海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)
摘 要：從我國(guó)的情況看,沿海也是全國(guó)人口最密集、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的區(qū)域,其土地面積僅占全國(guó)總面積的13.4%,卻居住著占全國(guó)40%的人口,分布著占全國(guó)50%以上的大中城市,國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值占全國(guó)總產(chǎn)值的60%。因此,無(wú)論國(guó)外還是國(guó)內(nèi),從某種意義上說(shuō)近海環(huán)境的監(jiān)測(cè)都是整個(gè)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的重中之重。
關(guān)鍵字：海洋 環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù) 發(fā)展動(dòng)態(tài)
海洋在人類(lèi)的文明發(fā)展歷史中起著極其重要的作用,是全球生命支持系統(tǒng)的一個(gè)基本組成部分。近海環(huán)境與人類(lèi)的關(guān)系尤為密切。全世界有40%的50萬(wàn)人口以上的城市位于沿海地區(qū),有一半以上的人口居住在距離海岸線(xiàn)60km的區(qū)域內(nèi),今后30年這個(gè)數(shù)字還將增至75%。從我國(guó)的情況看,沿海也是全國(guó)人口最密集、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的區(qū)域,其土地面積僅占全國(guó)總面積的13.4%,卻居住著占全國(guó)40%的人口,分布著占全國(guó)50%以上的大中城市,國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值占全國(guó)總產(chǎn)值的60%。因此,無(wú)論國(guó)外還是國(guó)內(nèi),從某種意義上說(shuō)近海環(huán)境的監(jiān)測(cè)都是整個(gè)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的重中之重。
90年代國(guó)外近海環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,特別在海洋動(dòng)力要素同步觀測(cè)方面,在懸浮泥沙綜合測(cè)量方面,在海洋污染連續(xù)監(jiān)測(cè)方面,都取得了一些與海洋經(jīng)濟(jì)建設(shè)密切結(jié)合的、令人矚目的新進(jìn)展。
1. 海洋動(dòng)力要素同步觀測(cè)技術(shù)
在風(fēng)、浪、流綜合測(cè)量設(shè)備方面,最典型的是利用高頻地波雷達(dá)探測(cè)流、浪、風(fēng),代表性產(chǎn)品是美國(guó)CODAR海洋傳感器有限公司(COS)的SeaSonde系列,該系列按照探測(cè)距離、分辨率和對(duì)象的不同,分為標(biāo)準(zhǔn)型(1993年推上市場(chǎng))、海上型、高分辨率型和專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū)型(1998年進(jìn)行試驗(yàn))等幾種。
在浪、潮、流綜合測(cè)量設(shè)備方面,采用的技術(shù)不斷翻新,至今大致有三類(lèi): (1)利用壓力傳感器和矢量海流計(jì)技術(shù)；(2)利用坐底式聲學(xué)多普勒海流剖面儀(ADCP)技術(shù)。這類(lèi)設(shè)備又分成兩種:一種利用坐底式ADCP進(jìn)行海流剖面測(cè)量,同時(shí)在設(shè)備上增加第五個(gè)聲束或壓力傳感器測(cè)量波浪和潮汐(相當(dāng)于使用一個(gè)聲學(xué)式浪潮儀或壓力式浪潮儀)；(3)利用全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)。德國(guó)天文物理大地測(cè)量研究所(IAPG)在90年代初為了配合歐洲遙感衛(wèi)星ERS—1的試驗(yàn),研制了安裝有差分GPS接收機(jī)的、用于校準(zhǔn)ERS—1上雷達(dá)高度計(jì)的錨泊浮標(biāo),利用GPS載波信號(hào)的相位值確定浮標(biāo)天線(xiàn)相對(duì)于陸地參考站天線(xiàn)的三維位置(準(zhǔn)確度達(dá)厘米數(shù)量級(jí)),通過(guò)計(jì)算得出:瞬時(shí)海平面和平均海平面;與時(shí)間及位置有關(guān)的分立波高和平均波高;布放海區(qū)海流(潮流)速度和方向的變化。
2. 懸浮泥沙綜合測(cè)量技術(shù)
在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),國(guó)內(nèi)外主要依靠人工操作的、在不同深度上采樣分析的方法了解水中泥沙分布及其變化,數(shù)據(jù)離散而且有限。為了使我國(guó)懸浮泥沙綜合測(cè)量技術(shù)趕上世界先進(jìn)水平,在“國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)·海洋領(lǐng)域·海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)主題(818主題)”中,專(zhuān)門(mén)設(shè)置了一個(gè)818-01-01-02課題,研制海床基海洋環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(國(guó)家海洋局海洋技術(shù)研究所、第一海洋研究所、中國(guó)科學(xué)院東海研究站和南海海洋研究所合作承擔(dān))。該系統(tǒng)由8個(gè)部分組成:
(1)聲學(xué)懸浮泥沙濃度剖面儀,利用懸浮泥沙對(duì)聲波的后向散射作用測(cè)量其濃度,得出從海底到距離海底30m左右處各層懸浮泥沙濃度的剖面分布。
(2)聲光懸浮泥沙粒徑譜測(cè)量?jī)x,利用水下數(shù)字相機(jī)拍攝懸浮泥沙對(duì)激光的散射圖象,經(jīng)過(guò)處理,得出懸浮泥沙粒徑分布參數(shù)。
(3)懸浮泥沙自動(dòng)采樣器,配備24個(gè)采樣瓶,自動(dòng)定時(shí)采樣,在系統(tǒng)回收后用以訂正懸浮泥沙濃度剖面儀和粒徑譜測(cè)量?jī)x的數(shù)據(jù)。
(4)壓力式波浪/潮汐測(cè)量?jī)x。
(5)聲學(xué)矢量海流計(jì)。
(6)中央控制器。
(7)系統(tǒng)安裝平臺(tái),搭載上述6種儀器設(shè)備,形成懸浮泥沙和波潮流綜合測(cè)量系統(tǒng)。
(8)聲學(xué)應(yīng)答釋放器,供系統(tǒng)回收時(shí)使用。從目前查閱的資料看,國(guó)外尚無(wú)功能與其相似的系統(tǒng)。
3.海洋污染連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)
海洋污染對(duì)人類(lèi)健康、海洋經(jīng)濟(jì)和海洋可持續(xù)發(fā)展影響極大。海洋污染監(jiān)測(cè)雖然早已開(kāi)展起來(lái),但限于過(guò)去的技術(shù)條件,難以進(jìn)行長(zhǎng)期自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)。
我國(guó)海洋污染自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)起步較晚,更需加緊往前趕。在“國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)·海洋領(lǐng)域·海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)主題(818主題)”818-01-01-03課題中開(kāi)展了下列研究工作:(1)研制可以在海洋環(huán)境中較長(zhǎng)時(shí)間使用的水溫、鹽度、溶解氧和pH傳感器(海洋技術(shù)研究所承擔(dān))。
(2)研制可以在海洋環(huán)境中使用的氨氮傳感器(天津大學(xué)承擔(dān))。
(3)研制基于“水下微型實(shí)驗(yàn)室”概念,采用比色分析方法進(jìn)行測(cè)量的硝酸鹽、亞硝酸鹽和磷酸鹽現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)分析儀(海洋技術(shù)研究所和青島海洋大學(xué)合作承擔(dān))。
(4)研制由以上儀器設(shè)備集成的水質(zhì)監(jiān)測(cè)浮標(biāo)(海洋技術(shù)研究所等承擔(dān))。
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