海洋站(點(diǎn))觀測(cè)環(huán)境代表性調(diào)查與評(píng)估*

葉穎，成方林，李博，郭海，王鵬

(國(guó)家海洋技術(shù)中心 天津 300111)

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海洋站(點(diǎn))觀測(cè)環(huán)境代表性調(diào)查與評(píng)估*

葉穎，成方林，李博，郭海，王鵬

(國(guó)家海洋技術(shù)中心 天津 300111)

由于海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海洋觀測(cè)點(diǎn)周圍環(huán)境受到人為活動(dòng)的影響日益加重，直接影響到水文氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、代表性。因此，對(duì)海洋站(點(diǎn))周圍環(huán)境進(jìn)行全面了解，并及時(shí)調(diào)整觀測(cè)布局的工作十分重要。文章主要介紹了“海洋站(點(diǎn))觀測(cè)環(huán)境代表性調(diào)查與評(píng)估”工作，并以三亞海洋站為例，進(jìn)行調(diào)查與評(píng)估研究。該項(xiàng)工作是國(guó)家海洋局首次開(kāi)展的對(duì)轄屬106個(gè)業(yè)務(wù)化海洋觀測(cè)站(點(diǎn))周圍觀測(cè)環(huán)境的調(diào)查與評(píng)估。

水文氣象；觀測(cè)環(huán)境；調(diào)查；評(píng)估

1 海洋站(點(diǎn))周圍觀測(cè)環(huán)境現(xiàn)狀

海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不僅取決于精準(zhǔn)的測(cè)量方法，觀測(cè)點(diǎn)周圍的環(huán)境情況也十分重要。隨著我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，海洋站(點(diǎn))觀測(cè)環(huán)境受到周邊大型海洋工程建設(shè)、沿岸灘涂的圍墾開(kāi)發(fā)利用、海水養(yǎng)殖和海洋排污等人為活動(dòng)的影響日益加重。例如，某海洋站氣象場(chǎng)附近建有高大的建筑物，距離氣象場(chǎng)僅有不到100 m的距離，該建筑物會(huì)嚴(yán)重影響所測(cè)風(fēng)速風(fēng)向等氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；一些海洋站的驗(yàn)潮井建在碼頭，可能會(huì)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(zhǔn)確性無(wú)法保證。目前，部分海洋站(點(diǎn))的一些觀測(cè)要素已失去其區(qū)域代表性、準(zhǔn)確性，直接影響到觀測(cè)質(zhì)量和數(shù)據(jù)應(yīng)用。

為實(shí)際掌握觀測(cè)環(huán)境對(duì)觀測(cè)業(yè)務(wù)的影響程度，及時(shí)調(diào)整觀測(cè)布局，保障業(yè)務(wù)化觀測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)海洋站(點(diǎn))觀測(cè)設(shè)施周圍環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并進(jìn)行評(píng)估的工作非常必要。

2 調(diào)查評(píng)估工作的開(kāi)展

2.1 調(diào)查依據(jù)

國(guó)家海洋局在2013年開(kāi)展了全國(guó)范圍內(nèi)的海洋站(點(diǎn))觀測(cè)環(huán)境代表性調(diào)查與評(píng)估工作。在開(kāi)展調(diào)查評(píng)估工作之前，技術(shù)組結(jié)合《海濱觀測(cè)規(guī)范》[1]要求，借鑒中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院第615號(hào)令《海洋觀測(cè)預(yù)報(bào)管理?xiàng)l例》[2]中的相關(guān)內(nèi)容，編寫了用于觀測(cè)環(huán)境調(diào)查評(píng)估的《海洋站(點(diǎn))觀測(cè)環(huán)境代表性調(diào)查與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)規(guī)程》)。根據(jù)《技術(shù)規(guī)程》內(nèi)容，全面細(xì)致地調(diào)查了海洋站(點(diǎn))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(duì)所調(diào)查的資料進(jìn)行了客觀地評(píng)估和分析，對(duì)周圍環(huán)境影響較大且失去代表性的海洋站(點(diǎn))進(jìn)行了綜合評(píng)估。

