西歐國家的海洋觀測及其對我國的啟示

1、西歐國家的海洋觀測及其對我國的啟示前言西歐國家的社會經濟發(fā)展與海洋緊密相關，而西歐國家的海洋技術又得益于他們自身的工業(yè)基礎。就海洋觀測技術和觀測系統(tǒng)而言，他們的技術和管理都有明顯的優(yōu)勢與顯著的特點。目前，由西歐科學基金會主持正在建設中的歐洲海洋觀測與數(shù)據(jù)網絡（European Marine Observation and Data Network，EMODNET），將增強西歐地區(qū)應對全球氣候變化和環(huán)境污染等方面所面臨的挑戰(zhàn)，提高區(qū)域海洋管理、資源利用、環(huán)境保護能力。由于海洋的連通性，在這個由幾十個國家組成的瀕海經濟圈中，他們有許多共同的海洋利益和海洋問題，建設資源共享的海洋觀測系統(tǒng)，共享海洋信

2、息和信息產品資源，對加速區(qū)域社會經濟發(fā)展有重要意義。本文重點探討西歐國家的海洋觀測系統(tǒng)，為我國的海洋觀測系統(tǒng)建設提供參考。一、西歐國家目前海洋經濟狀況與未來發(fā)展沿著兩大洋（大西洋和北冰洋）和四個海北海、地中海、黑海和波羅的海，西歐國家共有約70，000公里海岸線，其海洋經濟總值約占西歐國家GDP的40%，提供了約40%的就業(yè)崗位。海洋經濟主要有：1）海洋運輸業(yè)：海洋運輸占外貿運輸總量的90%，占國內貿易運輸?shù)?0%。合計1200多個港口，每年有35億噸貨物流量，3.5億個旅客流量。2）造船業(yè)：年營業(yè)額達900億歐元，提供了80萬個直接的和間接的技術職業(yè)崗位。西歐國家的漁船和艦艇建造水平世界領先

3、。3）漁業(yè)：提供了約50萬個工作崗位，產值占西歐GDP的0.3%，其中水產業(yè)占整個漁業(yè)的19%。其它還有海洋能源產業(yè)和海上旅游與娛樂文化產業(yè)等。目前，對今后西歐海洋經濟有重大影響的事件有關于減少二氧化碳排放的京都議定書和2009年12月通過的哥本哈根協(xié)議及北冰洋航道的開通。西歐國家在開發(fā)海洋可再生能源和節(jié)能環(huán)保船舶方面，已取得了令世人囑目的成就；北冰洋冰的融化和航道的開通，將使亞、歐和美洲之間的航線縮短6000-8000公里，而北冰洋海底又蘊藏豐富的資源。同時，海平面上升和全球氣候變化可能使威尼斯這樣的低海拔國家或島國面臨滅頂之災，近年來威尼斯平均每年水淹次數(shù)達60多次。西歐國家是靠海上擴張發(fā)

4、展起來的，今后也將依靠海洋來維持發(fā)展。二、西歐國家的海洋觀測系統(tǒng) 西歐國家在海洋觀測技術和海洋觀測系統(tǒng)建設方面有多年的技術和經驗積累，并直接為海洋經濟服務。近年來，為解決面臨的共同海洋環(huán)境問題，歐盟國家開始在現(xiàn)有觀測系統(tǒng)的基礎上進行集成和發(fā)展，建設區(qū)域性的海洋觀測系統(tǒng)，特別是海底觀測系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的建設是高技術和高投入，僅靠少數(shù)國家的努力是難以實現(xiàn)的，何況他們都有共同的利益和需求。2.1英國的CEFAS海洋觀測系統(tǒng) 英國的全國海洋觀測系統(tǒng)是由英國環(huán)境、漁業(yè)及水生物研究中心合作建設的CEFAS，最初目的是為海洋漁業(yè)服務。在CEFAS網站上，可以看到關于各種魚群、魚疾病以及魚捕食的信息，可以看到英

