我国业务化海洋观测仪器发展探讨——浅析中美海洋站仪器的差异、趋势及对策

海洋站业务化观测仪器是业务化海洋观测系统的重要实体支撑。将我国海洋站中典型的国产业务化测量仪器与美国同类仪器在性能指标方面进行了对比分析,结合世界前沿海洋仪器发展现状总结了未来主要发展趋势,探讨了我国业务化海洋仪器优先发展的主要方向。结果表明,相比美国,我国国产验潮仪精度低1个数量级,测波仪的波高、周期和波向精度分别平均低0.2 m、0.27 s和5°~10°,国产观测仪器在业务运行可靠性和稳定性方面存在不足。世界海洋观测装备将更加信息化、智能化、专业化和模块化,并通过谱系化发展使其功能日臻完善,可靠性不断提高。在此趋势下,我国业务化海洋观测仪器应优先重点发展高精度传感原件和材料、抗生物污损和防腐蚀技术以及智能电子电路、人工智能和自动化技术等。     

发展海洋观测技术建设业务保障体系

海洋观测是人类认识海洋自然属性和环境特征的基本手段,是海洋事业发展的基石。海洋观测所获取的海洋环境资料,对海洋防灾减灾、维护海洋安全、保护海洋生态环境、开展海洋科学研究具有重大意义。近年来,我国观测业务体系、政策法规与规划体系建设都取得了重要进步,为今后海洋观测事业的快速发展奠定了良好的基础。在新时期,在国家海洋局的正确领导和"三个六"工作部署、"五个用海"科学管理理念的指导下,加快发展海洋观测技术,提升海洋观测业务水平,强化海洋观测业务保障体系建设,有效地满足沿海地区经济社会     

国外海洋观测系统对我国的启示

本文基于国内外海洋观测网现状及其优缺点,从目标融合、技术创新、科学管理、发展趋势的角度,提出国外海洋观测网对我国海洋观测网的启示与建议。在目标融合上,建议寻求多部委、多单位的目标融合,实现海洋观测系统与观测参与者、仪器供应商、信息产品应用方、科研工作者、公众等用户之间的有效沟通;实现中央决策、海洋防灾减灾、海洋预警预报、海洋管理治理、海洋生态保护与修复、海洋科学研究、海洋公益服务等多样化需求的融合。在科学管理上,建议实现海洋观测站点与设施的分类、共享与长期维持,迎接高难区域的挑战,实现信息的整合与服务,促进国际化合作与推广。在技术创新上,建议加大海洋观测技术的创新与投入,促进传感器技术、卫星技术及其他相关观测技术的创新与发展;建议加强新仪器、新技术的试用、评价,加快新仪器的业务化使用;建议加强海洋观测系统模块化、智能化研发。未来海洋观测仪器将是低成本化、模块化、自动化和智能化的天下,海洋观测会逐步向着立体化、精细化、智能化转化。本文可为未来海洋观测网的设计与规划、管理与融合提供一定的参考,并为我国海洋观测系统的规划与发展提供借鉴。     

我国海洋观测预报系统概述

本文通过对大量国内外文献的搜集、研读、比较,结合笔者具体工作体会,全面概述了我国海洋观测预报系统的发展历程、取得的主要成就及社会服务功能、与发达国家和国际海洋观测预报业务以及计划的差距;提出了我国海洋观测预报业务未来发展的路线,树立正确海洋观测预报系统的框架,制定完善立体和多学科观测体系的规划,促进和加快新型预报模式的研发和应用.     

海洋观测数据通信与管理系统标准化构想

近年来随着海洋事业的大力发展,在国家"863"计划和专项支持下,建立了多个区域性的海洋观测集成示范系统,并制定了多项海洋环境观测仪器设备标准,但目前尚未制定出针对海洋观测数据通信与管理系统的设计、建设、运行管理等相关标准和规范。文章针对海洋观测数据通信与管理系统的组成结构和实现流程分析了该系统标准化的实际需求,并以海洋观测数据通信与管理系统专业化、标准化、业务化为目标,提出了关于该系统标准化的初步构想并说明了其涉及的主要内容,为海洋观测数据通信与管理系统的标准化工作提供参考。     

美国海洋观测系统分析

介绍了美国综合海洋观测系统(IOOS)和海洋观测站网计划(OOI),从组织建设的部门性质、建设重点、设计理论以及服务对象等方面阐述了二者之间的区别和联系,对我国海洋观测业务系统建设和引导海洋观测技术发展具有借鉴意义。     

