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服务海洋强国 浅蓝延向深蓝

作者: 来源:中国气象报社 时间:2021-03-19

编者按:

    海洋是生命的摇篮、资源的宝库、交通的命脉、战略的要地,一个国家的兴盛与海洋事业密不可分。

    中国是一个海洋大国。党中央、国务院高度重视发展海洋经济、建设海洋强国。气象如何服务海洋强国建设,服务又如何从湛蓝天空延伸到蔚蓝深海?本版带您从监测、预报、服务及科技支撑等不同角度,加深了解。

    观测篇:布设观察蓝海的“锐眼”

    ■观测网:气象部门基于防灾减灾和科研探索的需求,已初步建立5类观测站点、涉及11个省(自治区、直辖市),以近海岸常规气象要素为主的海洋综合气象观测网。

    ■站点数:截至2020年底,我国已累计建设1000余个海洋气象观测站点,建设地点包括沿海岸边、海岛、海洋浮标、海上平台及船舶上。

    海洋气象观测是海洋气象工作的基础。种类繁多的海洋气象观测站点,其观测设备、观测项目、观测价值有何不同?

    沿海自动气象站、海岛自动气象站多由6要素传感器、供电系统和通信单元组成,能实时观测沿海、海岛等海洋气象环境中的温度、湿度、气压、风速、风向、雨量等要素。除此之外,每个站点都配有相关的防雷设施。目前,沿海(海岛、滨海)自动气象站是我国海洋气象观测网络中数量占比最高的气象站,在浙江、福建、广东等地沿海地区和海岛上广泛分布,是开展海洋天气预报、应对气候变化、保护海洋生态环境、提供海洋气象服务的基础。

    海洋浮标自动气象站一般由浮标体、系留系统、观测系统、数据采集处理控制系统、通信系统、供电系统、检测系统、安全报警系统、岸基数据接收处理系统等9部分组成,观测项目包括风速、风向、气温、湿度、气压、能见度、日照度、雨量等气象要素以及波高、波周期、表层海水流速及流向、表层海水温度以及盐度等海洋环境要素。海洋浮标自动气象站具有长期、连续、全天候自动观测等优点,一般配有双GPS、航标灯、雷达反射器、避雷针等设备,以保障浮标系统在海上的安全运行。

    海上平台自动气象站是建立在海洋油气开发平台上的自动气象观测站,主要开展6要素气象观测。以天津市气象局构建的海洋气象观测网为例,观测区域覆盖了从辽东湾到莱州湾整个渤海海域,观测资料可每隔10分钟实时回传至市气象局数据接收中心。

    船舶自动气象站,顾名思义,主要是建设在船舶上的气象站,以4要素和6要素气象观测为主。船舶自动气象站作为获取海洋气象资料的重要手段,能够实时探测船舶活动海区的气象要素。比如,山东省气象局联合部分船舶建设了船舶自动气象站。其中,安装于威海-大连航线“中华富强”号上的SC004船舶自动气象站是较为典型的5要素气象站。(王亮 文科)

    预报篇:打造“捕捉”海洋气象灾害的利器

    ■种类多:有海上大风、海雾、海浪、海冰、海上强对流和沿海风暴潮等海洋气象灾害,以及相关次生灾害。

    ■影响大:由强冷空气、寒潮、温带气旋、台风等引起的海上大风,会掀起巨大海浪,从而掀翻船只、摧毁海上工程和堤岸,给航运、海上施工和渔业捕捞等带来极大危害;海雾中,以平流雾发生范围最广、持续时间最长、危害最大,影响海上航线,甚至造成触礁事故;发生突然、破坏力极强,并常常伴有强对流天气,更是颇具杀伤性。

    ■预报难:主要在于海上实况观测资料相对较少。

    海洋气象预报是多学科、跨领域的,不仅要对海面以上的大气有足够的认识,对海洋本身的特性也要充分了解掌握。

    中国气象局一直致力于海上大风、海雾以及海上强对流等灾害性天气监测预报能力的提升。

    以海雾为例,自2007年中国气象局台风与海洋气象中心成立,经过多年的科研与技术积累,从201633日中央气象台首次发布海雾预报,到201911日对外发布海雾预警,海雾预报经历了从以前的“不敢预报”,到现在“有理有据预报”的转变。

    目前,中央气象台西北太平洋台风路径预报准确率持续多年保持世界领先地位,并能对一些造成海上大风的大尺度天气系统做到准确预报。同时,针对业务预报中的难点——入海气旋,气象部门基于集合预报产品研究开发了温带气旋识别追踪技术,对其造成的海上大风强度和影响范围预报也更有把握。

    201661日,中央气象台正式开展海上强对流天气预报并对外发布,弥补了海上强对流天气预报的空白。天津、上海、广州三个海洋区域中心以及其他沿海气象部门,在国家级、区域中心、省级以及地市级四级海洋气象业务体系下,加强预报互动,在重大天气过程来临前,对各级政府及海事部门、海上航运、港口作业、海上养殖、石油勘探以及风电等行业提供预警和服务,发挥了防灾减灾效益。

    对于其他海洋气象灾害,气象部门正通过逐步拓展相关业务、发展影响预报产品,进一步强化预报精细化程度和服务能力。(黄彬)

