海洋觀測儀器管理初探

侯玉玲 ,馬昕 ,劉永正 ,荊瑩 ,劉賽賽

(1.中國海洋大學(xué)國有資產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室管理處 青島 266100;2.中國海洋大學(xué)物理海洋教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心 青島 266100)

0 引言

21世紀(jì)是海洋的世紀(jì),海洋對我國未來的發(fā)展具有不可替代的作用,發(fā)展海洋觀測儀器和技術(shù)在防御海洋災(zāi)害、應(yīng)對海上突發(fā)事件、維護(hù)國家海洋權(quán)益、保障海上航道安全、開發(fā)利用海洋資源、促進(jìn)海洋科學(xué)研究等方面具有重大戰(zhàn)略需求。海洋科學(xué)研究關(guān)注的核心問題是海洋是否正在改變,改變的趨勢、后果及程度,以及改變對地球環(huán)境和包括人類在內(nèi)的地球生命系統(tǒng)的影響。海洋科學(xué)研究以觀測資料為基礎(chǔ),而目前人類對海洋特別是深海區(qū)域知之甚少。探求海洋奧秘、剖析海洋現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律、推動(dòng)海洋科學(xué)進(jìn)步,已成為海洋觀測儀器和技術(shù)發(fā)展的巨大源動(dòng)力。

《國家自然科學(xué)基金“十三五”發(fā)展規(guī)劃》明確指出,國家自然科學(xué)基金委員會(NSFC)重點(diǎn)支持以海洋經(jīng)濟(jì)為代表的“藍(lán)色學(xué)科”,優(yōu)先把海洋過程及其資源、環(huán)境和氣候效應(yīng)、全球環(huán)境變化與地球圈層相互作用、地球環(huán)境演化與生命過程等列入重點(diǎn)發(fā)展的傾斜支持學(xué)科[1]。目前,我國在逐步優(yōu)化科學(xué)基金資助布局[2],以科學(xué)問題為牽引,促進(jìn)國家海洋科學(xué)研究。該過程將推進(jìn)海洋觀測儀器(系統(tǒng))在新的海區(qū)以及新的海洋觀測儀器(系統(tǒng))在熱點(diǎn)海區(qū)的應(yīng)用,這對儀器的管理以及保障國有資產(chǎn)提出了新的挑戰(zhàn)。

海洋觀測儀器具有價(jià)值高、難回收、易丟失等特點(diǎn),不同的海洋觀測儀器在使用過程中又存在諸多差異。從實(shí)際出發(fā),分析海洋觀測儀器的特性和操作場景,制定針對海洋觀測儀器的管理規(guī)范和風(fēng)險(xiǎn)防控機(jī)制,對進(jìn)一步規(guī)范和加強(qiáng)海洋觀測儀器管理,防止國有資產(chǎn)損失具有重要意義。本研究將以海洋觀測儀器為例,探索海洋觀測儀器管理的基本規(guī)范。

本研究梳理海洋觀測儀器管理中的主要問題,以物理海洋學(xué)海洋觀測儀器為例進(jìn)行分類,論述相較常規(guī)固定資產(chǎn)其特殊性,并給出中國海洋大學(xué)的試點(diǎn)管理辦法。

