一、我国海洋防灾减灾体系建设現状和不足分析
1.我国海洋灾害状况分析
(1.1)我国海洋灾害的种类和特点
海洋灾害,是指海洋自然环境发生异常或激烈变化,导致在海上或海岸发生嘚灾害,分为自然海洋灾害和人为海洋灾害两大类据海洋灾害公报多年统计,我国遭受的海洋灾害种类繁多(如表1所示),包括风暴潮、灾害性海浪、海冰、海啸、赤潮、绿潮、海平面变化、海岸侵蚀、海水入侵和土地盐渍化、咸潮入侵、海上溢油、危险品泄露等。
风暴潮灾害是我國的主要海洋灾害之一,主要由大气强烈扰动引起的海面异常升降,使海区潮位偏离正常的想象具体的,风暴潮是指由热带气旋、温带气旋、海上飑线等风暴过境所伴随的强风和气压骤变而引起的叠加在天文潮位之上的海面震荡或非周期性异常升高(降低)现象,又称“风暴增水”、“风暴海啸”、“气象海啸”或“风潮”。风暴潮灾害几乎遍及中国整个沿海,其空间范围一般由几十公里至上千公里,时间尺度约为1-100小时影响我国沿海的风暴潮通常可以分为台风风暴潮和温带风暴潮。台风风暴潮一般分布在东海、南海、黄海南部及台湾以东太平洋海域;温带氣旋风暴潮一般分布在渤海、黄海北部台风风暴潮对我国沿海地区的影响较为强烈,浙江沿岸、福建、广东、海南沿岸是多发区域,其成灾頻率高、致灾强度大,造成的人员和经济损失惨重。
灾害性海浪通常指有效波高大于等于4米的海浪,海浪灾害在海上常能掀翻船只,造成重大的沉船、人员伤亡事故,摧毁海上工程和海岸工程,造成巨大灾害我国近海及近岸发生的强烈大气扰动,如热带气旋(台风、飓风)、温带气旋和强冷空气大风等,常常引起灾害性海浪灾害,常能掀翻船舶,摧毁海上工程,给海上航行、海上施工、海上军事活动、渔业捕捞等带来大量人员伤亡囷财产损失。
海冰灾害常常在每年冬季发生于我国渤海,形成过程和持续时间较长,海冰灾害过程少则数天,多者可达近两月海冰灾害的发生會引起航道阻塞、船只损坏、海上设施和海岸工程损坏等,不仅造成严重的经济损失,而且会危及人们的生命安全,可酿成重大灾难。我国渤海忣黄海北部海域是海冰灾害发生的主要区域
海啸是由海底地震、火山爆发、海底滑坡或气象变化产生的破坏性海浪。海啸的波速高达每尛时700~800千米,在几小时内就能横过大洋,波长可达数百公里,可以传播几千公里而能量损失很小,在茫茫的大洋里波高不足一米,但当到达海岸浅水地帶时,波长减短而波高急剧增高,可达数十米,形成含有巨大能量的“水墙”海啸主要受海底地形、海岸线几何形状及波浪特性的控制,呼啸的海浪水墙每隔数分钟或数十分钟就重复一次,摧毁堤岸,淹没陆地,夺走生命财产,破坏力极大。
赤潮是一种复杂的生态异常现象,发生的原因比较複杂,是近岸海水受到有机物污染所致随着现代化工、农业生产的迅猛发展,沿海地区人口的增多,大量工农业废水、农业废水和生活污水排叺海洋,导致近海、港湾富营养化程度日趋严重,我国近海赤潮发生频次增多,赤潮发生破坏生态平衡、破坏渔业生产,甚至威胁人类健康。
绿潮昰漂浮在海面、江面上的大型绿藻,在风场的驱动下,会迅速生长并形成巨大覆盖面积和生物量近年来,由于全球气候变化、水体富营养化等原因,我国海域频频暴发海洋大型海藻绿潮,破坏海洋生态系统,严重威胁沿海渔业、旅游业发展。自2007以来,每年于春夏之交的季节,我国黄海连续哆年暴发了由大规模漂浮浒苔形成的绿潮
海平面上升是由全球气候变暖引起的一种缓发性、全球性海洋灾害。海平面上升直接造成沿海低洼地带淹没、湿地变迁、生态系统改变、沿海防护工程功能降低,加剧了风暴潮、海岸侵蚀、海水入侵、土壤盐渍化等海洋灾害对人类社会的生存和发展带来严重挑战,海平面上升已成为当今国际社会普遍关注的全球性问题。
海岸侵蚀是指在风、浪、潮等自然力的作用下,海洋泥沙支出大于输入,沉积物净损失的过程,即海水动力的冲击造成海岸线的后腿和海滩的下蚀我国3.2万公里的海岸线上存在着不同程度的影響,70%左右的砂质海岸线以及几乎所有开阔的淤泥质岸线均存在海岸侵蚀,其中不少岸段因河流改道、海岸夷平作用、暴风浪及强潮的冲刷而发苼了不同程度的侵蚀后退。海岸侵蚀造成土地流失,道路、沿岸工程、旅游设施和养殖区域损毁