5、國海岸區(qū)域海浪、潮位以及生物化學信息。該系統(tǒng)具有以下特點：1）高時間空間分頻率取樣；2）物理、化學和生物多參數(shù)測量；3）智能化保真取樣；4）現(xiàn)場校正；5）衛(wèi)星通訊；6）可根據(jù)客戶需要制定監(jiān)測項目。圖1. cefas波浪觀測站位波浪觀測系統(tǒng)是與國家氣象局合作建立的，參數(shù)有：有效波高、波高最大值、波峰周期、平均波周期、波擴展、溫度、平均水位、平均波高、風向、風速等。圖2. cefas溫鹽觀測站位圖3 Cefas的生態(tài)監(jiān)測浮標Smartbuoy站位及濁度數(shù)據(jù)2.2 希臘的愛琴海監(jiān)測和預報系統(tǒng)在1997年，由希臘國家立項，西歐自由貿易聯(lián)盟（European Free Trade Association

6、 EFTA）資助了其中85%的經費，希臘國家經濟部資助了剩下的15%經費，建立起第一期愛琴海監(jiān)測和預報系統(tǒng)海神Poseidon，項目由希臘Hellenic海洋研究中心的海洋研究所和Hellenic計算系統(tǒng)研究所承擔。第二期將把監(jiān)測預報系統(tǒng)從愛琴海擴展到地中海的大部分，其中75%的經費由EFTA資助。愛琴海的監(jiān)測和預報系統(tǒng)最初工作目標集中于物理過程（大氣狀態(tài)、波浪、海流）的監(jiān)測，生物化學量的監(jiān)測有限。后經補充，逐漸增強了監(jiān)測能力。圖4 希臘愛琴海觀測系統(tǒng)圖4中的綠點標志是海神項目中的浮標位置，紅星標志是多參數(shù)M3A浮標系統(tǒng)的位置。藍色實線是VOS航線。藍色虛線是Pireaus到Crete之間的航

7、運觀察船的大致位置。綠色方塊代表嵌套在海神和地中海預報系統(tǒng)中的海岸模型高分辨率區(qū)域。2.3愛爾蘭海監(jiān)測系統(tǒng)英國環(huán)保局、環(huán)境漁業(yè)水產科學中心、氣象局、Wales鄉(xiāng)村協(xié)會、當?shù)卣狈詹?、健康與安全執(zhí)行委員會，于2002年聯(lián)手建立了愛爾蘭海監(jiān)測系統(tǒng)（Irish Sea monitoring system），目的是通過有效且連續(xù)的監(jiān)測和模擬，去理解沿岸海域對自然行為和人為行為所產生的反應，并檢驗海洋環(huán)境管理的有效性。該系統(tǒng)把近實時或實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和模型相結合，并進入預業(yè)務化海岸預測系統(tǒng)。觀測的重點是暴雨、河流排放的變化、季節(jié)性變化及利物浦海域的富營養(yǎng)化。只要在它的網頁上注冊，就可以得到該系統(tǒng)的相

8、關數(shù)據(jù)。圖5. 愛爾蘭海監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋的范圍圖6. 愛爾蘭海監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)密集采集區(qū)（圖中文字注釋：CTD檢測陣/CTD監(jiān)測陣；潮汐計量/潮汐測量；海洋雷達覆蓋/高頻雷達覆蓋/？2.4 大西洋觀測網西歐研究框架第五期（2002-2005）投資建立了歐洲多學科錨系時序大西洋觀測網（ANIMATE（Atlantic Network of Interdisciplinary Moorings and Time-series for Europe），在四個點建立的錨系觀察站如下圖所示：CV、CIS、PAP、ESTOC?，F(xiàn)在這套系統(tǒng)歸屬08年第七期開展的EuroSITES項目。圖7 深海錨系觀測站為研究二氧

