寧波市近岸海洋觀測網絡現(xiàn)狀分析及對策建議

錢茹茹

（寧波市自然資源生態(tài)修復和海洋管理服務中心，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，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、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在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設。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（強蛟生態(tài)浮標），安裝有氣象、水質多參數(shù)、營養(yǎng)鹽等監(jiān)測設備。截至2015年12月，寧波市已經建成覆蓋赤潮高發(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10套（生態(tài)浮標5套、波浪浮標3套、油類專項浮標1套、海濱浮標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 當前近岸海域海洋觀測網絡現(xiàn)狀

機構改革之后，根據職責劃分，海洋預警監(jiān)測職能由自然資源和規(guī)劃部門負責，原有波浪浮標、油類浮標、岸基監(jiān)測站及其配套系統(tǒng)劃轉至資規(guī)部門。通過對國家和地方建設資源的梳理整合，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），地波雷達站1套，簡易觀測站7套，波浪浮標3套，油類專項浮標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絡（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），觀測儀器設備主要有自動水文氣象儀和專線傳輸設備。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 地波雷達站

現(xiàn)有地波雷達站一套，位于象山松蘭山景區(qū)，觀測儀器設備主要有高頻地波雷達系統(tǒng)一套、X波段雷達測波儀一套，寬頻地震儀一套，海嘯預警觀測系統(tǒng)一套。可對大范圍海面流場、波浪場、海面風場和水面移動目標進行有效探測。

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。觀測儀器設備主要有自動水文氣象儀和專線傳輸設備。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

現(xiàn)有波浪浮標3套，分別位于杭州灣、南韭山和漁山。油類專項浮標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、化合物等（表3）。

表3 浮標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，主要獲取風速風向、氣壓、溫濕度等海洋觀測資料。

1.6 實時監(jiān)測和數(shù)據管理系統(tǒng)

寧波市實時監(jiān)測和數(shù)據管理系統(tǒng)分為浮標在線監(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、監(jiān)控觀測站點狀態(tài)、實現(xiàn)短信報警、數(shù)據分析、統(tǒng)計等功能（圖4）。

圖4 實時觀測數(shù)據展示(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

2.1 數(shù)據質量

數(shù)據接收率=實際采集數(shù)據量/應采集數(shù)據量×100%

數(shù)據有效率=有效數(shù)據采集量/實際采集數(shù)據量×100%

實際采集數(shù)據量根據采樣周期進行計算，減去設備維護、維修后得到的數(shù)據量。應采集數(shù)據量根據采樣周期計算的理論數(shù)據量。有效數(shù)據采集量為剔除無物理意義的異常值所得的數(shù)據量。

據統(tǒng)計，2021年上半年觀測數(shù)據接收率達到99.5%，有效率為99%。

2.2 數(shù)據比對

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

2.3 運行維護

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

維護的主要內容為觀測設備清潔、設備運行情況檢查更換，傳感器校準等。

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

在實際運維工作中，海上浮標的運維難度也遠高于固定觀測站點，經常會受到天氣海況、船只等多種因素的干擾而無法及時出海。以2020年為例，漁山波浪浮標和南韭山波浪浮標分別在1月份和2月份遭受漁船撞擊，引起電子艙進水，溫濕度、風速風向、氣壓等傳感器故障，數(shù)據傳輸卡失效，當時正處于疫情期間，無法出海維修，導致2-3月份浮標數(shù)據中斷。而在2021年7月“煙花”臺風過境期間，漁山波浪浮標和南韭山波浪浮標的風速風向傳感器都在運行一段時間后出現(xiàn)數(shù)據偏低、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 成果應用

風暴潮災害是寧波乃至浙江最主要的海洋災害之一?！?019年寧波市海洋災害公報》顯示寧波市在2019年共發(fā)生風暴潮過程4次，引發(fā)災害2次，造成直接經濟損失155223.45萬元。

為了能在臺風影響期間獲取寶貴的觀測資料，在臺風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期間正常運行。

據浙江省氣象臺發(fā)布信息顯示臺風“煙花”（強臺風級）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。臺風影響期間，寧波余姚大嵐丁家畈累計雨量達1048毫米，破登陸浙江的臺風實測過程雨量極值。

“煙花”影響期間正好為天文大潮期，風暴潮疊加天文大潮，發(fā)生較強的風暴潮過程。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為臺風影響期間漁山波浪標的波浪過程，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 臺風影響期間漁山波浪標的波浪過程Fig.5 Changes of wave height at Yushan wave buoy during the impact of the typhoon

圖6為臺風期間觀測站風速情況，可以看到在7月24日臺風經過觀測站點所在海域時瞬時風速達到25.6m/s，之后數(shù)據出現(xiàn)異常，判斷觀測設備在臺風經過后遭到損壞。

圖6 臺風期間觀測站風速情況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絡建設以來，雖然發(fā)揮了重要的作用，但是在實際應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絡，但是現(xiàn)有觀測網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)據等問題，現(xiàn)有觀測網不能滿足寧波市海洋預警報和防災減災的需求，急需針對現(xiàn)有觀測網情況進行合理規(guī)劃補充和調整。

4.2 數(shù)據資源整合問題

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

4.3 數(shù)據共享問題

機構改革之后，原有建設的海上生態(tài)浮標劃轉至生態(tài)環(huán)境部門，目前雖可實現(xiàn)數(shù)據共享，但網絡變更、設備損壞維護不及時等不確定性因素都有可能導致數(shù)據獲取中斷。此外一些科研院所也會根據需要建設海洋觀測設施用于科學研究，如何有效加強海洋觀測設施管理，確保海洋觀測數(shù)據安全，實現(xiàn)數(shù)據共享，避免重復建設，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該科學合理，觀測環(huán)境選擇應具有代表性。對現(xiàn)有海上觀測站點的選址進行優(yōu)化，盡量遠離漁船傳統(tǒng)航道，減少漁船撞擊影響。新建海上綜合觀測設施，增加波浪、水文、氣象、水質等多參數(shù)觀測。加密岸基觀測站點，布設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)據資源，加強數(shù)據信息化管理

對現(xiàn)有觀測數(shù)據資源進行梳理，建立統(tǒng)一的數(shù)據格式和標準，加強觀測數(shù)據的信息化管理，通過建設多學科綜合數(shù)據庫和數(shù)據管理平臺，實現(xiàn)觀測數(shù)據的管理、瀏覽、查看，加強觀測數(shù)據應用分析。

5.3 規(guī)范海洋觀測設施管理，建立數(shù)據共享機制

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