區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設研究
——以福建省為例

曾銀東

(1.福建省海洋預報臺 福州 350003；2.中國海洋大學海洋與大氣學院 青島 266100；3.福建省衛(wèi)星海洋遙感與通訊工程研究中心 福州 350003)

區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設研究
——以福建省為例

曾銀東1,2,3

(1.福建省海洋預報臺 福州 350003；2.中國海洋大學海洋與大氣學院 青島 266100；3.福建省衛(wèi)星海洋遙感與通訊工程研究中心 福州 350003)

文章以福建省區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)為例，闡述其在為政府決策提供依據、為公眾提供服務以及為經濟發(fā)展和安全生產提供保障等方面的建設需求；以需求為導向，從基礎能力、技術研發(fā)和支撐能力、預報產品、綜合應用和服務系統(tǒng)以及信息發(fā)布和公眾服務等方面，介紹福建省區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設的發(fā)展現狀；在此基礎上，以目前存在的人才、技術、產品和服務等方面的問題為導向，提出加強人才隊伍建設、大力發(fā)展海洋預警報技術、不斷豐富海洋預報產品以及健全海洋預警報信息服務系統(tǒng)的系統(tǒng)建設發(fā)展方向，旨在為其他地區(qū)的區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設提供有益參考。

海洋預報；防災減災；海洋環(huán)境；預報系統(tǒng)；業(yè)務化

1 引言

隨著全球人口的不斷增長，陸地資源日趨匱乏，人類的生存和發(fā)展將越來越依賴對海洋的開發(fā)和利用。與此同時，為保障海洋環(huán)境安全提供及時、準確和可靠的海洋觀測預報服務，已成為世界沿海各國的緊迫任務[1]。海洋預報工作可為合理開發(fā)利用海洋、保護海洋環(huán)境、維護海洋權益和防御海洋災害等提供科學依據，以采取合理有效的對策和措施，減少不必要的經濟損失和人員傷亡。

由于海洋預報工作具有重要基礎地位，世界沿海國家和國際組織都非常重視該項業(yè)務的發(fā)展，積極開拓全球和區(qū)域性海洋預報業(yè)務系統(tǒng)建設[2]。歐洲、美國和日本等發(fā)達地區(qū)和國家利用數據同化技術和數值預報技術[3-5]，建立了先進的海洋環(huán)境預警報業(yè)務系統(tǒng)，同時開發(fā)了基于地理信息系統(tǒng)(GIS)的綜合評價分析系統(tǒng)和動態(tài)可視化分析產品[6]。近年來，我國海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)發(fā)展迅速，已初步建立全球業(yè)務化海洋學預報系統(tǒng)[7]；隨著沿海地區(qū)海洋經濟的不斷發(fā)展和海洋環(huán)境安全保障需求的不斷增長，區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設取得長足進展[8-11]。

區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)立足于本地區(qū)的海洋地理和海洋環(huán)境特征以及海洋防災減災的實際需求，不斷探索和發(fā)展適合本地區(qū)的海洋預報體系。福建省是我國海洋資源和海洋經濟大省，海域面積13.6萬km2，海岸線3 752 km。由于地處我國東南沿海，福建省海洋災害頻發(fā)，臺風等極端氣象引發(fā)的風暴潮和海浪災害給人民生命和財產安全帶來巨大威脅；如，2006年超強臺風“桑美”正面影響福建省，造成直接經濟損失高達63.57億元，死亡(含失蹤)324人[12]。福建省還是赤潮災害多發(fā)和海嘯災害潛在威脅區(qū)域。因此，福建省高度重視區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設，目前已形成較為完善的海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)，在地區(qū)海洋經濟發(fā)展、海洋環(huán)境安全保障和海洋防災減災工作中發(fā)揮重要作用。

本研究結合福建省區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設的發(fā)展成果和經驗，根據地區(qū)海洋地理和海洋環(huán)境特征，分析區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設的背景和意義，概述目前福建省區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設的發(fā)展現狀，提出福建省區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設的重點發(fā)展方向，旨在為其他地區(qū)提供有益參考。

2 系統(tǒng)建設需求

2.1 為政府決策提供依據

海洋預報工作是政府做出防災減災科學決策的重要依據。隨著人口和產業(yè)向沿海地區(qū)聚集，海洋災害風險加劇，有可能造成重大人員傷亡和經濟損失，給沿海地區(qū)政府的防災減災決策部署帶來很大壓力，也對海洋預報工作提出更多、更高和更新的要求。根據大量工作實踐，政府防災減災決策對海洋預報工作的需求主要體現在3個方面：①預報產品更貼近政府決策需求，包括準確預報、空間精細化(延伸到鎮(zhèn)村級行政區(qū))以及預報產品易于理解和便于使用；②預報產品綜合性更強，基于多要素的有機融合的綜合性預報產品更有利于政府決策；③面向承災體進行海洋災害風險預警，如針對海堤防御工程進行風暴潮(海浪)漫堤動態(tài)風險預警等。