    服务篇:磨炼守护碧海的精细功夫

    ■需求多样:渔业生产、港口安全、搜救保障、重大活动……

    ■服务多样:信息发布、船舶导航、资源开发、专业服务……

    当海上灾害来临——202084日,一艘新加坡船舶根据中央气象台建议在5级风圈外漂航了6个小时后恢复航行,成功避过台风“黑格比”带来的影响。此后,船东将船队余下船舶的气象导航业务长期托付。

    当生产生活有需——20203月,宁波天然气储备告急,一艘天然气运输船被8级大风阻拦在舟山港外,是气象部门加密观测,第一时间抓住安全通航的“窗口”。2019年冬,海水温度逐渐下降,辽宁长海县气象局会同大连市气象服务中心专家,为鲍鱼南迁规划通道。

    当海洋强国重任在肩——广西积极拓展面向东盟、“一带一路”海上丝绸之路的海洋气象服务;福建打响“丝路海运”气象服务品牌;海洋气象服务区域专业气象中心(北京)成立以来,气象部门多次参与国际会议,参与编制海事区协调员手册等。

    当前,我国建立起较为完备的海洋气象服务体系,包括——

    信息发布。在海南,“气象+北斗”将图文同步可视化的预报预警信息有针对性地送达不同海区渔船;在上海,气象与交通部门共同开发的首套海上无线电气象传真系统运行稳定,信号接收效果及图片质量良好。

    船舶导航。中央气象台研发船舶气象导航系统可为远洋海运提供保姆式、个性化护航,2020年全年共服务921航次,最多一日服务船舶逾80艘;上海市气象局集聚多领域科研人员打造远洋气象导航创新团队,精细化服务逐渐赢得信赖。

    资源开发。中国气象局公共气象服务中心组织编写近海风能资源评估实施方案并构建系统框架,收集风能行业海上测风塔数据;广东气象部门开展全省海上风电项目台风风险专题研究,助推海上风电业点燃蓝色经济新引擎。

    专业服务。在山东,智慧气象助力海洋牧场实现“可视、可测、可控、可预警”目标;在天津,依托专业海洋气象服务一体化平台,精准靶向服务成为现实;在河北,“日出观赏指数”“旅游气象适宜度”撬动滨海旅游新增长点;海上搜救漂移轨迹模型和海上溢油辅助决策气象模型为海上搜救行动规划提供决策支持……气象力量正全方位融入渔业生产、港口安全、海上搜救、重大活动等服务保障。(叶奕宏 虞南 杨道鹏)

    科技支撑篇:探寻海上风云变幻的深层机理

    ■全球变暖与海洋升温:人类活动排放的温室气体所导致的额外加热90%以上被海洋吸收,大部分热量储存在海洋深处,只有少数热量被空气、陆地和冰盖等气候系统吸收。

    ■海-气相互作用:冰川融化、海平面上升、海水酸化和盐度改变,破坏海洋生态系统,并引发高温干旱、飓风台风、寒潮暴雪、暴雨洪涝等极端天气气候事件加剧。

    ■关键:海洋在全球气候和环境变化中起着至关重要的作用。

    从长时间尺度来看,海洋在气候变化中起了关键作用。而公众比较熟知的厄尔尼诺、拉尼娜事件,在全球气候变化背景下可能会出现进一步增强的趋势。

    当前,国际社会加强合作,推动《巴黎协定》实施。我国也提出了碳达峰、碳中和的目标,落实这一重大战略部署,需要科学监测和准确评估预测。

    气象部门现有成熟的地面观测和气象卫星观测业务体系,除传统的温度、湿度、风向、风速等气象要素外,还对温室气体含量、全球海温特别是海洋环流变化进行监测;充分发挥我国地球系统模式和气象预报数值同化分析以及再分析方面的优势,深入挖掘监测数据,探寻海洋大气互动的规律和全球气候变化的成因,进而科学预测和预估未来气候变化趋势,就适应对策制定给出科学建议,为国家颁布实施相关减缓方案贡献气象智慧。

    作为联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在中国的牵头组织部门、国家气候变化专家委员会办公室主任单位,中国气象局积极推动气候变化科学研究和成果应用,在国家应对气候变化国际谈判中发挥了重要作用。在中国气象局的组织和支持下,61名中国作者,25个部门、科研机构和高校与国际相关领域专家合力编写IPCC第六次评估报告。2019925日,IPCC向全球发布了《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》。该报告是IPCC第六轮评估报告周期的三个特别报告之一,首次专门关注海洋和冰冻圈的关键气候变化事实和归因、影响、未来预估、适应对策等。

    海洋在全球气候和环境变化中起着至关重要的作用,其健康发展与每个人息息相关,许多问题还有待进一步探索。(王若嘉)

    专家顾问

    中国气象局台风与海洋气象预报中心海洋气象科科长、高级工程师王慧

    气象导航科科长、高级工程师刘涛

    正研级高级工程师黄彬

    中国科学院大气物理研究所研究员俞永强

    中国科学院大气物理研究所副研究员成里京

    (张晓晨、黄姿娜、汤珺琳、谢玉丽、袁迎蕾、王天巍、陈旻昊、张妍、马洵、丘祖京对本稿有贡献)