经5G数据传输系统上传至数据监测中心,同时手机终端App同步在线展示。该系统在海南省陵水黎族自治县清水湾附近网箱养殖海域成功布放和试运行,实现了对海水温度、盐度、深度、溶解氧等常规水文生态要素和水下高清视频的连续、实时、在线监测,这对于网箱养殖的可测、可视、可控具有重要的科学意义和应用价值。     

岸/岛基站海洋生态环境在线监测系统建设选址调查方案探讨

在国家海洋局大力推进海洋生态环境在线监控工作背景下,依据国家海洋局"一站多能"工作思路,提出在已建海洋潮位站搭载建设海洋生态环境在线监测系统。以舟山潮位站在线监测系统建设为例,在充分开展了比对调查基础上,对岸/岛基站海洋生态环境在线监测系统建设选址调查方案的设计进行了探讨,从水质对照站位的选择、监测参数和频率的确定等方面对在线监测系统建设选址海域的水质代表性进行论证。舟山潮位站海域选址调查结果表明,对于在线监测的水温、盐度、p H、溶解氧、浊度、叶绿素、亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮、磷酸盐和硅酸盐等共11项参数,舟山潮位站海域与邻近海域水质具有良好的一致性,与邻近海域历史数据具有可比性,据此认为舟山潮位站海域水质具有良好的水质环境代表性。     

宁波市近岸海域在线监测系统的实现与应用

海洋环境在线监测系统是实现海洋环境立体监测的重要组成部分。本文通过介绍宁波市近岸海域在线监测系统的构建、运行及应用,讨论了在线监测系统项目的建设意义及社会经济效益。结果表明,宁波市近岸海域在线监测系统为决策者整体把握宁波市海洋环境监测信息提供了高效一体化的手段,为社会公众提供了准确有效的海洋生态环境状况信息服务。     

利用资料同化方法优化观测系统的空间布局:以泰国湾为例

海洋观测费用高昂,设计科学高效的观测系统可以充分发挥观测的效能。本文以泰国湾高频地波雷达观测系统为例,利用数据同化方法对观测系统进行了最优布局。首先基于FVCOM海洋数值模式建立了泰国湾海域高分辨率三维斜压水动力模式,在此基础上利用一种改进的高效集合卡曼滤波同化方法对岸基高频地波雷达表层海流观测系统开展观测效能评估数值实验。通过观测区域的不同组合方式将3个区域的雷达表层海流数据同化到数值模式中,实验结果表明,岸基高频地波雷达表层海流观测系统可有效降低高分辨数值模式的海流模拟误差。但不同观测区域的组合提供的观测数据对改善海流模拟的作用存在明显差别,泰国湾现有观测系统雷达站位布设方式应进一步优化。本文最后给出了研究区域最优观测站位的布局方案,可作为下一步观测系统进行布局调整的指导。     

珊瑚礁海域遥感水深分层研究

我国部分珊瑚礁海域的水深无法实测,遥感测深是水深数据的重要来源,本文根据珊瑚礁的特点,采用双线性内插来改善珊瑚礁遥感图象的灰度突变,利用等深线与等灰度线的对应关系,建立水深数据和图象灰度的数学模型,对未测珊瑚礁海域进行水深分层。     

深海综合观测浮标研制及其在热带西太平洋的应用

目前尽管国内近海浮标实现了产品化,但深远海尚无定型可靠的深海综合观测浮标系统,基于此,中国科学院海洋研究所设计制作了深海综合观测浮标系统,其浮标体为柱台型结构,采用单点锚泊系留。整个系统主要由浮标体、系留子系统、观测子系统、数据采集处理控制子系统、通信子系统、供电子系统、检测子系统、安全报警子系统和岸基数据接收处理子系统等9部分组成。浮标系统通过搭载不同类型的传感器,实现对风速/风向、气温、相对湿度、气压、能见度、雨量、波浪、表层水温、表层盐度、表层溶解氧、表层叶绿素、表层浊度、剖面流速流向、剖面温盐深（最大深度可达1 000 m）、方位及浮标位置等要素进行实时观测,从而完成对海洋气象、水文和水质等要素的长期、连续、自动监测,并支持铱星和北斗等卫星通信方式,将观测数据实时的传输到岸基数据接收处理系统。近年来,深海综合观测浮标系统在热带西太平洋海域连续进行了4次海上应用,每次应用时间长达1 a。它提供了第一手的大洋上层和海气界面长时间序列的实时连续观测资料,促进了关于气候变化和深海大洋的研究工作。所研制的深海浮标达到目前国际同类产品（美国ATLAS浮标、日本TRITON浮标）的先进水平,并且在水下感应耦合传输等方面进行了创新,形成了自有特色。     