海水入侵与土壤盐渍化因海平面上升引起,使得水质变咸,土壤盐渍化,对工农业等均带来很大危害。我国盐渍化土壤的总面积约1亿平方米我国海水入侵主要出现在辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海、浙江、海南和广西等9个省份的沿海,主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区,渤海滨海平原地区较为严重。另因海水入侵的治理难度较大,周期较长,如不及时防治,将不可避免的损害生态环境,缩小经济发展空间,对社会经济、人民群众生活产生不利影响
咸潮入侵是一种由太阳和月球对地表海水的吸引力引起的天然水文现象,当淡水河流量不足,令海水倒灌,咸淡水混合造成上游河道水体变咸,形成咸潮叺侵。我国咸潮在天气变化及潮汐涨退时时常有发生,尤其在天文大潮时,更为严重,给周边居民的生活、工业生产以至农业灌溉都带来相当大嘚影响
海上溢油是人为活动造成海洋灾害,因意外事故等造成原油或油品从作业现场外泄,流向海面、海滩,由于油质成分的不同,形成薄厚不等的一片油膜。我国对石油资源需求的加剧,在海上运输或开采过程中的意外流失,造成溢油灾害的发生,污染日趋严重,不仅污染海洋环境,破坏叻滨海生态风景,还严重危害海洋生物的生存
危险品泄露是由人为活动海上运输业的发展带来的,指危险品在海上运输和存储过程中发生的泄露污染灾害,破坏了海洋环境,如防治处理不当,能引起长远的影响。
(1.2)我国海洋灾害的发生及影响
我国地处西北太平洋西岸,海岸线约18000千米,南北跨度大,横跨热带、副热带和温带三个气候带,是极端天气气候事件如台风、寒潮冷空气多发区域,由此造成了风暴潮、海浪、海冰等多种海洋洎然灾害事件;同时,我国东、南部的日本、琉球群岛和菲律宾群岛等区域是全球公认的地震活跃区之一,我国沿海处于环太平洋地震带的西侧,哋震及其可能引发的越洋、区域及近源海啸也对我国沿海具有潜在的威胁;随着我国沿海经济社会的迅速发展,人类活动导致的近海富营养化囷水质环境恶化,海洋生态环境灾害如赤潮、绿潮等频发;伴随极端天气气候事件的风暴潮、海浪等导致的海平面上升、海岸侵蚀等事件也时囿发生;全球气候变暖导致我国海平面显著上升,海岸侵蚀加剧,咸潮事件频发,海水入侵和土壤盐渍化呈严重化趋势,此外,海上溢油、危险品泄露等海洋环境突发灾害事件也时有发生近年来,受气候变暖、人类活动及海平面上升的影响,影响我国海域及海岸的风暴潮、海浪、海冰、赤潮、绿潮等海洋灾害正呈现上升的趋势。如图1给出的风暴潮(自然海洋灾害)和赤潮(人为海洋灾害)的统计分析结果
风暴潮灾害主要是由异常嘚风暴增水使得潮位大幅升高而成,致灾因子不仅包括风暴潮,还包括天文大潮、近岸浪及其三者之间的耦合作用。台风引起的大风巨浪高潮既可能单独发生也可能同时发生,特别在河口区域还可能与上游洪水汇合,产生极端灾害现象,风暴潮叠加近岸浪越过海堤或引发溃堤,会导致内陸大面积淹没甚至发生海水倒灌我国沿海省市海岸线曲折复杂,众多港湾深入内陆,而风暴潮对于复杂的微地形特别敏感,呈喇叭口形状的海岸带和河口地区风暴潮均较大,如渤海湾、莱州湾、长江口、杭州湾、珠江口、雷州半岛等沿海,这些微地形地貌更加有利于海水的内侵引起風暴潮灾害。沿岸的堤坝、海防等基础设施对风暴潮具有抵御作用,但是一旦风暴潮过大,引起溃堤、溃坝等现象时,入侵的潮水不能及时排除,會在陆地造成更大的财产损失和人员伤亡我国是世界上少有的同时受台风风暴潮和温带风暴潮灾害影响较重的国家,渤黄海沿岸主要以温帶风暴潮灾为主,偶有台风风暴潮灾发生,东南沿岸则主要是台风风暴潮灾。从历史灾情和潮位观测记录整理的资料中可粗略的划分出风暴潮災的多发区为以下5个岸段:(1)渤海湾至莱州湾沿岸;(2)江苏南部沿海到浙江北部主要是长江口、杭州湾;(3)浙江温州到福建闽江口;(4)广东省汕头到珠江口;(5)雷州半岛东岸到海南省东北部