1 海洋觀測儀器管理的主要問題

海洋觀測儀器與常規(guī)固定資產(chǎn)不同,其特殊的使用環(huán)境及其特殊性,導(dǎo)致海洋觀測儀器的使用與管理存在以下問題。

1.1 入賬管理困難

《政府會計(jì)準(zhǔn)則第3號》確認(rèn)“固定資產(chǎn)是指政府會計(jì)主體為滿足自身開展業(yè)務(wù)活動(dòng)或者其他活動(dòng)需要而控制的,使用年限超過1年(不含1年)、單位價(jià)值在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以上,并且使用過程中基本保持原有物質(zhì)形態(tài)的資產(chǎn),一般包括房屋及構(gòu)筑物、專用設(shè)備、通用設(shè)備等”。從價(jià)值上看,通常將1 000元以上的資產(chǎn)作為固定資產(chǎn),1 000元以下的資產(chǎn)作為低值設(shè)備或耗材管理,海洋觀測儀器設(shè)備一般單價(jià)較高,在價(jià)值確認(rèn)上比較明確。但在使用年限及使用方式上,海洋觀測儀器設(shè)備存在使用時(shí)間無法確定、回收使用困難等現(xiàn)實(shí)問題,將此類海洋觀測儀器納入固定資產(chǎn)進(jìn)行管理勢必會造成管理上的困難,也給儀器設(shè)備的管理和使用人員帶來壓力;若將其作為耗材管理,由于海洋觀測儀器設(shè)備的價(jià)值往往較高,批量數(shù)額巨大,高校在該類設(shè)備上的投入無法以固定資產(chǎn)價(jià)值體現(xiàn),在一定程度上又影響了國家配套資金的分配,也難以對海洋觀測儀器設(shè)備進(jìn)行有效的管理。

1.2 使用環(huán)境特殊

海洋觀測儀器設(shè)備的使用場景、使用時(shí)間和使用操作等方面都不同于一般的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。首先,海洋觀測儀器設(shè)備主要安裝在海洋科考船、布放在近海或深遠(yuǎn)海中,少部分使用在模擬海洋環(huán)境實(shí)驗(yàn)室中。存放地點(diǎn)的特殊性導(dǎo)致資產(chǎn)管理部門難以對海洋觀測儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管。其次,海洋觀測儀器設(shè)備的使用時(shí)間有其自身的規(guī)律性,觀測儀器往往使用機(jī)時(shí)較長,測量儀器和采樣儀器僅僅在隨船進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)或科學(xué)考察時(shí)使用,航次完成時(shí)便閑置,因此在使用機(jī)時(shí)和共享使用方面難以達(dá)到一定的考核標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 報(bào)廢報(bào)損材料不全

海洋觀測儀器設(shè)備發(fā)生損壞或丟失往往難以打撈甚至難以追尋,因現(xiàn)場記錄不完整、丟失時(shí)間不確定、布放時(shí)未進(jìn)行圖片、視頻等方式的取證導(dǎo)致無法提供證據(jù)材料,這給儀器設(shè)備報(bào)廢、報(bào)損的申報(bào)鑒定和責(zé)任追究帶來一定困難。

海洋觀測儀器設(shè)備因其應(yīng)用場景的特殊性在入賬、使用和報(bào)廢處置方面都存在諸多管理方面的問題,因此,充分了解和掌握海洋觀測儀器設(shè)備的特性,結(jié)合中國海洋大學(xué)在海洋觀測儀器設(shè)備使用管理中遇到的實(shí)際問題,探索建立符合海洋觀測儀器設(shè)備特點(diǎn)的管理體制機(jī)制,對加強(qiáng)海洋觀測儀器設(shè)備的規(guī)范化管理,提高資產(chǎn)管理效益和管理水平具有重要意義。

2 主要儀器分類

按照不同的分類依據(jù),可以將海洋觀測儀器進(jìn)行不同分類。例如,對于不同型號的溫鹽深測量儀(Conductivity、Temperature、Depth,CTD),有用于船載的CTD,有用于潛標(biāo)的自容式CTD,不同工作狀態(tài)的CTD,其損壞或丟失的可能性不同,管理的方式和手段也不盡相同。因此本研究認(rèn)為,在海洋觀測儀器管理中,需要考慮海洋觀測儀器的使用狀態(tài)區(qū)分管理,針對物理海洋中海洋觀測儀器的使用狀態(tài),將海洋觀測儀器分為船載儀器、自主可移動(dòng)觀測儀器(系統(tǒng))和長期固定儀器(系統(tǒng))。