2.2 為公眾提供服務

沿海地區(qū)多氣候怡人，濱海旅游、海上觀光、浴場游泳、海上沖浪、海上快艇和沙灘排球等活動持續(xù)增多。為公眾提供及時、方便和準確的海況信息，保障涉?；顒影踩蔀楹Ｑ箢A報工作關注的重點之一。目前面向公眾開發(fā)海洋預報產品的需求較大，如開展岸濱礁石淹沒時段，濱海浴場急流、暗流和裂流以及冬泳環(huán)境等專項預報[13-14]。

2.3 為經濟發(fā)展和安全生產提供保障

近年來沿海地區(qū)核電、油氣、石化和交通碼頭等大型工程項目快速增多，隨著全球氣候變暖、極端天氣頻發(fā)和海平面不斷上升[15]，提升沿海大型工程的防災抗災能力和減輕海洋災害風險對海洋預報工作的需求十分迫切。近海養(yǎng)殖捕撈、遠洋捕撈、石油平臺、海上運輸和海上風電等也需海洋預報工作提供保障服務。

此外，福建省沿海港灣和島嶼眾多，岸線類型復雜，地形變化劇烈，多種水系交匯，風暴潮和海浪災害頻發(fā)，通航密度大，船舶碰撞、觸礁和沉沒事故時有發(fā)生，需開展海上落水人員和溢油漂移軌跡動態(tài)預報，提升海上搜救應急處置能力；海上航道疏浚、清淤以及海砂采挖等活動可能引起海水水質惡化，需開展對懸浮泥沙漂移和擴散等情況的預報，降低海洋生態(tài)環(huán)境災害風險。

3 系統(tǒng)建設發(fā)展現狀

以上述需求為導向，經過3個“五年計劃”的努力，福建省海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設在基礎能力、技術研發(fā)和支撐能力、預報產品、綜合應用和服務系統(tǒng)以及信息發(fā)布等方面取得長足進展，目前已形成較為完善的區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)(圖1)。

圖1 福建省海洋預報業(yè)務系統(tǒng)

3.1 基礎能力

基礎能力建設是保障海洋預報業(yè)務工作的重要基礎性條件。目前福建省已建成先進的海洋預報電視節(jié)目演播廳、導播系統(tǒng)和制作平臺以及海洋預警報工作平臺和視頻會商系統(tǒng)；配備VSAT數據站，實現與國家海洋環(huán)境預報中心數據的雙向通信；配置2套高性能計算機系統(tǒng)，計算能力處于全國省級海洋預報機構領先水平；實現海洋觀測數據和預報產品的接收、存儲、質控、共享、分發(fā)和實時顯示。

3.2 技術研發(fā)和支撐能力

海洋預報關鍵技術研發(fā)是海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設的重要支撐。福建省通過將產、學、研、用有機結合和互相促進，加強與國內知名高校、科研院所、海洋與氣象預報單位的研究合作，不斷突破海洋預報關鍵技術，建立適用于本地區(qū)的海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)。此外，成立由院士科研團隊組成的院士工作站和海洋預報專家委員會，指導制訂海洋預報業(yè)務戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃并及時解決業(yè)務體系建設中遇到的技術困難，構建國內先進的持續(xù)業(yè)務化運行的區(qū)域性海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)。

3.3 預報產品

2016年國家海洋局印發(fā)《海洋預報業(yè)務分類(試行)》[16]，將海洋預報業(yè)務分為基礎要素預報業(yè)務、目標精細化預報業(yè)務、海洋災害預警業(yè)務、突發(fā)事件應急預報業(yè)務、海洋氣候預測業(yè)務和公眾服務業(yè)務6大類。福建省從本地區(qū)海洋預報業(yè)務需求出發(fā)，立足海洋地理和海洋環(huán)境特征，開發(fā)出完整的海洋預報業(yè)務產品，主要包括7項內容。