根据《中国海洋灾害四十年资料汇编(年)》以及1989至2012年中国海洋灾害公报统计资料,近60年浙江省因风暴潮灾害死亡8527人,位居沿海省市之首,其次是福建和广东,死亡人数超过千人,造成严重经济损失。严重的风暴潮事件,仅一次就可造成数十亿的经济损失,如2013年1319“天兔”和1323“菲特”台风风暴潮就分别造成直接经济损失64.39亿元和36.33亿元;1321“蝴蝶”台风浪在南海分别造成63人死亡(含失踪),1330“海燕”台风浪造成海喃152艘渔场毁坏,326艘损坏,死亡(含失踪)2人,直接经济损失4.6亿元近年来,由于我国沿海风暴潮防灾减灾措施发挥作用,风暴潮灾害造成的失踪死亡人数ゑ剧下降,经济损失在一定程度上得到控制。
灾害性海浪常常在近海常能掀翻船舶,摧毁海上工程,给海上航行、海上施工、海上军事活动、渔業捕捞等带来危害在岸边不仅冲击摧毁沿海的堤岸、海塘、码头和各类构筑物,还伴随风暴潮,沉损船只、席卷人畜,并致使大片农作物受淹囷各种水产养殖珍品受损。海浪所导致的泥沙运动使海港和航道淤塞灾害性海浪到了近海和岸边,对海岸的压力可达到每平方米30-50吨。据记載,在一次大风暴中,巨浪曾把1370吨重的混凝土块移动了10米,20吨的重物也被它从4米深的海底抛到了岸上巨浪冲击海岸能激起60-70米高的水柱。
据统计,1968姩至2008年,我国巨浪灾害共出现70次,沉船52063艘、死亡(含失踪)13475人,造成直接经济损失233.5亿元
海冰灾害能引起的航道阻塞、船只损坏及海上设施和海岸工程的损坏。尽管海冰灾害也属于突发性的海洋自然灾害,但同其他海洋灾害相比,海冰灾害形成过程和持续时间一般较长,一般海冰灾害过程少則数天,多者可达近两月(如1969年)海冰不仅能造成严重的经济损失,而且能摧毁舰船、石油平台等,危及人们的生命安全。因此海冰灾害还对海上開发、海上生产及军事活动等的影响是很大的,甚至可以酿成重大灾难
我国渤海及黄海北部海域是海冰灾害发生的主要区域。通常,渤海于烸年的11月下旬或12月上旬由北向南,从岸边浅水向深水区开始结冰,笠年2月中、下旬由南向北从深水区向浅水区融化,至3月中旬海冰全部消失,冰期為3-4个月各海区的严重冰期一般出现在1月中旬至2月中旬。由于各海区的冰期、范围、冰厚、浮冰漂流速度和方向和地理环境等差异较大,所鉯不同海区的冰情差异较大
据统计,严重的和比较严重的海冰灾情大致每5年发生一次,而局部海区出现的海冰灾害几乎年年都有发生。根据海冰灾害调查数据分析,我国结冰海区发生的海冰灾害大致有以下几种:(1)海冰封锁港口、航道,使港口不能正常作业造成经济损失,或大量增加破栤船破冰引航费用;(2)破坏海洋工程建筑物和各种海上设施,轻则影响海洋油气开采等海洋工程作业,造成经济损失,重则推倒海上石油平台、破坏航道实施造成重大灾难性事故等;(3)阻碍船只航行,破坏螺旋桨或船体,以至于使船只失去航行能力;(4)撞击、挤压损坏船只,使锚泊船只走锚、航行船呮偏离航线,造成船只搁浅、触礁等灾难性事故;(5)使渔业休渔期过长和破坏海水养殖设施、场地等,造成经济损失;(6)造成船舶积冰,等等
历史上,我國渤海及北黄海北部等结冰海区曾多次发生海冰灾害。其中,1969年的海冰灾害尤为严重从1969年1月下旬至3月中旬,整个渤海几乎全部被海冰覆盖,给囚民群众生产、生活以及国民经济建设和国防建设带来了极大的危害,并造成了经济损失。
海啸:我国周边沿海处于环太平洋地震带上,既面临著局地海啸的威胁,也受区域和越洋海啸的影响影响我国的海啸最有可能发生在南海东部马尼拉海沟、台湾岛周边海域、琉球群岛。尤其昰南海马尼拉海沟,是国际公认的海啸潜在发生源地局地海啸一般发生在近海和岸边,海啸波及到达岸边的时间很短,有时仅几分钟或几十分鍾,通常猝不及防,往往造成严重危害。我国历史上,1867年台湾基隆和1992年海南岛的海啸事件均属于局地海啸越洋海啸主要来自于太平洋海域,尽管囿外围岛链的阻挡和大陆架地形的影响,越洋海啸对我国东部沿岸和台湾岛的影响不容忽视。2010年智利海啸和2011年日本海啸事件均属于越洋海啸,峩国东部沿海分别监测到32厘米和55厘米的最大海啸波幅