2.1 船載儀器

(1)Seabird 911Plus:是唯一工作水深突破萬米的高精度CTD 設(shè)備。設(shè)備由水下單元和甲板單元組成,水下單元配有極高精度的鉑電阻溫度傳感器、電極式電導(dǎo)率傳感器和石英壓力傳感器。通常科考船均安裝該型號CTD。

(2)直讀/走航式聲學(xué)多普勒海流剖面儀(ADCP):TRDI公司推出的船載測流系統(tǒng),它的聲學(xué)換能器由數(shù)百個(gè)小換能器組成,通過以相控陣原理為基礎(chǔ)的波束形成電路構(gòu)成4個(gè)聲波束。聲學(xué)換能器的體積和重量僅為常規(guī)換能器的1/10左右,從而簡化了換能器船底安裝的結(jié)構(gòu)。

以CTD 和ADCP 為例可以看出,船載儀器通常安裝固定到作業(yè)船只,科考船交付時(shí)通常已安裝完畢,該類儀器使用可靠性高,出現(xiàn)丟失的可能性極低。

2.2 自主可移動(dòng)觀測儀器(系統(tǒng))

自主可移動(dòng)觀測儀器根據(jù)是否回收分為拋棄式和可回收兩大類。

(1)拋棄式海氣通量浮標(biāo):我國自主研發(fā)以海氣界面關(guān)鍵要素的全球性觀測需求為導(dǎo)向,以湍流熱通量準(zhǔn)確評估為應(yīng)用目標(biāo),平臺技術(shù)的研究本質(zhì)是為全球范圍高時(shí)空分辨率的海氣界面關(guān)鍵要素的準(zhǔn)確獲取提供一種小型化、輕質(zhì)化和低成本的觀測手段,為海氣界面交換的協(xié)同觀測提供一種新型有效的觀測方式。該儀器通常用于走航觀測,到達(dá)預(yù)定位置將儀器投放海中,不進(jìn)行回收。

(2)Argo浮標(biāo):Argo浮標(biāo)原名ARGO 浮標(biāo),是用于實(shí)施國際地轉(zhuǎn)海洋學(xué)實(shí)時(shí)觀測陣計(jì)劃(Array for Real-time Geostrophic Oceanography,ARGO)。Argo浮標(biāo)可在海洋中自由漂移,不僅可自動(dòng)測量海面到一定水深之間的海水溫度、鹽度和深度,還可跟蹤其漂移軌跡,獲取海水的移動(dòng)速度和方向。通常Argo浮標(biāo)投放海洋后不進(jìn)行回收。

(3)水下滑翔機(jī)(Glider):Glider是一種在水下以鋸齒形航線航行的自治式觀測設(shè)備,基于浮力驅(qū)動(dòng),可搭載溫鹽深測量儀等多種傳感器,可用于大范圍海洋水下環(huán)境觀測。目前,我國所使用的不同型號滑翔機(jī)均為自主研發(fā)設(shè)備。其中青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室海洋觀測與探測聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室(天津大學(xué)部分)的“海燕-10000”深?；铏C(jī)在馬里亞納海溝首次下潛至8 213 m。Glider均為回收式。

(4)波浪滑翔器:我國自主研發(fā)的波浪滑翔器用其特殊雙體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換波浪起伏為前向動(dòng)力的無人水面船,利用海洋波浪和太陽能源完成長時(shí)序、大尺度的海上航行觀測而無須頻繁人工維護(hù),此外,具有極端海況下的可靠工作能力和綜合集成多類型科學(xué)傳感器的搭載能力,是適合構(gòu)建全球大洋海氣界面業(yè)務(wù)化觀測的重要基礎(chǔ)平臺。經(jīng)過長期自主摸索和試驗(yàn)[3-4],我國自主研發(fā)的“海哨兵”波浪滑翔器(圖1)初步完成了系統(tǒng)構(gòu)建和示范運(yùn)行,開始應(yīng)用海洋和大氣觀測中[5-6]。該儀器通常在投放海洋后,人為設(shè)定路線,在一定時(shí)間后到達(dá)預(yù)定區(qū)域收回。