基于岸基雷达数据的鲅鱼圈海域冰情基本特征

以2010~2015年的岸基雷达海冰监测数据为基础,简要分析了鲅鱼圈海域的冰期、冰型和冰厚等冰情基本特征。近年来的海冰监测数据表明,鲅鱼圈海域的冰期明显偏短,冰期内不同阶段的冰型变化较明显,鲅鱼圈海域部分时段海冰分布比例变化较大,这主要归因于该区域的海冰运动。针对目前岸基雷达海冰监测的技术发展现状,提出了岸基雷达海冰监测技术研发的主要问题是雷达像元回波值不稳定与海冰实测样本量匮乏。     

深圳市海域浮标监测网的站位设计和数据应用

深圳市基于不同海洋功能区环境监测的需要,充分考虑各海域环境要素,构建了由13个浮标组成的较为合理的海洋浮标监测网。文章重点介绍分布在大亚湾、大鹏湾、深圳湾和珠江口海域的13个浮标站位的具体设计情况,主要包括所在(邻近)海洋功能区、基础(选配)观测参数、数据应用方向以及监测参数和监测频率等。此外,提出海洋浮标监测系统可为海洋功能区环境评价和重要赛事提供环境数据支撑、实现重点功能区的长期在线监测以及对海洋环境灾害信息进行全过程记录,数据应用前景广阔,亟须在今后的工作中加强应用研究。     

基于LabVIEW队列状态机的岸基海洋水质集成在线监测系统控制方法研究

随着经济社会的发展,海洋环境监测受到越来越多的关注。针对当前海洋环境监测中,采用海洋水质集成在线监测系统,开展现场自动化监测的实际需求,以国家海洋技术中心自主研发的四参数水质仪、浊度传感器和营养盐自动分析仪为基础,开发岸基海洋水质集成在线监测系统。按照海洋水质集成在线监测系统的总体工作顺序,将工作流程划分为多个状态进行管理。应用LabVIEW编程语言,采用队列状态机,对各状态进行合理安排,最终实现了岸基海洋水质集成在线监测系统工作流程的有序调度以及可靠控制。     

秦皇岛海域冰情特征分析

秦皇岛海域是我国主要的结冰海区之一,每年冬季都有不同程度的结冰现象,给海上交通运输、渔业生产、旅游以及油气勘探开发等各类经济活动造成很大影响,并对船舶和工程设施等构成严重威胁。文章利用卫星遥感、航空、船舶以及岸基海洋站等观测方式所获取的冰情要素数据,对秦皇岛海域的各类冰情要素进行了综合分析,得出了该海域的冰日、冰期、冰型、冰厚、海冰表面特征、浮冰密集度以及结冰范围等,同时给出了该海域的浮冰流向流速、地理分布特征等分析结果。     

广西涠洲岛珊瑚礁海域水质环境变化研究与评价

文章根据2013—2016年广西涠洲岛珊瑚礁海域水质实际调查情况,应用单因子污染指数评价法、富营养化指数法和有机污染指数法,对近年来涠洲岛珊瑚礁海域水质环境变化进行综合分析和评价。2013—2016年,广西涠洲岛珊瑚礁海域水质大部分符合国家第一类海水水质标准,满足珊瑚礁的正常生长要求,但悬浮物含量持续偏高,对珊瑚礁造成一定影响。涠洲岛海域水体虽未出现显著的污染,根据历史数据分析,人为排污已在一定程度上影响珊瑚礁的生长,持续的监测有助于及时发现水质环境质量的变化。     

PEIOS系统远程用户信息集成若干问题的探讨

PEIOS系统是珠江口海域立体监测技术示范系统，其总体是研制一个以水质监测为核心，以珠江口水域为监测范围的河口区近海洋环境监测东范系统，该系统接收多种来源的远距离观测数据（卫星，岸基雷达，自动气象站，自动水质测试仪等），并具有数据实时更新的能力，它的远程用户模块可通过可电话拨号连接主数据库，进行相关的空间信息查询与分析，是相对独立的功能模块，同时，该模块还具有集成本地（用户端）数据的功能，作者提基于优秀地理信息系统平台的技术解决方案，并在AutodeskWorld2.0平台上成功开发了远程用户模块，实现了多源数据在远程用户端的GIS集成。     