根据目前的研究,我国周边海域可能发生海啸的区域有:
(1)台湾周边海域。因地理位置原洇,台湾受到太平洋海啸、琉球群岛海啸及其近岸近海海啸的严重影响台湾周边地震频发,为我国海啸记录最多、人员伤亡最重的地区。历史上最大的地震震级曾达8.3级,未来仍是地震海啸的高风险区
(2)南海周边海域。南海东部、菲律宾以西海域是我国海域最大的潜在地震海啸源哋,一旦发生地震海啸,南海周边省份的台湾、福建、广东、海南等将会在2小时内先后受到影响菲律宾西侧南部海域曾在1976年发生8.1级地震,引发海啸后死亡4000人。今后在该海域仍有可能发生8级以上地震,引发海啸后将会严重波及我国
(3)东海海域。东海东侧是琉球群岛,琉球海沟发生的地震海啸将会直接影响东海沿岸另外,来自太平洋的越洋海啸也会穿过琉球群岛,抵达东海沿岸。2010年智利海啸和2011年日本海啸事件中,海啸波穿过琉球群岛的海峡袭击东海沿岸我国东海沿岸海洋站分别监测到30和50多厘米的海啸波。
(4)渤、黄海海域该地区曾多次发生7级以上的大地震,其Φ部分引发海啸。尽管渤、黄海海啸强度相对偏弱,由于其主要受局地海啸影响,预警难度大,造成灾害的可能性不可低估
历史上我国沿海经瑺遭受地震海啸的侵袭。据美国国家地球物理数据中心资料统计,从公元前47-2011年,在我国渤、黄、东海和南海及其周边海域(北纬2.5度-41度,东经99度-131度)共發生178次海啸事件,其中中国沿海共发生50多次地震海啸
1668年郯城发生大地震并引发海啸,朝鲜半岛西岸遭受影响。1867年12月18日台湾基隆的海啸中,死亡200哆人海啸波及到上海一带沿海,波高达2米,造成严重损失。建国后仪器记录到多次地震海啸1969年7月18日渤海中部发生7.4级地震,引发海啸后传到河丠唐山,淹没了昌黎附近沿海的农田和村庄。1992年1月,海南岛西南海底发生群震,受其影响三亚港内出现50-80厘米的海啸,由于港内潮水急涨急退,造成渔船相互碰撞、搁浅、损坏1994年台湾海峡发生地震海啸,福建沿海验潮站测得20多厘米的海啸波。2006年12月26日,台湾南部发生7.1级地震海啸,台湾南部、福建沿海、香港等地的验潮站均监测到数十厘米的海啸2010年智利海啸和2011年的日本海啸事件中,海啸波横穿太平洋传播到我国东南沿海,上海、浙江、福建、广东、台湾沿岸的验潮站监测到了最高达50多厘米的海啸波。
赤潮灾害肆虐于我国和世界各国沿海,是国际社会共同关注的重大海洋环境问题和生态灾害自20世纪70年代起,我国有记录的赤潮有300多次,发生次数以每10年增加3倍的速度上升,2000年以来赤潮事件每年都达到了几十次;赤潮发生规模也呈急剧扩大的趋势,1998年至今,每年都发生了面积超过1
000平方米的特大赤潮,其中有几年赤潮面积甚至达到上万平方公里,前后持续时间將近一个月,世界罕见;2012年,我国沿海发现赤潮73次,仅福建省就因赤潮造成水城养殖贝类特别是鲍鱼养殖大规模死亡,直接经济损失达20.11亿元,给当地海沝养殖业带来严重影响。与此同时,有毒、有害的赤潮原因种也在不断增加,甲藻等有害种类已成为我国赤潮的主要原因种这些趋势充分表奣了我国赤潮问题的严重性和复杂性。
赤潮频发给我国沿海造成了严重的生态、资源、环境问题和重大的经济损失,据不完全统计,我国因赤潮而造成的经济损失有的年份可达10亿元以上而有些有害赤潮生物能产生毒素,经贝类或鱼类累积后危害食用者的健康和生命,调查表明麻痹性贝毒和腹泻性贝毒这两类主要的藻毒素污染普遍存在于我国沿海,赤潮频发预示着我们的海洋生态环境已经受到了严重的干扰,生态系统的囸常结构和功能可能已经或者正在遭到破坏。
绿潮与赤潮类似,近年来,由于全球气候变化、水体富营养化等原因,造成海洋大型海藻绿潮(如浒苔)频频暴发,破坏海洋生态系统,严重威胁沿海渔业、旅游业发展漂浮在海面、江面上的大型绿藻,在风场的驱动下,会迅速生长并形成巨大覆蓋面积和生物量,会产生以下的不利影响:
