中國(guó)科學(xué)院海洋研究所 青島 266071

中國(guó)科學(xué)院東海海洋觀(guān)測(cè)研究站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“東海站”）始建于 2008 年，是中國(guó)科學(xué)院近海海洋觀(guān)測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)骨干臺(tái)站。2009 年 8 月，完成了首套直徑 10 米海洋綜合觀(guān)測(cè)浮標(biāo)系統(tǒng)的布放，并完成陸基站數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行，正式開(kāi)始實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)觀(guān)測(cè)。通過(guò) 10 多年的建設(shè)與發(fā)展，基本上形成在水平尺度上覆蓋范圍廣闊的東海觀(guān)測(cè)浮標(biāo)陣列，在空間尺度上涵蓋海洋大氣、海洋表層、剖面水體和海底的全尺度觀(guān)測(cè)體系；構(gòu)建完成我國(guó)東海海域海洋科學(xué)研究領(lǐng)域重要的海洋綜合研究與技術(shù)支撐平臺(tái)。

1 臺(tái)站定位

東海站致力于東海水文、海洋氣象和環(huán)境要素的長(zhǎng)期、連續(xù)、同步、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提供滿(mǎn)足東海大生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變異響應(yīng)研究需求的長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，在精細(xì)時(shí)間尺度上記錄極端天氣過(guò)程和主要洋流對(duì)東海典型生境的作用。通過(guò)環(huán)境指數(shù)的建立和數(shù)據(jù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，成為東海資源和環(huán)境科學(xué)研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，陸架開(kāi)闊的邊緣海、復(fù)雜流系特征長(zhǎng)期變化研究的開(kāi)放平臺(tái)；通過(guò)海洋觀(guān)測(cè)技術(shù)的跟蹤和研發(fā)，成為連續(xù)觀(guān)測(cè)設(shè)備集成和應(yīng)用的示范平臺(tái)、海洋科學(xué)人才的培養(yǎng)基地和面向大眾的科普基地。

2 研究成果與科學(xué)貢獻(xiàn)

東海站的優(yōu)勢(shì)在于綜合性海洋科學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期積累、研究和海洋觀(guān)測(cè)技術(shù)的研發(fā)。通過(guò)立足我國(guó)近海環(huán)境演變與生物資源可持續(xù)利用的理論創(chuàng)新與關(guān)鍵技術(shù)的綜合交叉與系統(tǒng)集成，面向我國(guó)近海海洋生態(tài)文明建設(shè)、“透明海洋”計(jì)劃等國(guó)家重大需求及物理海洋學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)、海洋化學(xué)、海洋生物學(xué)等學(xué)科前沿，開(kāi)展了系統(tǒng)的長(zhǎng)序列定點(diǎn)連續(xù)實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)、試驗(yàn)研究和科普示范，取得了一系列重要成果。2009 年以來(lái)，東海站及依托東海站數(shù)據(jù)進(jìn)行的相關(guān)研究共發(fā)表研究論文 420 余篇，其中 SCI 期刊論文 110 余篇，出版專(zhuān)著 4 部，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利 30 余項(xiàng)。

（1）對(duì)臺(tái)風(fēng)的實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)和對(duì)預(yù)報(bào)模式的修正。東海站在 2010——2018 年共觀(guān)測(cè)到 28 個(gè)臺(tái)風(fēng)經(jīng)過(guò)時(shí)的實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是研究臺(tái)風(fēng)的重要實(shí)測(cè)資料，為臺(tái)風(fēng)路徑的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)和預(yù)警起到了重要的校準(zhǔn)、驗(yàn)證作用。中國(guó)科學(xué)院院士穆穆建立的條件非線(xiàn)性最優(yōu)擾動(dòng)（CNOP）臺(tái)風(fēng)目標(biāo)觀(guān)測(cè)框架系統(tǒng)，就是利用東海站觀(guān)測(cè)的臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，比對(duì)校驗(yàn)，有效改善了臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

