王福齋 易中立 劉寶安 趙晉宇 王姍姍

摘 要：結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有氣象傳真播發(fā)電路的覆蓋情況及北極東北航道的覆蓋需求，提出了海上無(wú)線電氣象傳真播發(fā)系統(tǒng)的總體布局方案，并用VOACAP對(duì)該方案進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明，在新疆西北部增設(shè)氣象傳真播發(fā)電路，可有效加強(qiáng)對(duì)北極東北航道的覆蓋，有效提高我國(guó)航海保障的服務(wù)水平，降低極端氣象災(zāi)害所帶來(lái)的水上安全事故風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)國(guó)際履約能力，提升海事大國(guó)形象。

關(guān)鍵詞：海上無(wú)線電氣象傳真;海上安全信息;短波通信;海岸電臺(tái);全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：U676.2 ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2020）07-0082-03

1 氣象傳真概況

1.1氣象傳真的作用

海上無(wú)線電氣象傳真是向海上船舶提供的一種簡(jiǎn)單、直觀的天氣圖。海上航行的船舶可以通過(guò)氣象傳真接收機(jī)實(shí)時(shí)接收航區(qū)鄰近國(guó)家氣象臺(tái)發(fā)布的氣象傳真圖，以獲取航行海區(qū)的天氣和海況資料，了解航區(qū)更多、更大范圍的天氣演變過(guò)程，掌握航區(qū)已發(fā)生和將要發(fā)生的天氣和海洋情況，從而做出趨利避害的決策，保障海上活動(dòng)安全。

1.2全球氣象傳真概況

國(guó)際氣象組織（簡(jiǎn)稱(chēng)“WMO”）規(guī)定：“世界各大區(qū)域和國(guó)家應(yīng)建立氣象傳真的無(wú)線廣播網(wǎng)，定頻定時(shí)發(fā)送各種氣象圖表，收集和交流各種氣象資料” [1]。按照國(guó)際公約的相關(guān)規(guī)定，各國(guó)相繼開(kāi)設(shè)了氣象傳真業(yè)務(wù)，經(jīng)查閱英版《無(wú)線電信號(hào)表（第三卷）》，目前全球共設(shè)有氣象傳真播發(fā)臺(tái)20余座。氣象傳真廣播幾乎覆蓋了世界各地的海洋。我國(guó)海域周邊設(shè)置了韓國(guó)首爾、日本鹿兒島、泰國(guó)曼谷、中國(guó)臺(tái)北、上海等5個(gè)臺(tái)站[2]。據(jù)了解，目前的航海氣象最主要的接收方式是無(wú)線電氣象傳真系統(tǒng)，尤其是國(guó)際航線船舶，絕大部分船舶將此作為獲取氣象和海況信息最重要的渠道。

2 我國(guó)氣象傳真業(yè)務(wù)發(fā)展歷程

我國(guó)于1974年建立了第一組氣象傳真廣播，即北京氣象傳真廣播。氣象傳真廣播網(wǎng)分為兩級(jí)，一級(jí)是由國(guó)家氣象中心發(fā)出的圖形、圖像產(chǎn)品，供全國(guó)氣象部門(mén)和國(guó)外氣象部門(mén)接收使用。二級(jí)是由區(qū)域氣象中心（比如上海、廣州）發(fā)出的圖形、圖像，主要供本區(qū)域內(nèi)氣象臺(tái)站接收使用。北京氣象傳真廣播播發(fā)頻率包括：5＼8＼10＼14＼16＼18MHz，覆蓋范圍為中國(guó)大陸及沿海、亞洲及東太平洋海域。播發(fā)的內(nèi)容包括：24小時(shí)降水預(yù)報(bào)、36小時(shí)降水預(yù)報(bào)、48小時(shí)降水預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)警告、臺(tái)風(fēng)軌跡分析、衛(wèi)星云圖分析、36小時(shí)最低氣溫、48小時(shí)最高氣溫、地面氣壓分析等。2002年9月30日北京無(wú)線氣象傳真廣播正式停止對(duì)外播發(fā)氣象傳真信息。

中國(guó)氣象局停止播發(fā)后，航行在中國(guó)水域的國(guó)內(nèi)外船舶主要使用無(wú)線電氣象傳真系統(tǒng)接收日本提供的海上氣象信息。氣象信息屬于國(guó)家戰(zhàn)略資源，尤其是在國(guó)際化爭(zhēng)端愈演愈烈的情況下，主動(dòng)掌握和發(fā)布我國(guó)周邊海域的氣象信息顯得尤為重要。根據(jù)我國(guó)氣象部門(mén)提供的情報(bào)獲知，我國(guó)船舶接收的日本鹿兒島電臺(tái)播發(fā)的氣象傳真信息中，在釣魚(yú)島附近水域曾出現(xiàn)“錯(cuò)誤”的預(yù)報(bào)，如恰逢不利天氣，將給船舶航行帶來(lái)極大安全隱患。可見(jiàn)，單純依靠國(guó)外預(yù)報(bào)產(chǎn)品，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。為保障復(fù)雜國(guó)際形勢(shì)下我國(guó)船舶的航行安全，有必要建設(shè)我國(guó)自有的海上無(wú)線電氣象傳真播發(fā)系統(tǒng)。