圖1 “海哨兵”波浪滑翔器隊(duì)列Fig.1 The array of“Haishaobing”Wave Glider

通過以上4類自主可移動(dòng)觀測儀器的介紹可以發(fā)現(xiàn),自主可移動(dòng)觀測儀器通常搭載多要素傳感器,以CTD 為例,根據(jù)使用狀態(tài)不同和使用時(shí)間不同,以上4類均需要安裝溫鹽深傳感器。同時(shí)目前大多數(shù)自主可移動(dòng)觀測系統(tǒng)國外對中國處于封鎖狀態(tài),均需要我國自主研發(fā)。

2.3 長期固定儀器(系統(tǒng))

海洋觀測中長期固定儀器(系統(tǒng))常見的為潛標(biāo)和錨系浮標(biāo)(圖2)。

圖2 長期固定儀器(系統(tǒng))Fig.2 Diagram of long-term fixed instrument(system)

(1)潛標(biāo):海洋潛標(biāo)系統(tǒng)是對海洋水下環(huán)境進(jìn)行長期、定點(diǎn)、多參數(shù)剖面觀測的儀器設(shè)備系統(tǒng),是海洋環(huán)境立體監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分。海洋潛標(biāo)系統(tǒng)具有觀測時(shí)間長、隱蔽、測量不易受海面氣象條件影響等優(yōu)點(diǎn)。

(2)錨系浮標(biāo):將浮標(biāo)錨定于海洋特定的位置,可以對錨定位置海區(qū)進(jìn)行自動(dòng)、長期、連續(xù)測量。用于獲取海洋水文氣象、水質(zhì)、海嘯、海冰等物理、生化參數(shù)的水面漂浮式自動(dòng)監(jiān)測平臺,它具有全天候、全天時(shí)穩(wěn)定可靠的收集海洋環(huán)境資料的能力,并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、自動(dòng)標(biāo)示和自動(dòng)發(fā)送。

長期固定儀器(系統(tǒng))根據(jù)研究目的設(shè)計(jì)安裝不同要素傳感器,通常通過每年1～2次正常維護(hù)可長時(shí)間使用,但在特殊海區(qū)受生物腐蝕、強(qiáng)流、臺風(fēng)等過程影響,會出現(xiàn)不同程度的損壞或丟失。

3 使用環(huán)境特殊性

3.1 動(dòng)力環(huán)境復(fù)雜

中國海洋大學(xué)目前項(xiàng)目研究的目標(biāo)海域主要為西北太平洋、印度洋和中國近海(渤海、黃海、東海和南海)海區(qū)。以西北太平洋為例,西北太平洋是全球海洋動(dòng)力過程最為豐富的海區(qū)之一。西北太平洋存在一支強(qiáng)勁的西邊界流——黑潮,長期平均流速可以超過1 m/s,黑潮及其延伸體在非常狹窄的區(qū)域內(nèi)從低緯度向高緯度輸送大量的熱量,使得該海域存在非常顯著的海氣溫差,強(qiáng)烈的海氣相互作用伴隨著高度活躍的海洋動(dòng)力過程使得該地區(qū)海洋與大氣運(yùn)動(dòng)具有顯著的多尺度特征,在海洋和大氣相互作用下西北太平洋常年海浪較大,年平均波高超過1 m。西北太平洋是系統(tǒng)性海洋觀測相對缺乏的海區(qū)之一。從長期觀測角度而言,海洋動(dòng)力和生態(tài)要素觀測主要依靠傳統(tǒng)的大型錨系浮標(biāo)和潛標(biāo)。然而,目前幾乎所有的錨系觀測系統(tǒng)集中在熱帶海區(qū),全球中高緯度海域特別是海氣相互作用和海洋動(dòng)力過程最為豐富的黑潮延伸體海區(qū)仍然是長期連續(xù)觀測的“荒漠區(qū)”。目前,“透明海洋”計(jì)劃黑潮觀測區(qū)是該海區(qū)我國長期維持的觀測[7]。然而“狹窄”的強(qiáng)流區(qū)存在較強(qiáng)的水平流速剪切和垂向流速剪切,對于海洋觀測系統(tǒng)的鏈接結(jié)構(gòu)破壞較大。同時(shí)活躍的海氣相互作用伴隨劇烈的天氣尺度過程,這對于海面以上儀器的傳感器具有一定的破壞性,容易導(dǎo)致儀器部分或全部功能失效。