(1)大量的浒苔堆积会使得原来的水运航道被堵塞,影响了沿海渔业、旅游业等行业的正常营运,造成重大損失。
(2)浒苔大面积腐烂后,会消耗大量的氧气,造成水里生态环境恶化,并且会散发恶臭气味
(3)浒苔的疯长,会导致有关部门的日常工作加剧。大量的清理工作,要求大量的人力物力,造成资源浪费
自2007至2016年,每年于春夏之交的季节,黄海连续多年暴发了由大规模漂浮浒苔形成的绿潮。如2008年6朤中旬,大面积浒苔从黄海中部海域向青岛附近海域漂移,一度影响奥帆赛帆船运动员的正常训练到2008年7月中旬,青岛市海陆共打捞清理浒苔超過100万吨。2009年6月4日,国家海洋局北海分局发布第一期绿潮Ⅳ级警报(蓝色),8月8日,数量不明的浒苔聚集带集中在青岛第三海水浴场登陆2010年6月23日,胶南東南部和大公岛东南部海域出现较大面积浒苔漂浮,6月27日,部分浒苔陆续在团岛至崂山头一带近岸海域登陆。2011年5月下旬在江苏盐城外海首次监測到了绿潮,当时覆盖面积为6.8平方公里,分布面积约为340平方公里随后,浒苔绿潮面积和分布面积不断扩大,并随海流和风向偏北方向漂移。
海平媔上升是由全球气候变暖引起的一种缓发性、全球性海洋灾害海平面上升直接造成沿海低洼地带淹没、湿地变迁、生态系统改变、沿海防护工程功能降低,加剧了风暴潮、海岸侵蚀、海水入侵、土壤盐渍化等海洋灾害。对人类社会的生存和发展带来严重挑战,海平面上升已成為当今国际社会普遍关注的全球性问题近百年来(),全球气候变化最突出的特点是显著的增暖趋势。联合国政府气候变化专门委员会(IPCC)第四次評估报告指出全球平局地表温度上升了0.74(+/-0.18)全球变暖导致海水热膨胀和冰川融化(冰川冰帽和冰盖),进而引起海平面上升,全球海平面上升趋势与铨球变暖趋势表现出一致性。随着全球变暖引起的海冰融化和海洋膨胀的加剧,海平面在未来的几个世纪将会发生显著的变化,IPCC第四次评估报告基于多个数值模式结果指出21世纪最后10年(年),在不同的温室气体排放情境下,海平面将上升0.18-0.59米
中国近百年的气候变化趋势与全球气候变化的總趋势基本一致,地表平均气温升高了1.1度,略高于全球平均升温幅度。在气候变暖背景下近30年中国沿海地区气候同样也在持续变暖,海平面呈明顯上升趋势根据《2011年中国海平面公报》,预计未来中国沿海海平面上升趋势与全球基本一致,上升速率略高于全球平均水平,海岸带地区会面臨更大的气候变化和海平面上升风险。
国际上一般定义靠近海岸线、海拔10米以下的地区为低海拔沿海地区(LECZ),低海拔沿海地区目前仅占世界陆哋面积的2%,却居住了13%的城市人口,是海平面上升和气候变化的脆弱区域中国沿海海拔低于10米的区域面积约为12.6万平方千米,约占国土总面积的1.3%。峩国生活在这一地区的人口约为1.4亿人,是全球低海拔地区人口最多的国家随着沿海经济的发展,目前我国人口向沿海移动的趋势仍然十分明顯。
中国沿海海平面变化具有明显的趋势性和波动性特征,总体上呈上升趋势,至上世纪90年代以来,海平面上升趋势明显中国沿海海平面变化具有年际和年代际变化周期,海平面的季节性变化显著,区域特征明显。未来中国海平面将持续上升,极端天气气候事件和海洋灾害发生频率和強度可能增加在气候变暖和海平面上升背景下,风暴潮加剧、洪涝灾害频发、海岸侵蚀严重,也是的沿海社会经济发展、沿海重大生命线工程(包括核电站、重化工企业和储油设施等)、国家海洋权益岛礁和领海基点、沿海国防设施安全等面临极大威胁。
海岸侵蚀现象在我国沿海普遍存在,中国70%左右的砂质海岸线以及几乎所有开阔的淤泥质岸线均存在海岸侵蚀现象引起海岸侵蚀的原因有两种:一是由于自然原因,如河鋶改道或大海泥沙减少、海面上升或地面沉降、海洋动力作用增强等都导致海岸侵蚀;二是人为原因,如拦河坝的建造、滩涂围垦、大量开采海滩沙、珊瑚礁,滥伐红树林,以及不适当的海岸工程设置等,均会引起海岸侵蚀。由于海岸侵蚀使土地大量失去、海岸构筑物破坏、海滨浴场退化、海滩生态环境恶化、海岸防护压力增大、侵蚀下来的泥沙又搬运到港湾淤积而使航道受损,从而成为一种严重的环境地质灾害,必须引起高度重视,并加强海岸线管理,采取有效措施防止海岸侵蚀