（2）國(guó)內(nèi)首套超大型三錨式浮標(biāo)綜合觀(guān)測(cè)平臺(tái)的研制和應(yīng)用。三錨式浮標(biāo)綜合觀(guān)測(cè)平臺(tái)直徑 15 米，是國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際上直徑最大、觀(guān)測(cè)參數(shù)最全、智能化程度最高的海上綜合觀(guān)測(cè)和試驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)的應(yīng)用解決了我國(guó)近海獲取實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期和連續(xù)的剖面水體數(shù)據(jù)的觀(guān)測(cè)技術(shù)難點(diǎn)，為建立涵蓋海洋大氣、海洋表層、剖面水體和海底的全尺度觀(guān)測(cè)體系彌補(bǔ)了關(guān)鍵一環(huán)，從而極大地提升了中國(guó)近海海洋觀(guān)測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)的觀(guān)測(cè)能力，為我國(guó)海洋科學(xué)基礎(chǔ)研究、防災(zāi)減災(zāi)等提供更加豐富、完備的數(shù)據(jù)支撐。

（3）國(guó)內(nèi)首創(chuàng)剛性剖面觀(guān)測(cè)技術(shù)的研制和應(yīng)用。該系統(tǒng)主要是利用大型海洋綜合觀(guān)測(cè)浮標(biāo)在位生存能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，能夠在無(wú)人值守條件下，通過(guò)智能判斷實(shí)時(shí)海況信息，實(shí)現(xiàn)自主智能控制，對(duì)水面下一定深度水體的多項(xiàng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)期、連續(xù)、定點(diǎn)、實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)。該觀(guān)測(cè)系統(tǒng)目前是國(guó)內(nèi)基于大型浮標(biāo)載體的最先進(jìn)觀(guān)測(cè)技術(shù)手段的集成，通過(guò)在大浮標(biāo)上的推廣應(yīng)用，可大幅提升我國(guó)近海浮標(biāo)的觀(guān)測(cè)能力。

（4）觀(guān)測(cè)浮標(biāo)技術(shù)功能深層開(kāi)發(fā)。針對(duì)海洋觀(guān)測(cè)浮標(biāo)海上工作環(huán)境惡劣、離岸較遠(yuǎn)、單一通信方式不穩(wěn)定等問(wèn)題，以及有效保障浮標(biāo)系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定等問(wèn)題，東海站技術(shù)人員研發(fā)出多種通信方式集成系統(tǒng)和實(shí)時(shí)可視化系統(tǒng)。該系統(tǒng)將 CDMA、GPRS 和“北斗”通信等多個(gè)通信模塊進(jìn)行集成管理，實(shí)現(xiàn)了浮標(biāo)可智能選擇信號(hào)最強(qiáng)通道，并實(shí)時(shí)地將唯一、完整的一組浮標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送回陸基接收站，從而大幅度減小了浮標(biāo)功耗和數(shù)據(jù)缺失及多次重復(fù)發(fā)送的情況。結(jié)合實(shí)時(shí)可視化系統(tǒng)，可綜合監(jiān)控海洋觀(guān)測(cè)浮標(biāo)的運(yùn)行狀況以及過(guò)往船只和人類(lèi)活動(dòng)情況，還可以用來(lái)實(shí)時(shí)觀(guān)察海洋污染、海上漂浮物等；同時(shí)，該系統(tǒng)對(duì)風(fēng)暴潮、突發(fā)性污染事故等海洋環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測(cè)均具有非常重要的意義。

3 人才培養(yǎng)與隊(duì)伍建設(shè)

東海站十分重視人才隊(duì)伍建設(shè)，目前已形成了一支創(chuàng)新意識(shí)超前、科研能力強(qiáng)、觀(guān)測(cè)技術(shù)過(guò)硬、研發(fā)實(shí)力雄厚、管理運(yùn)維高效的團(tuán)隊(duì)。東海站科研技術(shù)人員共 41 人，其中科研人員 27 人，技術(shù)服務(wù)人員 14 人；科研人員的研究領(lǐng)域涵蓋物理海洋、海洋生態(tài)、海洋化學(xué)等學(xué)科。近 5 年，東海站培養(yǎng)出站博士后 4 名，畢業(yè)博士生 14 名，畢業(yè)碩士生 16 名；現(xiàn)在在讀博士生 5 名，在讀碩士生 6 名。