9、化碳在氣候變化中的特殊作用提供重要的信息。2.5 地中海業(yè)務化海洋觀測網西歐研究框架規(guī)劃第五期開始支持區(qū)域整合項目：地中海業(yè)務化海洋網（MOONMediterranean Operational Oceanography Network）。這一項目整合了以下系統(tǒng)：地中海志愿船觀測系統(tǒng)，地中海Argo浮標，科里奧利觀測系統(tǒng)，地中海Gloss系統(tǒng)，希臘的Poseidon系統(tǒng)，海表面溫度、水色以及海面高度衛(wèi)星遙感系統(tǒng)，Cretean Sea、Adriatic Sea以及Ligurian Sea的海上浮標系統(tǒng)， Puertos del Estado實時觀測系統(tǒng)，地中海表面漂流觀測系統(tǒng)。目前MOON系統(tǒng)

10、的預報產品有十七個。圖8 西歐地中海業(yè)務化海洋觀測網3、 西歐國家海洋觀測系統(tǒng)的管理理念與模式3.1 以海洋觀測系統(tǒng)支持海洋經濟發(fā)展?jié)O業(yè)和海運是西歐重要的經濟支柱，而英國的漁業(yè)和希臘的海運最能代表西歐傳統(tǒng)產業(yè)。大不列顛群島周圍的海洋都是水深不到200米的大陸架，不僅適于魚類繁衍生長，而且便于捕撈作業(yè)；不列顛群島曲折的海岸線，使其有很多港灣可以作為漁船的拋錨地，為漁業(yè)發(fā)展提供了良好的條件。因此，英國為歐盟中最大的漁業(yè)國之一，其主要品種捕撈量占歐盟的四分之一。這就不難理解建立英國全國海洋觀測系統(tǒng)的主要承擔者是英國農業(yè)部門。希臘是世界上最早進行造船和海上航行的國家之一。希臘航運業(yè)的鼎盛時期始于18世

11、紀初期，當時處于奧斯曼帝國統(tǒng)治下的愛琴海貿易以至整個東地中海的貿易，幾乎完全掌握在希臘人的手中。今天，按船舶載重噸位計算，希臘仍是世界第一航運大國（日本、挪威、中國分列二、三、四位），占世界總噸位的19%、西歐總噸位的55%。按擁有船舶數(shù)量計算，希臘排名世界第二（日本第一）。希臘船東占世界油輪市場份額達25%。鑒于此，就不難理解EFTA作為項目投資的主體，由希臘承擔愛琴海觀測網項目。3.2 重視海洋觀測系統(tǒng)運行的業(yè)務化管理目前世界上著名的海洋儀器設備公司有很大一部分屬于西歐國家。其產品涉及浮標、潛標、滑翔器等觀測平臺和傳感器、儀器，良好的工業(yè)基礎和嚴謹?shù)纳a管理，保證了其產品的高質量。例如，挪

12、威的Fugo OCEANCE公司生產的Seawatch浮標監(jiān)測系統(tǒng)可以用于多種參數(shù)的測量，如波浪方向、水流速度和方向，氣象參數(shù)、鹽度、溶解氧、葉綠素碳氫化合物等等，系統(tǒng)的完整、可靠，已經在西班牙、希臘、泰國、印度尼西亞、馬來西亞、印度、科威特、秘魯?shù)葒业玫綉?。高質量的儀器設備支撐了觀測系統(tǒng)的有效和可靠運行。在業(yè)務化海洋觀測系統(tǒng)的管理方面，以專業(yè)技術工作組的形式負責觀測系統(tǒng)的運行管理、應用及維護。專業(yè)技術業(yè)務工作組可劃分為五類，如表1所示。表1 業(yè)務化觀測系統(tǒng)的管理類別工作組海洋觀測和數(shù)據(jù)提供支援觀察船多參數(shù)傳感器陣列近實時衛(wèi)星數(shù)據(jù)次表層剖面測量漂流器滑翔器業(yè)務化海洋預報觀測系統(tǒng)模擬試驗？盆