2006年，交通運(yùn)輸部與中國(guó)氣象局共同簽署了《交通運(yùn)輸部、中國(guó)氣象局關(guān)于共同做好海上搜救氣象服務(wù)的協(xié)議》，明確“雙方將加強(qiáng)海上搜救和氣象服務(wù)信息資源共享工作;共同加快氣象觀測(cè)系統(tǒng)的建設(shè);共同完善海上安全氣象信息分發(fā)系統(tǒng)”，為后期通過(guò)我國(guó)海岸電臺(tái)播發(fā)自主控制且真實(shí)有效的氣象傳真信息奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2014年，交通運(yùn)輸部決定將氣象傳真播發(fā)業(yè)務(wù)納入上海海岸電臺(tái)，通過(guò)專(zhuān)項(xiàng)在“十三五”期實(shí)施建設(shè)。

2019年3月至5月，上海通信中心順利開(kāi)展了海上無(wú)線電氣象傳真試播發(fā)工作，可以有效覆蓋釣魚(yú)島、黃巖島等島嶼。

2019年12月，交通運(yùn)輸部海事局批復(fù)上海海岸電臺(tái)開(kāi)放海上無(wú)線電氣傳真播發(fā)業(yè)務(wù)，并自2020年1月1日起正式對(duì)外播發(fā)。

2019年6月，交通運(yùn)輸部海事局正式批復(fù)天津海岸電臺(tái)增開(kāi)氣象傳真業(yè)務(wù)，并預(yù)指配發(fā)射頻率。此外，廣州海岸電臺(tái)也擬開(kāi)設(shè)氣象傳真播發(fā)業(yè)務(wù)，重點(diǎn)加強(qiáng)南海水域的覆蓋。

3 我國(guó)氣象傳真業(yè)務(wù)總體目標(biāo)

我國(guó)氣象傳真業(yè)務(wù)總體目標(biāo)是，通過(guò)我國(guó)海岸電臺(tái)播發(fā)自主控制的氣象傳真信息，有效提高我國(guó)航海保障的服務(wù)水平，為國(guó)內(nèi)外船舶航行提供安全保障，降低極端氣象災(zāi)害所帶來(lái)的安全事故風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)國(guó)際履約能力，提升海事大國(guó)形象。

覆蓋區(qū)域：全面實(shí)現(xiàn)全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)（GMDSS）下第XI海上搜救責(zé)任區(qū)的有效覆蓋，同時(shí)兼顧對(duì)北極東北航道的覆蓋。

播發(fā)內(nèi)容：氣象傳真圖的內(nèi)容豐富、種類(lèi)繁多，世界氣象組織建議氣象傳真圖像內(nèi)容包括地面圖、波浪圖、高空?qǐng)D、冰況圖、海溫圖、重要天氣圖等[3]。播發(fā)內(nèi)容可根據(jù)不同水域的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行定制，例如南海水域可加強(qiáng)熱帶氣旋預(yù)報(bào)圖等內(nèi)容，北極東北航道可加強(qiáng)霧況、海冰等預(yù)報(bào)。

4 我國(guó)氣象傳真業(yè)務(wù)總體布局

4.1實(shí)船測(cè)試研究

我國(guó)在上海和廣州設(shè)置了氣象傳真播發(fā)電路，覆蓋仿真結(jié)果表明：在可靠度為REL≥90%時(shí)，在近海方面可以有效覆蓋我國(guó)東海，包括釣魚(yú)島水域、朝鮮海峽、臺(tái)灣海峽水域等;在遠(yuǎn)海方面可有效覆蓋至黃巖島、日本北海、南中國(guó)海等重點(diǎn)關(guān)注水域[4]。

上海通信中心在其海上無(wú)線電氣象傳真試播發(fā)期間對(duì)覆蓋范圍進(jìn)行了測(cè)試，覆蓋范圍超1000海里，可以有效覆蓋釣魚(yú)島、黃巖島等水域。2019年，北海航海保障中心組織人員跟船開(kāi)展北極東北航道實(shí)船測(cè)試，根據(jù)專(zhuān)業(yè)人員的反饋，在船舶經(jīng)過(guò)白令海峽后不再能收到《無(wú)線電信號(hào)表（第三卷）》中所列周邊氣象傳真播發(fā)臺(tái)（如日本鹿兒島、美國(guó)達(dá)拉斯加）播發(fā)的氣象傳真信息。

