宁波市近岸海洋观测网络现状分析及对策建议

钱茹茹

（宁波市自然资源生态修复和海洋管理服务中心，浙江·宁波 315042)

宁波市是海洋大市，拥有海域面积约7812 km2，大陆海岸线和海岛岸线长达1681 km，海洋资源丰富，深水港口岸线、渔业资源、滨海旅游等资源在全国均属领先地位。为了全面实时掌握海洋生态环境状况，原宁波市海洋与渔业局从2008年开始启动宁波市近岸海域在线监测系统的建设，2009年6月在象山港海域建成全省第一座全天候、不间断，集海洋水质、水文、气象于一体的岸基海洋自动监测站（大礁岛自动监测站）。2010年开始在象山港海域开展浮标在线监测系统的建设。2011年12月31日在象山港海域投放了宁波市第一个近岸海域在线监测浮标（强蛟生态浮标），安装有气象、水质多参数、营养盐等监测设备。截至2015年12月，宁波市已经建成覆盖赤潮高发区、增养殖区、滨海旅游区、海洋保护区等海洋环境敏感区域的全方位近岸海域在线监测系统，包括海上自动监测浮标系统、岸基自动站、数字化监控平台、实时监测与信息管理系统等部分。其中海上自动监测浮标10套（生态浮标5套、波浪浮标3套、油类专项浮标1套、海滨浮标1套），岸基监测站2套（大礁岛自动站、杭州湾海天一洲测点），数字化监控分析平台3套（市级监控分析平台2套，县级平台1套），岸基视频系统1套及实时监测与信息管理系统等。

1 当前近岸海域海洋观测网络现状

机构改革之后，根据职责划分，海洋预警监测职能由自然资源和规划部门负责，原有波浪浮标、油类浮标、岸基监测站及其配套系统划转至资规部门。通过对国家和地方建设资源的梳理整合，截至2021年6月宁波市近岸海域分布有自动观测站7套（表1），地波雷达站1套，简易观测站7套，波浪浮标3套，油类专项浮标1套，志愿船15艘，基本形成覆盖宁波近岸海域的海洋观测网络（图1）。

表1 自动观测站Table 1 Automatic observation station

图1 海洋观测站点分布Fig.1 Distribution of ocean observation stations

1.1 自动观测站

宁波市现有自动观测站7套（图2），观测仪器设备主要有自动水文气象仪和专线传输设备。观测要素包括气象、潮位、温盐等（表2）。

图2 大礁岛自动站(a)与松兰山自动站(b)Fig.2 Automatic observation stations in Dajiaodao(a)and Songlanshan(b)

表2 自动观测站观测要素和采集频率Table 2 Observation elements and acquisition frequency in automatic observation stations

1.2 地波雷达站

现有地波雷达站一套，位于象山松兰山景区，观测仪器设备主要有高频地波雷达系统一套、X波段雷达测波仪一套，宽频地震仪一套，海啸预警观测系统一套。可对大范围海面流场、波浪场、海面风场和水面移动目标进行有效探测。

1.3 简易观测站

宁波市7个简易观测站始建于2014年，分别位于杭州湾海天一洲（图3）、北仑大榭、北仑梅山、象山黄避岙、奉化桐照渔港、宁海胡陈渔港、象山打鼓峙。观测仪器设备主要有自动水文气象仪和专线传输设备。观测要素和采集频率同自动观测站。

图3 杭州湾海天一洲简易观测站Fig.3 Simple observation station in Haitianyizhou

1.4 浮标

现有波浪浮标3套，分别位于杭州湾、南韭山和渔山。油类专项浮标1套，位于北仑梅山。搭载有气象传感器、波浪传感器、油类传感器，观测要素覆盖气象、波浪、水质、化合物等（表3）。

表3 浮标及其观测要素和采集频率Table 3 The buoy station and its observation elements and acquisition frequency

1.5 志愿船

宁波市目前有15套近海志愿船观测系统，分布于浙北海域，主要获取风速风向、气压、温湿度等海洋观测资料。

1.6 实时监测和数据管理系统

宁波市实时监测和数据管理系统分为浮标在线监测系统、岸基观测站点监测系统和志愿船监测系统，可以实时接收观测数据、监控观测站点状态、实现短信报警、数据分析、统计等功能（图4）。

图4 实时观测数据展示(a)与统计分析(b)Fig.4 Real-time observed data display (a) and statistical analysis (b)

2 运行维护

2.1 数据质量

数据接收率=实际采集数据量/应采集数据量×100%

数据有效率=有效数据采集量/实际采集数据量×100%

实际采集数据量根据采样周期进行计算，减去设备维护、维修后得到的数据量。应采集数据量根据采样周期计算的理论数据量。有效数据采集量为剔除无物理意义的异常值所得的数据量。

据统计，2021年上半年观测数据接收率达到99.5%，有效率为99%。

2.2 数据比对

在线监测数据比对是保证数据可靠性和准确性的有效手段，根据《海洋观测规范 第2部分海滨观测》等观测工作执行标准，定期开展数据比对，2020年全年开展60余次巡检比对工作，获取比对观测数据2500余组。