13、地和區(qū)域尺度的多元評估工具？盆地尺度的預報區(qū)域尺度的預報和大陸架尺度的模型科學研究大氣沖擊和海-氣相互作用研究從盆地到大陸架尺度的鳥巢生態(tài)系統(tǒng)模型用于生物化學觀測的數(shù)據(jù)同化向中間使用者擴散觀測數(shù)據(jù)產品開發(fā)觀測系統(tǒng)的管理數(shù)據(jù)管理項目管理觀測系統(tǒng)的管理還包括新的傳感器性能檢驗，改進已有監(jiān)測、通訊功能，修正海洋模型、升級系統(tǒng)等。3.3 多方協(xié)作提高海洋觀測系統(tǒng)效益在海洋觀測系統(tǒng)的建設和運行方面，歐盟多年來一直重視多方協(xié)作，以提高效率。歐盟從1984年就開始實施科技框架計劃，以整合西歐當時相對分散的科技資源，從整體上提升歐盟的科技競爭力，現(xiàn)已發(fā)展到第七框架計劃?？v觀其發(fā)展變化，可以看出：歐盟對該計劃的

14、資金投入近年來顯著增加，由最初的32.7億歐元上升到現(xiàn)在的175億歐元，翻了近6倍；該計劃的影響力也與日俱增，最初只局限在少數(shù)歐盟成員國內部開展，如今已吸引了來自世界上約60個國家近百萬個？高水平科研機構、大學和企業(yè)的廣泛參與。 在海洋研究方面，協(xié)作與整合模式更體現(xiàn)了歐盟科技框架計劃的整合精神，西歐海洋觀測體系幾乎都是多方合作而形成的。Cefas的波浪觀測系統(tǒng)是與國家氣象局合作建立的。愛爾蘭海監(jiān)測系統(tǒng)設計和數(shù)據(jù)使用者含有研究機構、大學、環(huán)保部門和公司等13個單位。MOON系統(tǒng)是多國系統(tǒng)組成的，其執(zhí)行機構包括主席、議會、管理小組、科學指導委員會和業(yè)務優(yōu)化咨詢小組。議會是由所有成員國中選出的代表組

15、成。議會評估各項決定，評估過去的一年中業(yè)務優(yōu)化咨詢小組、管理小組和主席所做的工作。大西洋觀測網項目的任務之一，就是充分利用現(xiàn)有的框架、儀器、硬件，讓來自于西歐不同研究小組的專家共享現(xiàn)有系統(tǒng)元素，開發(fā)新的系統(tǒng)元素。3.4 觀測數(shù)據(jù)滿足海事和海洋科學需要 CEFAS中心作為農業(yè)部執(zhí)行機構，利用海洋觀測系統(tǒng)，為政府部門、國際機構、商業(yè)公司及援助組織，提供漁業(yè)管理、環(huán)境保護和水產業(yè)等方面的科研、咨詢、顧問、監(jiān)管和培訓服務。該中心為英國政府和歐盟決策者提供了大量咨詢和建議，并正逐步將其客戶群擴展到全球。 2007年，愛琴海觀測系統(tǒng)運行獲得希臘勞埃德船級社技術發(fā)明獎。除海運業(yè)受益于這一觀測系統(tǒng)之外，其他海