波浪动力滑翔机岸基监控系统

波浪动力滑翔机是一款新型海洋环境观测平台,具有大尺度长时序海洋环境观测能力。利用C#.net开发环境,并结合GPS北斗双模技术和Google Earth COM API为波浪动力滑翔机开发了导航定位岸基监控应用程序,该程序主要包含卫星定位与数据传输、矢量地图的轨迹显示和路径设定、环境监测数据的分类存储与管理、平台运行状态可视化查询等功能。利用该岸基监控程序可实现在岸站对波浪动力滑翔机及其搭载的仪器进行全时段的可视化监视与控制,并完成对监测环境数据的接收、分类存储和可视化展示等操作。     

青岛近岸海域波浪要素特征研究

本文基于小麦岛海洋环境监测站2014年波浪骑士浮标观测数据以及风速、风向观测数据,对青岛近岸海域波浪要素特征进行了综合分析。整体来看,波浪骑士观测数据质量较高,观测海域以2至3级波高为主,年平均最大波高和平均波周期分别为0.89 m和4.4 s,平均波向主要分布在90°～270°的偏南向范围内,常浪向和强浪向均为东南向(SE)。波高变化与风速较为一致,春、夏季大浪过程较多,以东南向浪为主。通过有效波陡数据分析,得出观测海域以风浪、未成熟涌浪占主。本文利用长期、连续、高精度的波浪方向谱数据,对青岛市近岸海域波浪特征进行分析,对于青岛市近海的海浪预警监测、防灾减灾、海洋工程建设、海上运输等具有重要的参考价值。     

基于系统保护规划理论的广西海域优先保护格局分析

基于广西海域红树林、珊瑚礁、海草床等生境数据,在系统保护规划理论框架下,利用Marxan软件构建了广西海域优先保护格局以识别保护空缺.结果 表明:广西海域优先保护区集中在三娘湾、合浦、涠洲岛海域,部分区域游离在现有保护体系外.与广西海洋生态红线对比,保护空缺主要分布在沿岸滩涂分布区、红树林分布区和涠洲岛珊瑚礁分布区.本...     

芦潮港潮位站在线监测数据比对结果统计与分析

我国研究人员已在海洋环境监测中大力开展在线监测工作,监测数据的可靠性是在线监测系统推广的基础。为充分发挥潮位站的区位优势,提升海洋站监测自动化水平,丰富海洋监测数据,选取芦潮港海域为监测对象,与国标法数据进行比对分析,以评估在线监测系统数据的可靠性。结果显示,连续监测数据变化趋势符合监测海域水质的季节自然变化趋势,且与国标法数据具有良好的一致性,在线仪器法数据的偏差分析满足规定要求。该在线监测系统可用于开展海水水质实时连续监测,实现水质监管的自动化运行。     

海底有缆在线观测系统研究与应用综述

获取高质量海洋观测数据是维护国家安全和权益、保障人类生存与可持续发展、应对全球气候变化、开发利用海洋资源、防灾减灾等的重要基础。随着海底观测技术的发展,海底有缆观测已成为地球观测的第三个平台。通过借鉴国内外海底观测网的成熟技术,设计研发单节点海底有缆在线观测系统,主要包含海底观测、电力信息传输和陆上人机交互信息管理等三个子系统,具有高度可扩展性,可根据监测需求集成安装常用的各类海洋观测仪器和水下高清摄像头,从而实现海洋环境和水下生物资源的原位、长期、连续、稳定的在线观测。研发的海底有缆在线观测系统构造简单、扩展性强、经济成本低,已广泛应用于山东省海洋牧场观测网的海洋生态环境和渔业资源、辽东湾的冬季海冰、海洋牧场与海上风电的融合效应、河流入海口水质、海上溢油等不同领域的业务化监测中,为我国海洋生态环境保护与修复、海洋资源开发利用、海洋防灾减灾等提供了高质量的科学数据支撑。海底有缆在线观测系统是业务化海洋在线观测技术领域里的创新研究,具有重要科学意义和广泛应用前景。