4 科研能力與技術(shù)平臺(tái)

（1）觀(guān)測(cè)場(chǎng)與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。東海站觀(guān)測(cè)區(qū)域以舟山花鳥(niǎo)島為中心，北至長(zhǎng)江口，南至舟山外海，東至 124°E 的廣闊海域，總觀(guān)測(cè)面積約 2 000 平方公里。建設(shè)有 2 個(gè)陸基站，分別是青島主體陸基站和上海臨港陸基站。2個(gè)基站的主要功能是作為海上浮標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的岸基支撐保障系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接收的管理中心。

（2）觀(guān)測(cè)體系與儀器設(shè)備。東海站觀(guān)測(cè)體系由浮標(biāo)綜合觀(guān)測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)氣象站和陸基支撐站等組成，形成集觀(guān)測(cè)、匯總、整合、開(kāi)放與共享為一體的信息平臺(tái)。東海站擁有的觀(guān)測(cè)設(shè)施有：1 套直徑 15 米三錨式浮標(biāo)綜合觀(guān)測(cè)平臺(tái)、1 套自由伸縮式綜合觀(guān)測(cè)浮標(biāo)、3 套直徑 10 米的大型綜合觀(guān)測(cè)浮標(biāo)、1 套直徑 3 米的綜合觀(guān)測(cè)浮標(biāo)、3 套船型觀(guān)測(cè)浮標(biāo)、3 套潮位浮標(biāo)、4 套波浪浮標(biāo)，以及 10 套島基和陸基自動(dòng)氣象站觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。

（3）觀(guān)測(cè)項(xiàng)目和數(shù)據(jù)積累。東海站以浮標(biāo)綜合觀(guān)測(cè)項(xiàng)目為主，具體包括氣象參數(shù)、水文參數(shù)、水質(zhì)參數(shù)。其中氣象參數(shù)主要包括風(fēng)速風(fēng)向、氣溫、氣壓、濕度、雨量、能見(jiàn)度等；水文參數(shù)主要包括波浪和流速流向；水質(zhì)參數(shù)包括水溫、鹽度、葉綠素、濁度、溶解氧和 pH。東海站自 2009 年建設(shè)運(yùn)行以來(lái)，各觀(guān)測(cè)系統(tǒng)整體安全、穩(wěn)定運(yùn)行，持續(xù)保持有效的高質(zhì)量數(shù)據(jù)產(chǎn)出。截至 2018 年底，浮標(biāo)數(shù)據(jù)大約有 4 000 萬(wàn)條，數(shù)據(jù)量大小為 109.7 GB，累計(jì)連續(xù)觀(guān)測(cè)時(shí)間達(dá)到 113 個(gè)月，目前是以科研應(yīng)用為目標(biāo)的中國(guó)東海長(zhǎng)時(shí)間序列系統(tǒng)中各站點(diǎn)觀(guān)測(cè)之最。

5 開(kāi)放與交流

基于分布合理的浮標(biāo)陣列、功能全面的觀(guān)測(cè)設(shè)施、國(guó)內(nèi)一流的先進(jìn)觀(guān)測(cè)手段、便利便捷的觀(guān)測(cè)條件，東海站已成為我國(guó)東海環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)積累和觀(guān)測(cè)技術(shù)設(shè)備創(chuàng)新實(shí)踐的重要基地。