16、事活動和海洋研究也在充分利用這一系統(tǒng)。MFS預報系統(tǒng)開發(fā)了一系列預報產品，包括魚群觀察系統(tǒng)、溢油漂移預測、漂浮物蹤跡預測、特別區(qū)域的高分辨率預報、Catalan海岸保守型和非保守型化學與生物污染物對環(huán)境影響的評估、Thermaikos 海灣顆粒污染物傳輸模型，等。污染物傳輸模型考慮到粘性沉積物的所有過程（絮凝、沉淀、再懸?。糜谖廴就话l(fā)事件處置的程序化決策。 愛爾蘭監(jiān)測系統(tǒng)是為海岸管理服務的。研究者開發(fā)了大量預報模型，其中包括預報難度很大的生物參數(shù)，如浮游植物的增長、營養(yǎng)物質濃度。愛爾蘭海域管理各方都把可靠、實用的海洋模型放在很重要的位置上。從西歐海洋觀測系統(tǒng)得到的各層次產品與受益方可歸結如

17、下表2。表2 各層次產品與受益方受益領域產品中間產品使用者最終使用者氣候研究以現(xiàn)代模型分析過的綜合性觀測數(shù)據(jù)庫氣象研究中心海洋和氣候研究者、評估人、應對氣候變化的決策者海洋環(huán)境保護狀態(tài)和影響數(shù)據(jù)?；蛘呦嚓P的指示劑數(shù)據(jù)EEA西歐環(huán)境agency,OSPAR保護東北大西洋海洋環(huán)境組織,HRLCOM, Barcelo,國家環(huán)保局DG，ENV，政策制定者、公眾。季節(jié)天氣預報或者更大范圍的預報海洋初始條件；再分析ECMWF西歐中尺度天氣預報中心，國家氣象服務，農業(yè)、保險、能源、運輸、公共安全保障、研究等部門漁業(yè)、生態(tài)系統(tǒng)物理狀態(tài)、過去狀態(tài)的再分析國家海洋和漁業(yè)研究所ICES、DG FISH，國家漁業(yè)部門

18、、相關研究部分航運和離岸工業(yè)為操作而提供的高分辨率的冰/?；蚝Ａ黝A報；設計再分析提高附加值的服務公司操作員、航運路線決策者，工業(yè)設施結構標準制定、風險估計、EMSA等部門。溢油管理溫度、風、浪或海流數(shù)據(jù)與之相關的國家海洋機構和西歐海洋安全機構受影響的海岸公益當局和商家市政安全溫度、風、浪或海流數(shù)據(jù)海關、海岸警衛(wèi)DG TREN，移民和毒品控制、警察海洋環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)邊界和初始條件、數(shù)據(jù)產品國家海岸監(jiān)控和預報系統(tǒng)國家環(huán)境和海洋部門、國家WFD報告、海岸管理四、對發(fā)展我國海洋觀測系統(tǒng)的啟示1) 提高離岸海洋觀測和數(shù)據(jù)獲取能力-2) 發(fā)展業(yè)務化海洋學，提升服務能力西歐的海洋觀測系統(tǒng)為產業(yè)所提供的服務讓

19、我們看到了海洋信息服務的未來。目前我國已經具備了一定的以海洋物理參數(shù)為主要內容的近海觀測系統(tǒng)，已經開發(fā)了一些風暴潮預報產品、海浪預報產品、風預報產品、海溫實況和預報、海洋氣象預報產品。我國還可以開發(fā)對任意時刻、任意時段的潮汐、潮流預報產品，潮高和水深的迭加產品，滿足近?？刂坪较蚝秃Ｑ笞鳂I(yè)人員提高效率、節(jié)能減排、保證安全的需要；可以開發(fā)海洋溢油處理信息產品，包括溢油區(qū)環(huán)境污損狀況、海區(qū)溢油漂移、擴散趨勢分析，溢油造成的經濟損失評估及環(huán)境影響，溢油污損處理措施方案。目前的觀測系統(tǒng)作進一步的調整、充實，以開發(fā)對養(yǎng)殖漁業(yè)需要的生態(tài)環(huán)境預報產品和遠洋捕撈業(yè)的漁業(yè)資源信息?？梢蚤_發(fā)包括海面風場、浪場、流場，溫鹽場等信息產品，為海洋工程設計提供服務