海洋观测网规划支撑体系与系统架构设计探讨

在概要综述我国海洋观测网现状的基础上,紧密结合我国海洋观测网建设的实际需求,基于海洋观测网布局状况分析、资料类型及时空分布状况分析、资料传输与质量状况分析、仪器设备效能状况和海洋观测网建设规划合理性等5个方面,提出了制定海洋观测网建设规划支撑体系的必要性和可行性。从业务化海洋观测网运行评价、海洋观测站点选址分析、海洋观测资料类型选定、海洋观测仪器选型、可视化与规划报告输出和系统运行监控等6个方面,提出了海洋观测网建设规划支撑系统的功能架构设计,为我国海洋观测网建设规划的制定提供科学的技术支持和能力支撑,为我国海洋预报提供数据基础。     

海洋环境观测预报技术需求与“十三五”发展重点——以北海区为例

发展海洋环境观测预报技术是认识海洋、开发海洋的一项基础性工作,是发展海洋经济、开发海洋资源的必然要求,具有迫切的国家需求。我国提出了建设海洋强国的宏伟目标,在新的形势下如何进一步提升我国海洋环境观测预报技术水平及业务应用能力,满足海洋事业全面发展的迫切需求,值得我们深入思考和研究。以我国北海区为例,概述了我国海洋环境观测预报技术体系的发展现状,指出了面临的突出技术问题,据此提出了"十三五"期间我国海洋环境观测预报发展的重点,主要包括:数据考古、研发新型观测技术与装备、推动新型观测技术的业务应用、发展智能化的海洋观测数据管理技术、海洋环境组网观测、海洋环境预报精细化、加强国际合作、产学研用结合的业务化支撑体系建设等方面。     

发展海洋观测技术 建设业务保障体系

海洋观测是人类认识海洋自然属性和环境特征的基本手段,是海洋事业发展的基石。海洋观测所获取的海洋环境资料,对海洋防灾减灾、维护海洋安全、保护海洋生态环境、开展海洋科学研究具有重大意义。近年来,我国观测业务体系、政策法规与规划体系建设都取得了重要进步,为今后海洋观测事业的快速发展奠定了良好的基础。在新时期,在国家海洋局的正确领导和＂三个六＂工作部署、＂五个用海＂科学管理理念的指导下,加快发展海洋观测技术,提升海洋观测业务水平,强化海洋观测业务保障体系建设,     

海洋调查船业务化运行保障关键技术进展

海洋科学的发展和海洋战略重要性的日益凸显对海洋调查船的业务化运行提出了新的要求。从国内外海洋调查船运行和关键技术两方面的发展现状和趋势出发,提出了我国"十三五"期间海洋调查船业务化运行保障关键技术的发展建议。为解决海洋调查船需求不断增大与船舶建造运行成本限制的矛盾,世界各主要海洋国家均采取措施提高调查船的使用效率,组建海洋调查船队,实行船时统一调配。另一方面,多学科多任务的海洋调查方式的发展,以及新型调查观测设备的应用,促使调查船运行保障关键技术趋向于普适性和更强的现场支持功能。据此,在我国海洋调查船业务化运行发展原则、关键技术发展方向等方面提出了建议。     

海洋站(点)观测环境代表性调查与评估

由于海洋经济的发展,海洋观测点周围环境受到人为活动的影响日益加重,直接影响到水文气象观测数据的准确性、代表性。因此,对海洋站(点)周围环境进行全面了解,并及时调整观测布局的工作十分重要。文章主要介绍了"海洋站(点)观测环境代表性调查与评估"工作,并以三亚海洋站为例,进行调查与评估研究。该项工作是国家海洋局首次开展的对辖属106个业务化海洋观测站(点)周围观测环境的调查与评估。     

海洋科学观测及其技术发展浅析与思考

文章简单介绍了欧、美国家的远、近海海洋科学观测项目,比较分析了这些项目的发展轨迹,解析了几个海洋强国海洋科学观察的投资理念,并试图发现他们在处理海洋业务化观察与海洋科学观测关系方面的倾向性。借鉴海洋强国的理念,提出了提高我国海洋科学观察效率、理顺我国海洋强国建设中海洋科学研究与业务化关系等方面的建议。     

关于建立中国海洋观测系统的国家计划──美国制订并实施全国性的海洋立体观测系统计划给我们的启示

为了适应社会发展和经济建设对海洋观测的日益增加的需求，美国制订并实施全国性的海洋主体观测系统计划，计划到２０１０年建成集成的永久型国家海洋观测系统。２０世纪末，在美国总统的直接参与下，美国联邦政府和地方政府、军界、科技教育界、企业界广泛合作，制订了一项面向２１世纪的海洋观测系统计划。该计划已获国会批准，并列入２００１年的财政预算。毫无疑问，这样一项面向未来的国家发展战略，对美国的国家安全和社会经济发展将产生重大影响。美国的行动对建立和发展我国的海洋观测系统是一个很好的启示。笔者在认真研究美国的计…     