2.3 运行维护

观测站点所处环境一般都比较恶劣，尤其是海上浮标还会遭受渔船等撞击，造成设备损坏，传感器精度下降，因此为确保观测数据的可靠性，需定期开展站点巡检和运行维护工作。

维护的主要内容为观测设备清洁、设备运行情况检查更换，传感器校准等。

通过长期的运维工作发现，海上浮标的设备损坏率明显高于固定观测站点，这也是由于海上浮标所处环境比岸边的固定观测站点更为复杂恶劣。而在各类观测设备中，气象传感器、电源的损坏率又高于其他观测设备，气象传感器故障主要表现设备损坏，数据异常等，电源故障主要为太阳能板损坏和老化。

在实际运维工作中，海上浮标的运维难度也远高于固定观测站点，经常会受到天气海况、船只等多种因素的干扰而无法及时出海。以2020年为例，渔山波浪浮标和南韭山波浪浮标分别在1月份和2月份遭受渔船撞击，引起电子舱进水，温湿度、风速风向、气压等传感器故障，数据传输卡失效，当时正处于疫情期间，无法出海维修，导致2-3月份浮标数据中断。而在2021年7月“烟花”台风过境期间，渔山波浪浮标和南韭山波浪浮标的风速风向传感器都在运行一段时间后出现数据偏低、定值等异常现象，受天气海况影响，也无法做到及时出海检修。

3 成果应用

风暴潮灾害是宁波乃至浙江最主要的海洋灾害之一。《2019年宁波市海洋灾害公报》显示宁波市在2019年共发生风暴潮过程4次，引发灾害2次，造成直接经济损失155223.45万元。

为了能在台风影响期间获取宝贵的观测资料，在台风来临前对各观测站点加强巡检加固，近年来大部分观测站点都能在台风期间正常运行。

据浙江省气象台发布信息显示台风“烟花”（强台风级）于2021年7月25日12时30分前后在浙江省舟山市普陀区沿海登陆，登陆时中心附近最大风力13级（38米/秒），中心最低气压为965百帕。“烟花”块头大，影响范围广，登陆后陆上维持时间长，累计雨量大。台风影响期间，宁波余姚大岚丁家畈累计雨量达1048毫米，破登陆浙江的台风实测过程雨量极值。

“烟花”影响期间正好为天文大潮期，风暴潮叠加天文大潮，发生较强的风暴潮过程。位于镇海的观测站点在7月24日23:43分观测到342cm的潮位值，达到历史极值，同时造成维持100 cm以上增水的高潮位时间超过24小时。多处观测站点潮位都超过红色警戒潮位。

图5为台风影响期间渔山波浪标的波浪过程，7月24日23:00左右测的最大波高10.05m，有效波高为7.11m，1/10大波波高为8.35m，平均波高为4.82m，波级为7级（6m≤有效波高<9m，7.5m≤1/10大波波高<11.5m），海况为狂浪。

图5 台风影响期间渔山波浪标的波浪过程Fig.5 Changes of wave height at Yushan wave buoy during the impact of the typhoon

图6为台风期间观测站风速情况，可以看到在7月24日台风经过观测站点所在海域时瞬时风速达到25.6m/s，之后数据出现异常，判断观测设备在台风经过后遭到损坏。

图6 台风期间观测站风速情况Fig.6 Changes of wind speed at observation station during the impact of the typhoon

4 存在问题

宁波市近岸海域海洋观测网络建设以来，虽然发挥了重要的作用，但是在实际应用过程中也存在很多亟待解决的问题。

4.1 海洋观测站点分布不合理问题

宁波市近岸海域虽已形成海洋观测网络，但是现有观测网存在观测站点分布不合理，站点较少且功能单一，杭州湾区域存在观测空白，无观测数据等问题，现有观测网不能满足宁波市海洋预警报和防灾减灾的需求，急需针对现有观测网情况进行合理规划补充和调整。

4.2 数据资源整合问题

宁波市近岸海域分布的在线监测设备，一部分是由原国家海洋局进行建设，一部分由原宁波市海洋与渔业局进行建设，两者在建设初期搭建的平台、数据格式、传输网络都存在较大的不同，因此在数据资源整合上也存在较大的困难。

4.3 数据共享问题

机构改革之后，原有建设的海上生态浮标划转至生态环境部门，目前虽可实现数据共享，但网络变更、设备损坏维护不及时等不确定性因素都有可能导致数据获取中断。此外一些科研院所也会根据需要建设海洋观测设施用于科学研究，如何有效加强海洋观测设施管理，确保海洋观测数据安全，实现数据共享，避免重复建设，也是海洋管理部门需要思考的问题。

5 对策与建议

5.1 优化站点布局，加密观测站点

海洋观测站点的布局应该科学合理，观测环境选择应具有代表性。对现有海上观测站点的选址进行优化，尽量远离渔船传统航道，减少渔船撞击影响。新建海上综合观测设施，增加波浪、水文、气象、水质等多参数观测。加密岸基观测站点，布设密度均匀并能有效覆盖所有管辖岸段。

5.2 整合现有数据资源，加强数据信息化管理

对现有观测数据资源进行梳理，建立统一的数据格式和标准，加强观测数据的信息化管理，通过建设多学科综合数据库和数据管理平台，实现观测数据的管理、浏览、查看，加强观测数据应用分析。

5.3 规范海洋观测设施管理，建立数据共享机制

完善海洋观测设施管理规定，建立海洋观测设施建设许可备案制度，定期对海洋观测数据进行汇交审核，打破部门间壁垒，整合科研机构、社会力量的资源，建立数据共享机制，搭建数据共享平台，提高观测数据利用率，避免重复建设造成资源浪费。