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海洋環境監測平臺技術

海洋環境監測平臺技術主要是指以海洋環境監測為目的,為滿足海洋環境監測所需的傳感器以及儀器裝備工作條件和使用環境而提供的不同平臺技術,海洋環境監測平臺主要包括岸基臺站、浮標、潛標、海床基、水下移動平臺、天基和空基、船基等,是實現海洋監測重要保障載體。從20世紀初的岸基臺站、船基的初步應用到錨系浮標研制成功,如今潛標、海床基、水下移動平臺、天基和空基等技術的發展,目前海洋環境監測平臺已成為海洋環境監測的重要保障,大部分平臺技術已較為成熟,在海洋環境監測的業務化運行方面發揮著重要作用。

1.岸基臺站

岸基海洋站技術是在沿海海濱或近海島礁實現海洋環境監測的技術,是發展最早、最為成熟的海洋環境監測平臺技術。美國、歐洲和日本等發達海洋國家的海洋平臺技術處于世界領先水平,應用廣泛,功能仍在不斷完善。

海洋發達國家岸基臺站主要用于開展潮汐、海洋氣象、波浪、水溫和海流觀測。如美國研制的岸基臺站上可以實現潮汐、氣象、水文等要素的監測,所建設的岸基臺站分布于沿岸、島礁、燈塔和碼頭,組成國家潮汐、氣象、波浪、水溫和海流監測的監測網。這些岸基臺站基本實現了自動化無人觀測,在部分岸基臺站上布設了高頻地波海洋監測雷達,覆蓋范圍涵蓋美國東西海岸,實現了監測范圍內的海洋環境監測。我國岸基臺站技術相對也很成熟,布放在沿海島礁、港口碼頭,分布在我國沿海岸線,實現水文、氣象、波浪、海流等要素的監測。

岸基臺站技術未來將以多功能化、工作時間長期化、維護成本低廉化為目標,在相關的保障技術及可靠性方面進行長期的技術攻關和產品研制。

2.浮標和潛標

浮標

浮標包括錨系浮標和漂流浮標。錨系浮標是實現海洋動力環境、氣象及海洋生態化學要素長期連續觀測的主要平臺技術,具有采集數據持續、能夠長期穩定監測數據等特點;漂流浮標是隨海流漂流、自動連續采集海洋水文、氣象、海流等要素數據的小型浮標,具有體積小、重量輕、不受人為限制等特點。

錨系浮標技術相對成熟,浮標產品種類齊全、測量項目多、海上生存能力強。隨著海洋監測需求的發展,有針對性地研制了各種專用化、小型化浮標,如美國國家資料浮標中心(NDBC)研制的錨系浮標主要有三種:用于幾百至幾千米水深海域的直徑為10和12 m的大型圓盤浮標和6 m圓盤形、船形中型浮標,以及用于近海監測的3 m圓盤形小型浮標。近年來浮標技術的發展主要集中在供給電源的改進和技術研究方面,如美國、意大利、以色列、韓國等國研發了波浪能發電、太陽能及溫差能等混合供電的新型能源浮標。

漂流浮標技術以拉格朗日漂流(SVP浮標)技術為主,研究經久耐用、成本低廉、投放方便的漂流浮標是該技術的發展焦點。同時研究滿足特殊需求的特種漂流浮標是發展主體,如近期為滿足海洋氣象學研究的需求,研制出了可測氣壓的氣象漂流浮標、風速風向漂流浮標以及可同時測量風速、風向、氣溫、氣壓和表層水溫及加速度,且加裝了Argos發射機和GPS的多功能漂流浮標等。

浮標平臺技術的發展由結構形式的優化逐步轉向功能專業化以及對浮標內部的數據采集、數據傳輸、主控、電源等部分進行改進,呈現出通信手段多元化、組成模塊標準化、供給電源多方式化等特點。