4.2布局仿真評(píng)估

從實(shí)船測(cè)試結(jié)果來(lái)看，當(dāng)前開(kāi)設(shè)的氣象傳真播發(fā)電路對(duì)北極東北航道覆蓋效果不佳，應(yīng)依托我國(guó)沿?，F(xiàn)有海岸電臺(tái)資源，進(jìn)一步完善氣象傳真播發(fā)臺(tái)站的總體布局。結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有臺(tái)站的布局及覆蓋需求，本文提出兩個(gè)布局方案，方案一在天津海岸電臺(tái)開(kāi)設(shè)氣象傳真播發(fā)業(yè)務(wù)，方案二在新疆北部開(kāi)設(shè)氣象傳真播發(fā)業(yè)務(wù)。

本文選用VOACAP軟件進(jìn)行高頻電路覆蓋范圍計(jì)算，該軟件是美國(guó)商業(yè)部為“美國(guó)之音”開(kāi)發(fā)的，用于預(yù)測(cè)短波頻段通信性能的軟件。本文在北極航線上選取了接收點(diǎn)進(jìn)行仿真，仿真頻率采用上海氣象傳真播發(fā)系統(tǒng)使用的頻率，即4/8/12/16MHz四組頻率，其他具體參數(shù)設(shè)置情況詳見(jiàn)表1，仿真結(jié)果如圖1所示。

從上述仿真結(jié)論可以看出，由于距離的原因，廣州和上海海岸電臺(tái)開(kāi)設(shè)的氣象傳真播發(fā)業(yè)務(wù)對(duì)北極東北航道覆蓋效果較差。在天津和新疆增設(shè)氣象傳真電路，可以有效加強(qiáng)北極東北航道的覆蓋，新疆播發(fā)電路效果要優(yōu)于天津。

4.3總體布局研究

氣象傳真播發(fā)系統(tǒng)采用一組高頻（HF）頻點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線信號(hào)傳輸，船舶接收方可以通過(guò)氣象傳真接收機(jī)自動(dòng)對(duì)各頻道信號(hào)進(jìn)行電平分析，自動(dòng)選擇接收頻率。氣象傳真播發(fā)業(yè)務(wù)的布局應(yīng)充分考慮現(xiàn)有電路覆蓋情況，重點(diǎn)加強(qiáng)北極東北航道的覆蓋?；诤０峨娕_(tái)布局現(xiàn)狀，提出我國(guó)海上無(wú)線電氣象傳真播發(fā)業(yè)務(wù)總體布局方案如下：

（1）保留上海和廣州兩個(gè)氣象傳真播發(fā)電路，上海、廣州氣象傳真電路負(fù)責(zé)重點(diǎn)覆蓋我國(guó)管轄海域（含南中國(guó)海）、西北太平洋、馬六甲等重要國(guó)際航路。

（2）在新疆（西北方向）選址新建氣象傳真播發(fā)電路，由天津海岸電臺(tái)控制，重點(diǎn)覆蓋北極東北航道。

綜上，我國(guó)共計(jì)布設(shè)3個(gè)氣象傳真播發(fā)電路，三條電路播發(fā)的氣象傳真業(yè)務(wù)須在信息來(lái)源渠道、播發(fā)頻率、播發(fā)時(shí)間和播發(fā)內(nèi)容等方面進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，特別是上海和廣州。

5 總結(jié)

通過(guò)氣象傳真信息，船舶可以直觀的、全方位的、多層次地了解海洋環(huán)境及預(yù)測(cè)海洋環(huán)境的變化，并及時(shí)獲得海上天氣情況分布、天氣預(yù)報(bào)和臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)等大量有用的海洋氣象情報(bào)，這對(duì)于保障海上航行安全、選擇最佳航線具有重要的參考意義。本文根據(jù)國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求和我國(guó)實(shí)際情況，提出的我國(guó)海上無(wú)線電氣象傳真播發(fā)業(yè)務(wù)總體布局方案，可有效實(shí)現(xiàn)全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)（GMDSS）第XI搜救責(zé)任區(qū)的有效覆蓋，同時(shí)兼顧對(duì)北極東北航道的覆蓋。我國(guó)作為國(guó)際海事組織的A類(lèi)理事國(guó)，國(guó)家航海保障部門(mén)有必要加強(qiáng)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善海上無(wú)線電氣象傳真業(yè)務(wù)，更好的履行國(guó)際公約。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)際海事組織（IMO）.1974年國(guó)際海上人命安全公約（SOLAS）及修正案[S].1974年.

[2]The United Kingdom Hydrographic. Office .Admiralty List of Radio Signals[S]. Volume 3，2012.

[3]WMO. Manual on Marine Meteorological Services[S]. Volume I-Global Aspects，NO.558. 2012.

[4]易中立，王福齋，趙星，等.海上安全信息氣象傳真播發(fā)系統(tǒng)方案研究 [J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2016，16（08）：148-152.

本論文受2019年度交通運(yùn)輸戰(zhàn)略規(guī)劃政策項(xiàng)目《海岸電臺(tái)安全通信系統(tǒng)發(fā)展思路及布局研究》和2019年度交通運(yùn)輸部海事局“十四五”規(guī)劃前期研究支持