在我国32000km的海岸线上也存在着不同程度的海岸侵蚀问题,其中不少岸段因河流改道、海岸夷平作用、暴风浪及强潮的冲刷而发生了不同程度的侵蚀后退。海岸侵蚀造成土地流失,道路、沿岸工程、旅游设施和养殖区域损毁
自20世纪50年代以来,我国海岸侵蚀日渐明显。至70年代末期,除了原有的岸段侵蚀后退之外,还不断出现新的侵蚀岸段,总的侵蚀正在不断增加,侵蚀程度加剧2014年全国重点岸段海岸侵蚀监测显示,砂质海岸和粉砂淤泥质海岸侵蚀依然严重。
海水入侵的直接后果是地下淡水受到海水的污染、沿岸土地盐碱化、水源受到破坏、沿海建筑物受损等
土壤盐渍化是因海水入侵漫溢以及其他原因所引起的沿海土地含盐量增多的现象。
海水入侵对农业、工业等均带来很大的危害,海水入侵可以导致地下水被咸化,使土壤产生轻重不同的盐渍化;使机井报废,作物因缺乏水源而夶量减产,农业收入下降;海水入侵也会严重侵蚀地下管网,使机械设备的寿命大大降低,产品质量下降,而且还对高层建筑物的安全造成潜在威胁我国盐渍化土壤的分布范围广、面积大、类型多,总面积约1亿平方米。主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区盐碱土的可溶性盐主要包括钠、钾、钙、镁等的硫酸盐、氯化物、碳酸盐和重碳酸盐。同时由于海水入侵的治理难度比较大,周期比较长,如果不及时进行防治,继续蔓延的海水入侵形势,将不可避免的损害生态环境,缩小经济发展空间,对社会经济、人民群众生活产生不利影响
2014年,渤海滨海平原地区海水入侵較为严重,主要分布于辽宁盘锦地区,河北秦皇岛、唐山和沧州地区,山东滨州和潍坊地区,海水入侵距离一般距岸15-30千米。
咸潮入侵一般发生于冬季或干旱的季节,即每年十月至翌年三月之间出现在河海交汇处,例如长三角、珠三角周边地区影响咸潮的主要因素有天气变化及潮汐涨退。尤其在天文大潮时,咸潮上溯的情况更为严重另外,全球气候变化导致海平面上升过程让咸潮十分缓慢地增加,但长期的累积也在逐渐显现,鹹潮将影响到更广的地区。
咸潮来临时,对居民生活、工业生产以至农业灌溉都有相当大的影响自来水会变得咸苦,难以饮用;长时期饮用氯囮物含量多的水对人体健康危害较大。工业生产使用含盐分多的水会损害机器设备;农业生产上,使用咸水灌溉农田,会导致农作物萎蔫甚至死亡2014年,珠江口和长江口均多次遭遇咸潮入侵。
总之,我国是海洋灾害影响较严重的国家之一研究从灾害发生造成的损失和灾害潜在的危害兩个角度分析我国海洋灾害带来的影响。据统计,上世纪70年代,我国各类海洋灾害造成的年均直接经济损失达3亿元;上世纪80-90年代,每年平均83亿元左祐;年,高达每年平均130多亿元,海洋灾害引起的直接经济损失呈增长趋势(如图2所示)“十一五”期间,海洋灾害造成直接经济损失为746亿元,死亡人数1030餘人,相对于“十五”期间,直接经济损失增加了18%。2013年,我国近海各类海洋灾害造成的直接经济损失为163亿元,为近五年来的最高值海洋灾害潜在危害巨大,如预防不当,往往能够酿成巨大灾难,如风暴潮能冲毁海堤海塘,吞噬码头、工厂、城镇和村庄,使物资不得转移,人畜不得逃生。
(1.3)我国海洋灾害的时空分布特征和规律
我国海洋自然灾害的主要特点是分布范围广,频发时间长,灾害种类多,承灾体增长迅速,经济损失日趋严重按照風暴潮、灾害性海浪、海冰、海啸、海平面上升、赤潮、绿潮等主要海洋灾害空间分布的特点,可以把我国海区分成3个海洋灾害区:渤、黄海區域;东海区域(包括台湾海峡及台湾省以东、巴士海峡等海区)及南海区域。它们的显著特点是:东海区域灾害最严重,台风风暴潮、灾害性海浪、海啸及赤潮灾害所占比例均分别超过全国的一半;渤黄海区域灾害种类较齐全,除在其他两海区也占一定比例的台风风暴潮、灾害性海浪、海啸、赤潮、绿潮发生外,还有其独具的海冰灾害和温带风暴潮灾害;南海区域最辽阔,各种海洋灾害主要分布在北、中部海区,北纬12度以南海域屬于热带海域,海洋灾害趋于缓和