美国近海海洋观测实验室及其对我们的启示

近海海洋环境对国家的社会经济发展和环境安全十分重要,完善的近海海洋观测、研究与服务系统,是发展海洋经济和建设海洋强国的重要支撑条件。文章介绍了美国Rutgers大学的近海海洋观测实验室(COOL)的建设及运行情况,重点介绍了其技术特色、开展的海洋科学研究、提供的信息产品与服务以及承担的教育功能,并据此对我国海洋观测系统的建设提出几点粗浅的看法。     

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。     

一个基于MOM的全球海洋数值同化预报系统

随着国家战略利益的拓展,国家对全球海洋环境预报保障的需求日益凸显。近年来,国家海洋环境预报中心研发并建立我国首个涵盖全球大洋的"全球海洋数值预报系统",该预报系统由MOM4全球海洋环流模式及三维变分同化系统组成。该系统的建立,实现了全球范围海洋环流预报业务全覆盖,为我国探索深海大洋环境的迫切需求提供有力保障,明显提升了我国海洋环境预报能力,体现了我国海洋数值预报技术的发展和进步。该系统的历史回报试验和业务化试运行结果表明其对全球海洋环境要素具有较好的预报能力,其预测结果已经在实际业务中得到了应用,在"雪龙号"极地遇险脱困、马航MH370失联飞机搜救等重大事件的预报保障任务中发挥了重要作用,为我国实施海洋强国战略,推进实施"21世纪海上丝绸之路"的战略构想,应对海上突发事件、维护国家海洋权益等各个方面提供有力的科技支撑和保障,并成为我国全球海洋预报业务的重要参考依据。     

国外业务化海洋观测与预报进展及对我国的启示

文章介绍了欧、美国家的海洋观测与预报系统,分析了其业务化体系的运行特点,包括管理模式、特色服务以及社会效益等;对海洋强国的生态监测体系进行了分类介绍和比较研究,在此基础上提出了改进我国海洋业务化体系的建议。     

国际海洋观测技术发展趋势与中国深海台站建设实践

20世纪80年代以来,海洋观测呈现"多元化、立体化、实时化"的发展趋势,地区和国家的海洋观测系统在关键海域发挥着重要作用。随着技术的发展和理念的创新,区域海洋观测系统被广泛应用并得到不断完善。国际海洋观测台站如英国爱尔兰海区域、美国卡罗来纳州海区和加拿大维多利亚海底实验观测网的多元化观测系统(VENUS)都是值得借鉴的例子,他们把多元化、立体化的实时测量数据与海洋物理、生态和生物化学模式紧密结合起来,实现了海洋环境的可预报性。同时,美国、英德法等国和日本实施的一系列海底观测系统,使海洋观测更加完备化。在这种国际大背景下,我国积极推进的海洋观测研究网络工程中的第一个深海台站——西沙海洋观测研究站在2008年已经建设完成并投入运行,该台站实现了长时效的多参数海洋环境实时监控。西沙观测系统主要包括自动气象站、岛屿外缘坐底式海底和海底边界层观测子系统、生物捕获器、西沙上层海洋环境观测子系统和海洋光学监测子系统等。由于海洋环境结构复杂、工作环境恶劣以及资源缺乏等因素的影响,海洋观测一直是高风险的工作。最后希望通过比较国内外观测系统,中国海洋观测事业能够学习国外先进的思路和技术,自身取得更大进步。     

发展海洋观测高技术 振兴海洋仪器行业

本文概述了我国海洋观测技术和仪器设备的现状,从海洋观测系统建设,海洋资源开发等方面,分析了海洋仪器设备的社会需求,提出了发展海洋观测高技术,加强基础工艺和基础器件研究,加强合作和参与国际市场竞争等六条建议。     

业务化海洋观测数据传输网络的设计与实现

从建设目标、系统结构、系统功能和关键技术等方面讨论了海洋观测数据传输网络的建设,重点设计了系统结构中网络层有线和无线专网的建设以及系统功能所必需的数据传输模块、线路线控模块、数据监控模块、数据存储模块,旨在促进业务化海洋观测数据传输网络在我国各个海区的规范化建设,提高我国海洋观测预报和海洋灾害预警的能力。