(1)基礎性預報。覆蓋海浪、潮汐、海流、海溫和鹽度等海洋環(huán)境基礎要素；既有大面數值預報產品，又有單點綜合預報產品。

(2)海洋災害預警報。在臺風或冷空氣影響期間發(fā)布風暴潮和海浪預警報。

(3)目標精細化預報。為海峽兩岸的“海峽”號航線、中心漁港、重點工業(yè)園區(qū)和重點養(yǎng)殖區(qū)等重點保障目標提供72 h精細化海洋預報服務。

(4)突發(fā)事件應急預報。為政府部門海上突發(fā)事故應急處置提供預報保障，預報要素為海上落水人員漂移軌跡以及事發(fā)海域風、海浪、海流和海溫等。

(5)海洋災害年度預測。每年年初開展海洋災害年度預測，預測要素包括臺風、風暴潮、海浪和赤潮。

(6)公眾服務。每天4次發(fā)布海上漁場168 h漁業(yè)海況預報；每天發(fā)布7個沿海市24 h海浪和海溫預報；每天發(fā)布38個縣級城市近岸海域潮汐、海浪和海溫預報；每年3—10月每周2次發(fā)布10個海區(qū)72 h或96 h赤潮等級預報；每年4—10月每天發(fā)布5大海水浴場24 h海浪、海溫、水質、健康指數、游泳適宜度和最佳游泳時段預報。

(7)政府防災決策支持。為福建省防汛抗旱指揮部和福建省海洋與漁業(yè)廳提供動態(tài)的海洋預警報決策服務產品和防御部署意見。

3.4 綜合應用和服務系統(tǒng)

在上述業(yè)務化預報產品的基礎上，為滿足不斷增長的海洋預報應用服務需求，福建省構建海洋預報業(yè)務綜合應用和服務系統(tǒng)。該系統(tǒng)覆蓋海面風、海浪、潮流、海溫、鹽度和海流等海洋環(huán)境要素，集日常海洋預報、海洋災害預警報、重點保障目標預報、專題海洋預報和政府防災決策支持以及海洋觀測和預報數據的接收、管理、存儲、共享、統(tǒng)計、監(jiān)控、顯示和分析等于一體，形成較為全面的綜合應用服務業(yè)務化系統(tǒng)和平臺，主要包括7項功能。

(1)海洋預警報產品制作和信息發(fā)布。對日常海洋預報、海洋災害預警報和重點保障目標等產品進行可定制化的綜合制作和發(fā)布以及進行預報檢驗和任務管理。

(2)風暴潮漫堤預警輔助決策[17]。集成全省33個警戒潮位核定岸段和454條海堤高程信息，采用2 700余種臺風路徑的風暴潮集合預報模式，基于風暴潮集合預報技術，實現對重點海堤岸段風暴潮漫堤風險的快速預警，提供風暴潮漫堤的風險等級、最危險情況和重點防御岸段。該系統(tǒng)平臺于2008年開始業(yè)務化運行，是全國首個針對海洋災害承災體(海堤)的目標預警系統(tǒng)，標志著海洋預報從基礎要素預報向面向承災體的目標預警方向發(fā)展。

(3)海上突發(fā)事故應急輔助決策。實現對福建省海域內發(fā)生的失事船只、落水人員和溢油的漂移擴散軌跡預報，海況72 h預報以及溯源預報和概率預報等，為海上搜救和溢油應急處置提供海洋環(huán)境保障。

(4)赤潮災害預警[18]。集合天氣形勢、實時數據(水文、氣象、生態(tài)和遙感)、赤潮藻種、預警模式和漂移模式等的赤潮綜合應用系統(tǒng)，實現針對赤潮的發(fā)生條件概率預報、漂移軌跡預測和快速信息發(fā)布。

(5)海洋衛(wèi)星遙感數據綜合分析。實現我國自主研發(fā)的HY-2動力環(huán)境衛(wèi)星數據的自動下載、處理、顯示、分析和存儲，自動形成定制化產品向指定用戶發(fā)布，同時應用于日常海洋預報和政府決策。

(6)海面風場、浪場和三維溫鹽流場數值預報[19-20]。分別基于WRF模式、SWAN模式和ROMS模式建立海洋數值預報系統(tǒng)，臺灣海峽及其近海的最高空間分辨率優(yōu)于1 km，廈門、湄洲灣、興化灣、閩江口和連江海域的最高空間分辨率為50 m，提供風、浪、溫、鹽和流場72 h預報。

(7)海上漁業(yè)安全應急指揮和漁業(yè)安全保障[21]。融合漁船信息管理系統(tǒng)和AIS防避碰系統(tǒng)，自動接收和展示福建省海域內所有漁場的風、浪預警報信息，并與漁船定位信息疊加，為臺風災害期間福建省科學部署海上漁船分梯次回港避風等提供依據，為海上漁船生產提供精細化預警報服務。