2.2 調(diào)查與評(píng)估工作

海洋站(點(diǎn))觀測(cè)環(huán)境代表性調(diào)查與評(píng)估主要分為調(diào)查與評(píng)估兩個(gè)階段。

調(diào)查階段，是對(duì)海洋站水文氣象觀測(cè)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(jìn)行精準(zhǔn)地調(diào)查，從而了解掌握該站觀測(cè)點(diǎn)的總體情況。

評(píng)估階段又分成一般性評(píng)估階段和綜合評(píng)估階段。一般性評(píng)估是根據(jù)對(duì)海洋站的全面調(diào)查，對(duì)障礙物、干擾源等影響因素的記錄，對(duì)海洋站(點(diǎn))的評(píng)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(píng)估結(jié)論為“不滿足”的站點(diǎn)，初步判斷其水文氣象觀測(cè)設(shè)施周圍的障礙物可能影響到了觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要對(duì)該站進(jìn)行綜合評(píng)估。綜合評(píng)估是取某觀測(cè)要素的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(píng)估結(jié)論分類

2013年海洋站(點(diǎn))的調(diào)查與評(píng)估工作在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展，國(guó)家海洋局北海分局、東海分局、南海分局3個(gè)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(kāi)展海洋站(點(diǎn))觀測(cè)環(huán)境代表性調(diào)查與評(píng)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(píng)估方法，在調(diào)查的106個(gè)海洋站(點(diǎn))中，共有13個(gè)海洋站(點(diǎn))的一般性評(píng)估結(jié)論為“不滿足”，需要進(jìn)行綜合評(píng)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(gè)海洋站(點(diǎn))水文觀測(cè)環(huán)境代表性需要進(jìn)行綜合評(píng)估；京唐港、塘沽、黃驊等3個(gè)海洋站(點(diǎn))氣象觀測(cè)環(huán)境代表性需要進(jìn)行綜合評(píng)估；石島、葫蘆島、清瀾和三亞4個(gè)海洋站水文和氣象觀測(cè)環(huán)境代表性都需要進(jìn)行進(jìn)一步的綜合評(píng)估(表2)。

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

根據(jù)《技術(shù)規(guī)程》中“綜合評(píng)估方法”，2014年各分局對(duì)3個(gè)海區(qū)中調(diào)查情況較為嚴(yán)重的13個(gè)站(點(diǎn))進(jìn)行了綜合評(píng)估，并且組織專家對(duì)報(bào)告進(jìn)行了評(píng)審。根據(jù)專家評(píng)審意見(jiàn)，各海洋站對(duì)綜合評(píng)估工作進(jìn)行了改進(jìn)和完善。評(píng)估結(jié)果為13個(gè)海洋站(點(diǎn))的觀測(cè)環(huán)境代表性都存在一定的問(wèn)題(表3)，需要對(duì)有問(wèn)題的站(點(diǎn))進(jìn)行整改。

3 海洋站觀測(cè)環(huán)境調(diào)查與評(píng)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(jìn)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)，隸屬海口海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站。三亞海洋站現(xiàn)有氣象觀測(cè)場(chǎng)、驗(yàn)潮井和溫鹽井，觀測(cè)項(xiàng)目有能見(jiàn)度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、氣溫、降雨量、潮汐、海發(fā)光、水溫、鹽度、GPS等。此外還進(jìn)行海水浴場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

三亞海洋站驗(yàn)潮井位于氣象觀測(cè)場(chǎng)南面三亞港旁邊的護(hù)堤上，正對(duì)鳳凰島，建站初期，海洋站周圍海域開(kāi)闊，最低潮水時(shí)，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(yùn)送填埋石料，三亞灣與三亞港被人工便道分隔開(kāi)，海水流通受阻，驗(yàn)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(yán)重。

