海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)技術(shù)

海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)技術(shù)主要是指以海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)為目的,為滿(mǎn)足海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)所需的傳感器以及儀器裝備工作條件和使用環(huán)境而提供的不同平臺(tái)技術(shù),海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要包括岸基臺(tái)站、浮標(biāo)、潛標(biāo)、海床基、水下移動(dòng)平臺(tái)、天基和空基、船基等,是實(shí)現(xiàn)海洋監(jiān)測(cè)重要保障載體。從20世紀(jì)初的岸基臺(tái)站、船基的初步應(yīng)用到錨系浮標(biāo)研制成功,如今潛標(biāo)、海床基、水下移動(dòng)平臺(tái)、天基和空基等技術(shù)的發(fā)展,目前海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)已成為海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要保障,大部分平臺(tái)技術(shù)已較為成熟,在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用。

1.岸基臺(tái)站

岸基海洋站技術(shù)是在沿海海濱或近海島礁實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的技術(shù),是發(fā)展最早、最為成熟的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)技術(shù)。美國(guó)、歐洲和日本等發(fā)達(dá)海洋國(guó)家的海洋平臺(tái)技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平,應(yīng)用廣泛,功能仍在不斷完善。

海洋發(fā)達(dá)國(guó)家岸基臺(tái)站主要用于開(kāi)展潮汐、海洋氣象、波浪、水溫和海流觀測(cè)。如美國(guó)研制的岸基臺(tái)站上可以實(shí)現(xiàn)潮汐、氣象、水文等要素的監(jiān)測(cè),所建設(shè)的岸基臺(tái)站分布于沿岸、島礁、燈塔和碼頭,組成國(guó)家潮汐、氣象、波浪、水溫和海流監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。這些岸基臺(tái)站基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化無(wú)人觀測(cè),在部分岸基臺(tái)站上布設(shè)了高頻地波海洋監(jiān)測(cè)雷達(dá),覆蓋范圍涵蓋美國(guó)東西海岸,實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)。我國(guó)岸基臺(tái)站技術(shù)相對(duì)也很成熟,布放在沿海島礁、港口碼頭,分布在我國(guó)沿海岸線(xiàn),實(shí)現(xiàn)水文、氣象、波浪、海流等要素的監(jiān)測(cè)。

岸基臺(tái)站技術(shù)未來(lái)將以多功能化、工作時(shí)間長(zhǎng)期化、維護(hù)成本低廉化為目標(biāo),在相關(guān)的保障技術(shù)及可靠性方面進(jìn)行長(zhǎng)期的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)品研制。

2.浮標(biāo)和潛標(biāo)

浮標(biāo)

浮標(biāo)包括錨系浮標(biāo)和漂流浮標(biāo)。錨系浮標(biāo)是實(shí)現(xiàn)海洋動(dòng)力環(huán)境、氣象及海洋生態(tài)化學(xué)要素長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)的主要平臺(tái)技術(shù),具有采集數(shù)據(jù)持續(xù)、能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等特點(diǎn);漂流浮標(biāo)是隨海流漂流、自動(dòng)連續(xù)采集海洋水文、氣象、海流等要素?cái)?shù)據(jù)的小型浮標(biāo),具有體積小、重量輕、不受人為限制等特點(diǎn)。

錨系浮標(biāo)技術(shù)相對(duì)成熟,浮標(biāo)產(chǎn)品種類(lèi)齊全、測(cè)量項(xiàng)目多、海上生存能力強(qiáng)。隨著海洋監(jiān)測(cè)需求的發(fā)展,有針對(duì)性地研制了各種專(zhuān)用化、小型化浮標(biāo),如美國(guó)國(guó)家資料浮標(biāo)中心(NDBC)研制的錨系浮標(biāo)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(pán)浮標(biāo)和6 m圓盤(pán)形、船形中型浮標(biāo),以及用于近海監(jiān)測(cè)的3 m圓盤(pán)形小型浮標(biāo)。近年來(lái)浮標(biāo)技術(shù)的發(fā)展主要集中在供給電源的改進(jìn)和技術(shù)研究方面,如美國(guó)、意大利、以色列、韓國(guó)等國(guó)研發(fā)了波浪能發(fā)電、太陽(yáng)能及溫差能等混合供電的新型能源浮標(biāo)。

漂流浮標(biāo)技術(shù)以拉格朗日漂流(SVP浮標(biāo))技術(shù)為主,研究經(jīng)久耐用、成本低廉、投放方便的漂流浮標(biāo)是該技術(shù)的發(fā)展焦點(diǎn)。同時(shí)研究滿(mǎn)足特殊需求的特種漂流浮標(biāo)是發(fā)展主體,如近期為滿(mǎn)足海洋氣象學(xué)研究的需求,研制出了可測(cè)氣壓的氣象漂流浮標(biāo)、風(fēng)速風(fēng)向漂流浮標(biāo)以及可同時(shí)測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓和表層水溫及加速度,且加裝了Argos發(fā)射機(jī)和GPS的多功能漂流浮標(biāo)等。

浮標(biāo)平臺(tái)技術(shù)的發(fā)展由結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化逐步轉(zhuǎn)向功能專(zhuān)業(yè)化以及對(duì)浮標(biāo)內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、主控、電源等部分進(jìn)行改進(jìn),呈現(xiàn)出通信手段多元化、組成模塊標(biāo)準(zhǔn)化、供給電源多方式化等特點(diǎn)。