3.5 信息發(fā)布和公眾服務

為有效擴大海洋預警報信息服務的覆蓋面，為公眾提供更全面和更到位的信息服務，福建省建立由多平臺構成的海洋預報信息公眾服務系統(tǒng)，通過多渠道發(fā)布海洋預報信息。通過“漁民之友”廣播欄目每天7-24時(臺風期間24 h)向海上作業(yè)漁船播報漁業(yè)海況氣象信息，通過福建省和各市電視臺“福建海洋預報”欄目每天3次播發(fā)海洋預報信息，通過福建省海洋預報臺網站、微信和手機APP及時發(fā)布海洋觀測數據和海洋預警報信息，通過電話提供海洋預報咨詢服務，通過傳真向指定用戶發(fā)布海洋預警報信息，通過LED顯示屏向重點漁港和漁排養(yǎng)殖區(qū)發(fā)布實時海況和海洋預警報信息。

4 系統(tǒng)建設發(fā)展方向

4.1 加強人才隊伍建設

人才是事業(yè)發(fā)展最核心的因素，穩(wěn)定的高素質的海洋預報人才隊伍是海洋業(yè)務化預報系統(tǒng)建設和發(fā)展的根本需求。目前福建省海洋預報人才隊伍存在人員不足、高層次和復合型人才缺乏以及人員專業(yè)配置不盡合理等問題，不能適應海洋預報事業(yè)的發(fā)展需求。

在國家對人員編制控制較嚴格的情況下，應采取新的思路和措施解決問題。建議在自身人才隊伍有限擴充的前提下，優(yōu)先擴充緊缺和核心業(yè)務人員；實行“開門辦業(yè)務”，充分發(fā)揮市場的作用，并聯合高校和科研院所等資源，實現人才隊伍的“外向”擴充；加強對現有人才的培養(yǎng)，促進人員掛職鍛煉和開展中長期業(yè)務實習，加強與氣象和水利等跨部門的人才交流，提升綜合業(yè)務能力；加強國際交流，不斷拓展合作空間，開闊視野，提升水平。

4.2 大力發(fā)展海洋預警報技術

海洋預報業(yè)務領域拓展的關鍵在于技術的突破。目前福建省海洋預報技術發(fā)展存在的問題主要包括：海洋數值預報系統(tǒng)的業(yè)務化應用水平還未滿足格點預報的需求；系統(tǒng)在大部分港灣地區(qū)的空間分辨率較低，精細化預報難以大范圍開展；數值預報釋用技術還不成熟；海洋生態(tài)環(huán)境預報技術儲備不足，相關預報業(yè)務拓展緩慢；面向承災體的海洋災害動態(tài)風險預警技術剛起步，需加大研究力度。

建議在關鍵技術領域應繼續(xù)加強與高校、科研院所和相關技術部門的合作，重點突破4個關鍵技術“瓶頸”：①研發(fā)面向重點保障目標的海洋數值預報系統(tǒng)，集中精力開展數值預報產品釋用技術研究，推動數值預報產品在各類海洋業(yè)務化預報中的應用；②研發(fā)精細化和覆蓋主要港灣的海難救助輔助決策系統(tǒng)，將海上落水人員和溢油的漂移軌跡預報服務拓展到沿岸港灣海域，提升海上突發(fā)事故應急保障服務能力；③發(fā)展面向典型承災體的海洋災害動態(tài)風險評估和預測技術，開展海洋災害和典型承災體作用機理研究，實現從海洋基礎要素預報到承災體海洋災害風險動態(tài)預測的轉變，更好地為政府海洋防災減災決策提供支持；④加強海洋生態(tài)環(huán)境預報技術研究，基于生態(tài)學動力模型和大數據分析技術，探索針對沿海養(yǎng)殖漁業(yè)的海洋生態(tài)和化學環(huán)境異常預警報技術，包括水環(huán)境低溫、低溶解氧、pH值異常、葉綠素異常和赤潮等預報技術。

4.3 不斷豐富海洋預報產品

隨著政府、社會公眾和各行業(yè)對海洋預報需求的不斷增長，現有預報產品已難以充分適應和滿足，主要體現在3個方面：①海洋環(huán)境要素預報有待拓展，尤其是與海水養(yǎng)殖環(huán)境密切相關的生態(tài)和化學要素預報；②迫切需開發(fā)貼近公眾生產和生活的海洋預報產品；③專項保障預報服務水平有待提升，如針對港口碼頭、海上運輸、石化工程和油氣工程等專題的精細化保障預報服務。