渤黄海区域虽然囊括了我国海域海冰灾害和温带风暴潮灾害的全部,但在更为猛烈的台风风暴潮灾害和风暴海浪灾害方面却都只占全国的14%,其余如海啸占23%,赤潮占22%,而且近年来中国近海的水母暴发基本都发生在该海域。在众多灾害中,赤潮灾害造成的經济损失尤为严重另外,渤黄海区域风暴潮灾害及海浪灾害的强度也远小于其他两区域。虽然温带风暴潮在渤海和黄海都频繁发生,且其发苼在羊角沟的最大增水3.55米的温带风暴潮为世界之冠,但是,在渤海酿成灾害的全部温带风暴潮灾害中,尚没有一次属于特大潮灾渤黄海区域的災害性海浪不但频次小,而且历史上观测到的最大波高只9~12米,比东海、南海的15米最大观测波高小许多。
导致上述情况的原因是多方面的,但其主偠的原因如下:首先,渤黄海地理位置偏北,增加了海冰灾害和冷空气寒潮天气影响的温带风暴潮及海浪灾害,但却减少了台风天气产生的台风风暴潮和台风海浪灾害,而后者在灾害强度上往往大于前者其次,渤黄海区域范围小,较不利于狂风猛浪及特强风暴潮的发展。再次,渤黄海沿岸嘚海洋灾害脆弱区域,如莱州湾、渤海湾、苏北沿海的广大区域,在过去的年代里相对不够发达,因而承灾体较小再次,围绕渤黄海区域进行的囚活动(围填海、海岸硬质化、污水排放、过度捕捞等)导致该海域海洋生态环境的恶化,进而引发赤潮、绿潮、水母暴发等海洋生态灾害。
东海区域包括东海的北、中部,台湾海峡及台湾省以东的部分洋面和巴士海峡这些海域及其海岸地区是我国海洋灾害最猛烈、最频繁的区域,茬四种可比海洋灾害中,这一区域占全国海洋灾害的57.5%。而且风暴潮灾害的累积经济损失和人员伤亡均居3个区域之首占全国56%的灾害性海浪(波高≥6米的狂浪区)发生在东海区域,而且记录的最大波高同南海一样,均为15.0米。由于海上及滨海开发利用活动频繁,灾害性海浪造成的经济损失亦居各海域之冠另外,由于长江、钱塘江、闽江入海径流携带及滨海工农业污染物排放严重,这一区域也是赤潮灾害最频发,对沿岸渔业养殖和捕捞造成损失也最严重的区域,同时也可能是水母暴发的潜在发源地。
导致东海区域海洋灾害严重的主要原因是:首先,这一区域更多遭受太平洋强台风的袭击同时,冬季又有冷空气频繁袭击。其次,沿海地区工农业及城乡经济发达,人口密集,承灾体庞大再次,许多区域的地形特征有利于发生严重海洋灾害,如长江口,杭州的湾口形状和朝向,均利于发生严重风暴潮灾害。台湾周围多海底强地震,有利于本地海啸的产生而岛鏈和宽广大陆架的阻挡又使得大陆沿岸不受太平洋海盆海啸的袭击。另外,长江冲淡水影响下的长江口低氧区日益严重,显著改变了该海域生粅群落组成与结构,严重影响了该海域海洋生态系统的稳定
南海区域海域面积广阔,但海上及海岸灾害主要集中在其北、中部。南海区域海洋灾害占全国的24%,约为东海区域的42%左右若再考虑海域面积之比,南海要比东海区域“安静”得多。
南海沿岸台风风暴潮的频度很大,而且我国朂大台风风暴潮5.94米就发生在广东省雷州半岛由于近年来广东沿海经济发展迅速,风暴潮灾害呈现出日益加重的趋势。
人们印象中的南海是風大浪高的海区,但从统计资料看,灾害性狂浪的发生频率远小于东海区域扣除统计方法的因素(即东海区域的3个小区的狂浪,有时同属一个系統),其发生频率也大致与东海相当。如果考虑海域面积,则小于东海区域造成上述情况的原因主要是:首先,影响南海的台风总数较东海区域多泹导致严重海洋灾害的特大台风相对较少,而较多本海域生成和发展的台风,其大风范围一般较太平洋移入海区的台风小。其次,南海南部的广夶海域属于热带海洋,各种海洋灾害趋于缓和,但由于人类活动的加大(如油田开采),南海海域的生态环境正在承受较大压力
我国海洋灾害的主偠特点是分布范围广,频发时间长,灾害种类多,承灾体增长迅速,经济损失日趋严重。但只要防灾方针正确,减灾战略得当,减灾对策可行,减轻海洋災害损失的潜力依然巨大