（1）共建共享合作。東海站一直堅(jiān)持開(kāi)放共享、合作交流的宗旨，與國(guó)內(nèi)外多所高校、海洋等相關(guān)業(yè)務(wù)單位和科研單位開(kāi)展聯(lián)網(wǎng)觀(guān)測(cè)和交流合作。2012 年，先后與上海海洋氣象臺(tái)和浙江省舟山市氣象局實(shí)現(xiàn)東海海域觀(guān)測(cè)浮標(biāo)實(shí)時(shí)資料共建共享，實(shí)現(xiàn)了共建、共享 3 套直徑 10 米的大型綜合觀(guān)測(cè)浮標(biāo)、1 套直徑 3 米的綜合觀(guān)測(cè)浮標(biāo)、3 套船型觀(guān)測(cè)浮標(biāo)、3 套潮位浮標(biāo)、4 套波浪浮標(biāo)以及 10 套島基和陸基自動(dòng)氣象站觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，以最小的成本大幅拓展了東海站的觀(guān)測(cè)范圍和觀(guān)測(cè)手段。

（2）數(shù)據(jù)開(kāi)放共享。東海站觀(guān)測(cè)系統(tǒng)獲取的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)匯交至中國(guó)科學(xué)院海洋研究所數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心向該所所有研究組以及國(guó)內(nèi)相關(guān)海洋研究機(jī)構(gòu)、高校進(jìn)行開(kāi)放共享。開(kāi)放數(shù)據(jù)產(chǎn)品的范圍包括：自有觀(guān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)、自容式垂直剖面觀(guān)測(cè)浮標(biāo)和座底式潛標(biāo)系統(tǒng)定期采集的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，以及合作單位共享的全部觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。

（3）平臺(tái)資源開(kāi)發(fā)共享。東海站大型觀(guān)測(cè)浮標(biāo)系統(tǒng)均可根據(jù)科研實(shí)際應(yīng)用和科學(xué)需求，以及針對(duì)突發(fā)生態(tài)災(zāi)害等問(wèn)題，為短期專(zhuān)項(xiàng)觀(guān)測(cè)或研究提供適用、簡(jiǎn)易的海上試驗(yàn)平臺(tái)。特別是三錨式浮標(biāo)綜合觀(guān)測(cè)平臺(tái)，具有絞車(chē)等動(dòng)力裝置，海上調(diào)查作業(yè)面大，各項(xiàng)試驗(yàn)條件齊全且安全可靠性強(qiáng)。

6 發(fā)展目標(biāo)

（1）建立一個(gè)集觀(guān)測(cè)與研究于一體的綜合性東海浮標(biāo)觀(guān)測(cè)陣列，長(zhǎng)期持續(xù)獲取我國(guó)東海海域生態(tài)系統(tǒng)、生物資源和海洋環(huán)境的演變參數(shù)，成為東海海洋多維度、長(zhǎng)時(shí)序基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料的觀(guān)測(cè)與展示平臺(tái)。

（2）形成一個(gè)海洋觀(guān)測(cè)設(shè)備創(chuàng)新與研發(fā)平臺(tái)，尤其是著眼于我國(guó)近海海洋觀(guān)測(cè)設(shè)施的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，以長(zhǎng)期、穩(wěn)定和獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)為要旨，成為我國(guó)自主研發(fā)海洋觀(guān)測(cè)設(shè)施、設(shè)備和傳感器的海上實(shí)驗(yàn)基地。

（3）通過(guò)東海站的浮標(biāo)觀(guān)測(cè)研究中國(guó)東海的長(zhǎng)期變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)新的海洋現(xiàn)象，揭示和預(yù)測(cè)在自然與人類(lèi)活動(dòng)雙重作用下東海生態(tài)環(huán)境、動(dòng)力環(huán)境、水體環(huán)境的響應(yīng)，增進(jìn)對(duì)我國(guó)近海海洋生態(tài)系統(tǒng)和氣候變化機(jī)制的理解，促進(jìn)海洋生物資源的可持續(xù)利用，改善海洋公共安全和健康，降低海洋自然災(zāi)害和環(huán)境變化對(duì)人類(lèi)的不良影響，從而推進(jìn)我國(guó)東海海洋生態(tài)文明持續(xù)健康發(fā)展。