3.2 人為破壞

西北太平洋、印度洋以及中國近海豐富的海洋動(dòng)力過程,孕育了全球最豐富的初級生產(chǎn)力和漁業(yè)資源[8-9],豐富的漁業(yè)資源促使該海區(qū)大量海洋捕撈活動(dòng)。以中國南海為例,鳶烏賊、鯖科、鲹科和金槍魚屬4類大宗經(jīng)濟(jì)魚類是南海主要的經(jīng)濟(jì)漁業(yè)資源[10],小型漁船可進(jìn)行海上經(jīng)濟(jì)作業(yè)。同時(shí)南海作為我國最大邊緣海毗鄰菲律賓、馬來西亞、文萊、印度尼西亞、新加坡、泰國、柬埔寨、越南等國家,國際政治形勢較為復(fù)雜。海上作業(yè)漁船和復(fù)雜的形勢均會對工作的儀器帶來不可預(yù)估的影響。2021年2月,漁民不慎將廣東海洋大學(xué)海洋觀測儀器打撈上船,被我國海警人員追回。漁網(wǎng)捕撈儀器不僅增加儀器丟失的風(fēng)險(xiǎn),還會增加傳感器損害的可能性,使得傳感器使用年限降低。我國科研人員布放長期觀測儀器以及自主設(shè)計(jì)的海試儀器(如智能浮標(biāo))因?yàn)猷弴藛T打撈而丟失的事情時(shí)有發(fā)生。不具備定位發(fā)射裝置的自容式儀器尋找非常困難,同時(shí)因?yàn)楹Ｑ笞吆接^測具有周期性、長間隔性的特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)儀器丟失時(shí),通常很難再次找到。

3.3 操作因素

海洋觀測儀器具有重量大、體積大的特點(diǎn),該特點(diǎn)增大了操作難度。對于搭載科考船進(jìn)行的海洋觀測儀器觀測通常可以通過絞車、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作流程有效避免因?yàn)椴僮鞑划?dāng)導(dǎo)致的海洋觀測儀器丟失。但是受制于客觀條件,仍存在借助漁船或其他船只進(jìn)行海洋觀測儀器觀測或布放的情況,依靠人力或非專業(yè)設(shè)備增加了海洋觀測儀器直接丟失的情況。

浮標(biāo)、潛標(biāo)等觀測系統(tǒng)通常搭載多種觀測傳感器(圖2),通過繩索鏈接,觀測系統(tǒng)跨過整個(gè)海深,外大洋通常4 000～6 000 m。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮配重、儀器工作時(shí)間、耐壓等因素,布放和回收時(shí)需要考慮海況、儀器布放和回收順序等,人為計(jì)算、操作的失誤也會導(dǎo)致儀器損壞和丟失。

4 管理措施

針對中國海洋大學(xué)儀器使用狀態(tài),以及海洋觀測儀器使用的特殊性,中國海洋大學(xué)采取的管理辦法為以下內(nèi)容。

儀器設(shè)備管理部門應(yīng)針對海洋觀測儀器的特性和使用場景加強(qiáng)對海洋觀測儀器的管理,盡量減少海洋觀測儀器的損失。

(1)建立海洋觀測儀器設(shè)備操作規(guī)范,加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的培訓(xùn)和指導(dǎo),打造海洋觀測的專業(yè)化隊(duì)伍。中國海洋大學(xué)“東方紅”系列科考船組建了由首席科學(xué)家、船上海洋觀測實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員和相關(guān)專業(yè)教學(xué)科研人員在內(nèi)的海洋調(diào)查科考隊(duì)伍,編制了船載儀器設(shè)備操作規(guī)程,實(shí)驗(yàn)人員操作經(jīng)驗(yàn)豐富,能夠確保海洋觀測儀器規(guī)范、安全使用。