建議大力開展海洋預報需求調研和服務效果評估工作，著力開發(fā)貼近公眾生產和生活的濱海旅游、越洋漁場和養(yǎng)殖漁業(yè)環(huán)境等特色海洋環(huán)境預報產品，延伸發(fā)展海洋指數預報產品，拓展重點保障目標精細化預報業(yè)務，研發(fā)針對港口碼頭、油氣管線、石化基地、海上運輸和“21世紀海上絲綢之路”等海洋環(huán)境保障的專題海洋預報服務產品，提升海上落水人員和溢油漂移軌跡動態(tài)預報產品，開拓海上航道疏浚工程浮泥沙漂移和擴散預報，保障海洋生態(tài)環(huán)境安全。

4.4 健全海洋預警報信息服務系統(tǒng)

近年來福建省海洋預警報信息服務逐漸向數字化和網絡化方向發(fā)展，但在實際服務過程中仍存在3個方面的問題：①各級海洋預報機構沒有統(tǒng)一的服務網站，公眾獲取信息不便；各級海洋與漁業(yè)行政主管部門沒有統(tǒng)一的海洋預報綜合信息發(fā)布平臺，各級部門信息發(fā)布不一致。②海洋預警報信息服務難以延伸到海上，海上船只(尤其是漁船)缺乏獲取海洋預報產品的有效手段。③海洋預報公眾服務覆蓋面較窄，面向鎮(zhèn)(村)級的精細化海洋預報服務十分薄弱，距打通海洋預報服務“最后一千米”目標還有很大差距。

建議著力打造更強大和更全面的海洋預警報信息服務系統(tǒng)，主要包括5個方面的平臺建設：①建設重大海洋災害預警報短信平臺，在預計可能出現重大海洋災害時，及時向有關政府部門和潛在受災公眾發(fā)送預警報短信，增強防災減災支持服務能力。②建設海洋預報信息綜合發(fā)布平臺，形成部門聯合、上下銜接和管理規(guī)范的預警報信息統(tǒng)一發(fā)布系統(tǒng)。③建設海洋觀測預報網站，整合各級海洋預報機構發(fā)布的海洋預警報產品，形成海洋觀測預報“一張網”，為社會公眾提供更便捷的海洋預報信息服務。④建設海洋預報信息公共服務平臺，并通過該平臺定制服務，面向交通、海事、漁業(yè)、搜救、港口、碼頭、濱海旅游和海上航線等行業(yè)部門，提供專業(yè)、精細和準確的海洋預報公共服務產品；通過與各行業(yè)部門業(yè)務系統(tǒng)的精準對接，主動推送海洋觀測數據和預警報產品，開展與各行業(yè)具體業(yè)務工作緊密結合的深層服務。⑤建設基于AIS(船舶自動識別系統(tǒng))的海洋預報信息服務平臺，打通海上信息服務“最后一千米”，有效擴展海洋預警報產品的海上服務能力。

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TheConstructionofMarineOperationalForecastingSystemsforRegionalOceansaCaseStudyforFujianProvince

ZENG Yindong1,2,3

(1.Marine Forecasting Center of Fujian Province,Fuzhou 350003,China；2.College of Oceanic and Atmospheric Sciences,Ocean University of China，Qingdao 266100,China；3.Fujian Engineering Research Center of Satellite Ocean Remote Sensing & Communication,Fuzhou 350003,China)

This study was based on the development of the regional marine operational forecasting system for Fujian province,to expound the demand for providing references on government decisions and services for the public as well as offering guarantee for economic development and safe producing.According to the requirement orientation,the paper introduced the present development of the regional marine operational forecasting system for Fujian province,in respect of the development of the capability of fundamental construction and technical support,forecasting production development,and comprehensive application as well as information services of the system.Furthermore,the study presented the development direction for the system construction on enhancing the building of talent teams,striving to develop marine warning and forecasting techniques,continuously enriching marine forecasting productions,and perfecting the information service system for marine warning and forecasting.The study aimed to offer a useful reference on the system construction development of regional marine forecasting operational systems for other regional oceans.

Marine forecasts,Hazard prevention and mitigation,Marine environment,Forecasting system,Operational system

P731.3

A

1005-9857(2017)10-0089-06

2017-08-17；

2017-09-22

福建省科技計劃項目(2017Y0005)；國家重點研發(fā)計劃重點專項(2017YFC1404804)；“十二五”國家科技支撐計劃項目(2013BAB04B00).

曾銀東，高級工程師，博士研究生，研究方向為海洋觀測預報