3.2 觀測(cè)環(huán)境調(diào)查

因?yàn)檎{(diào)查方法以實(shí)際勘測(cè)和拍照為主，調(diào)查工作中需要用到經(jīng)緯儀、激光測(cè)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(shí)用性強(qiáng)的地圖軟件，通過(guò)調(diào)整不同的位置、比例，繪制詳細(xì)的街道、農(nóng)田、房屋、河流等所在方位[3]。

通過(guò)使用精密儀器測(cè)量，調(diào)查了三亞海洋站的潮汐和溫鹽觀測(cè)點(diǎn)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(cè)場(chǎng)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(yán)重的共有5個(gè)(表4)。

表4 三亞海洋站水文、氣象觀測(cè)點(diǎn)周圍障礙物或干擾源統(tǒng)計(jì)

3.3 觀測(cè)環(huán)境評(píng)估

根據(jù)觀測(cè)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(cè)環(huán)境一般性評(píng)估結(jié)論為“不滿足”。本文選取三亞站對(duì)潮汐的綜合評(píng)估作詳細(xì)分析。三亞站附近圍填人工島，驗(yàn)潮井發(fā)現(xiàn)有淤泥，可能對(duì)潮汐觀測(cè)產(chǎn)生影響，需要綜合評(píng)估，深入了解。

三亞灣的潮汐同時(shí)受南海和北部灣兩個(gè)水域潮汐系統(tǒng)的影響。海灣中潮波主要表現(xiàn)為前進(jìn)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(jìn)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(cè)環(huán)境綜合評(píng)估方法”，選取三亞灣人工島開(kāi)工前2001年，施工期2003年和工期后2008年3個(gè)時(shí)期典型年份作數(shù)據(jù)對(duì)比分析。由于三亞潮汐屬于不規(guī)則日潮，因此計(jì)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(jìn)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(zhǔn)同步變化趨勢(shì)，同時(shí)在人工島建成后的潮汐變化過(guò)程同步，人工島的建設(shè)對(duì)三亞潮位沒(méi)有明顯影響。

圖1 各站月平均潮位變化對(duì)比

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

4 結(jié)束語(yǔ)

“海洋站(點(diǎn))觀測(cè)環(huán)境代表性調(diào)查與評(píng)估”工作是國(guó)家海洋局首次開(kāi)展對(duì)轄屬業(yè)務(wù)化海洋觀測(cè)站(點(diǎn))的觀測(cè)環(huán)境進(jìn)行了全面調(diào)查與評(píng)估。經(jīng)過(guò)兩年時(shí)間的不懈努力，共調(diào)查了106個(gè)海洋站(點(diǎn))情況，全面了解海洋站(點(diǎn))觀測(cè)環(huán)境現(xiàn)狀。對(duì)篩查出情況較為嚴(yán)重的13個(gè)站(點(diǎn))進(jìn)行了綜合評(píng)估，并對(duì)影響到觀測(cè)數(shù)據(jù)的情況，提出了整改方案。

通過(guò)對(duì)各海洋站(點(diǎn))的調(diào)查與評(píng)估，確保了海洋站(點(diǎn))水文氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與代表性；為海洋站(點(diǎn))優(yōu)化調(diào)整和科學(xué)布局提供基本信息及建設(shè)依據(jù)；積累觀測(cè)環(huán)境基本資料，為科學(xué)、定量評(píng)價(jià)海洋水文氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)提供基本依據(jù)。

[1] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 14914-2006海濱觀測(cè)規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院第615號(hào)令.海洋觀測(cè)預(yù)報(bào)管理?xiàng)l例[Z].2012.

[3] 陳飛霖，阮翠冰.利用Google earth軟件進(jìn)行氣象臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境調(diào)查評(píng)估[J].氣象水文儀器，2009，12(3):166-168.

[4] 中國(guó)氣象局.(QXT61-2007)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)地面氣象觀測(cè)規(guī)范[S].北京:氣象出版社，2003.

國(guó)家海洋局防災(zāi)減災(zāi)項(xiàng)目“海洋站(點(diǎn))觀測(cè)環(huán)境代表性調(diào)查與評(píng)估”.

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A

1005-9857(2015)10-0052-04