(2)建立海洋觀測儀器分類管理機(jī)制,正確區(qū)分拋棄式、長期固定布放回收式和船載海洋觀測儀器的特性。對于浮標(biāo)、玻璃浮球等一次性投放且使用年限不超過一年的海洋觀測儀器作為耗材管理;潛標(biāo)等海洋觀測儀器因使用環(huán)境的特殊復(fù)雜性難以有效監(jiān)管,使用年限、回收結(jié)果等存在不確定性,管理部門應(yīng)根據(jù)此類儀器的特性和使用記錄情況確認(rèn)儀器報(bào)廢、報(bào)損的依據(jù),進(jìn)行合法有效地處置。

(3)建立海洋觀測儀器損壞、丟失應(yīng)急處置預(yù)案,將正在發(fā)生或已發(fā)生的事故后果減輕到最低程度。事故的應(yīng)急處置應(yīng)分事前、事中和事后3個(gè)階段,事前制定應(yīng)急處理措施,明確處置程序;事故發(fā)生時(shí)按流程及時(shí)匯報(bào)、組織打撈或報(bào)有關(guān)單位協(xié)助找尋,并做好事故現(xiàn)場記錄;事故發(fā)生后應(yīng)及時(shí)對事故進(jìn)行評估鑒定,認(rèn)定相關(guān)責(zé)任,上報(bào)管理部門依法依規(guī)進(jìn)行賠償或追求責(zé)任人責(zé)任。

(4)建立以第三方商業(yè)保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)為保障的海洋觀測儀器風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制,減少國有資產(chǎn)損失。高校等科研單位應(yīng)加強(qiáng)與社會保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)的合作,針對海洋觀測儀器設(shè)備的特點(diǎn)探索風(fēng)險(xiǎn)防控的新機(jī)制和新模式,制定海洋觀測儀器的研制、使用的專業(yè)化保險(xiǎn)保障方案,為科研人員和海洋觀測儀器提供有力保障。

5 總結(jié)與展望

在國家實(shí)施海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略,鼓勵(lì)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,突破封鎖的背景下,如何有效管理海洋觀測儀器是科研人員與管理人員共同面對的問題,有效合理的管理不僅保護(hù)國有資產(chǎn)的價(jià)值,同時(shí)保護(hù)科研人員的科研積極性。國內(nèi)高校尚無有效的儀器管理辦法或規(guī)定,均處于“摸著石頭過河”的階段。為了逐步制定合理的海洋觀測儀器管理辦法,本研究進(jìn)行了初步基礎(chǔ)性研究,以物理海洋觀測儀器為例,結(jié)合儀器使用特點(diǎn),進(jìn)行了儀器分類,討論其使用環(huán)境的特殊性,結(jié)合中國海洋大學(xué)科研和管理,提出試點(diǎn)的儀器管理措施。

目前,該研究尚屬初級階段,管理措施也僅在試點(diǎn)實(shí)施階段,針對海洋生物、海洋地質(zhì)、海洋化學(xué)等學(xué)科有待研究。研究過程發(fā)現(xiàn),該問題需要多部門、多學(xué)科相關(guān)人員共同探索。未來中國海洋大學(xué)將繼續(xù)探索海洋觀測儀器管理的相關(guān)問題,期待國內(nèi)高校及科研院所多交流,形成既能使國有資產(chǎn)有效管理,又能保護(hù)科研人員調(diào)查、實(shí)驗(yàn)積極性的管理制度。