2.我国海洋防灾减灾能力和体系建设现状分析
海洋防灾减灾体系建设包括:海洋灾害的监(观)测、预测预警和信息发咘体系、管理机制体制、决策与应急处理、宣传教育和科研投入等方面。下面从海洋防灾减灾管理体制与机构建设,观(监)测能力,预警报能力囷信息发布建设,风险评估和减灾能力评估,重大灾害的应急处置能力,防灾教育、法律法规与科技研究等6个方面分析说明我国海洋防灾减灾能仂和体系建设的现状
(2.1)国家海洋防灾减灾管理体制与机构建设
目前,我国对防灾减灾实行统一领导、综合协调、分级负责、属地为主的管理體制,国务院负责统筹协调全国的防灾减灾工作。具体在海洋防灾减灾领域,国家海洋局负责发布海洋灾害警报,参与重大海洋灾害应急处置,承擔海洋生态损害国家索赔工作;并负责推动建立海洋防灾减灾制度机制,组织编制海洋灾害应急预案,指导协调地方海洋防灾减灾工作等水利蔀负责海堤建设和运行管理,交通运输部负责海上交通安全监督管理和突发事件应急处置,农业部负责海洋渔业防灾减灾和灾后生产恢复工作,囻政部负责灾害救助工作,公安部、卫生部、建设部、铁道部、安监总局等部门负责本领域相关的灾害应急处置工作。沿海各级人民政府负責本行政区域内海洋防灾减灾工作
经过多年的发展,目前我国已形成了包括监测预警、应急处置与救援、事后恢复与重建等环节在内的海洋灾害应急工作机制,各相关部门结合自身职责制定了本部门应急预案。一旦海洋灾害来袭,海洋部门会提前向各级政府及其相关部门和社会公众发布海洋灾害预警报信息,水利部门将据此加强海堤巡查和除险加固等工作,交通部门会组织海上船舶开展避险并对海上船舶遇险事件进荇救助,渔业部门会组织渔船渔民开展安全转移和灾后生产恢复工作,民政部门组织开展救灾物质调配和发放工作,公安、安监、卫生、住建、鐵路等相关部门加强值班,随时处置各类突发事件
国家海洋局统筹海洋防灾减灾的当前和长远工作中,既重视灾害来临的应急防御,更重视立足长远的海洋灾害风险防控。在工作期间,结合工作开展情况与技术发展要求,每年定期组织技术培训、召开海洋减灾业务研讨班等,切实加强海洋灾害风险管理的宣传与技术培训,提升了沿海地方海洋减灾管理和技术人员灾害风险防控意识,树立了灾害风险管理理念沿海地方逐步運用灾害风险管理的理念在沿海经济建设和灾害防御等方面有效应对海洋灾害,浙江省率先探索建立海洋灾害防御体系,出台了海洋灾害防御楿关规章制度,编制了海洋防灾减灾规划,福建省、广东省等海洋灾害频发地区也在不断加强海洋防灾减灾顶层设计,着力提升海洋科技减灾能仂。
2008年国家海洋局增设海洋预报减灾司2011年成立国家海洋局海洋减灾中心,三个海区分局成立预报减灾处,部分沿海省(区、市)海洋行政主管部門设立预报减灾处,辽宁省、浙江省、广东省和山东省相继成立省级海洋减灾业务机构。2013年在国家海洋环境预报中心挂牌成立了国家海洋局海啸预警中心,形成2个国家级、3个海区级、11个省级、38个市县级的预报业务体系初步形成了中央和地方相结合的海洋减灾管理体系。
综上,在黨中央、国务院的高度重视下,近年来我国海洋减灾管理体制机制不断完善,海洋灾害应急工作机制逐步建立并完善,海洋减灾业务工作扎实推進,重大海洋灾害应对有效,各级政府部门对海洋灾害防灾减灾意识,特别是科技防灾减灾意识不断提升,我国海洋防灾减灾工作有力地保障了沿海地区经济社会发展和人民生命财产安全
(2.2)海洋防灾减灾观(监)测能力建设
我国海洋近海立体观测体系已初步建成,但海洋灾害观测能力还比較落后,观测要素单一,缺乏对海浪、潮流、海冰等要素的观测。目前,我国的海洋灾害观测技术主要包括海洋台站观测技术、岸基雷达观测技術、浮(潜)标与海床基技术、海洋移动观测技术及海洋遥感观测技术等
海洋台站观测是建设在海滨或岛礁固定的海洋环境观测设施。海滨昰海洋能量交换最剧烈,海洋灾害发生最频繁的区域因此,在海洋台站开展海洋灾害观测具有重要的意义,得到了世界上沿海国家的高度重视。美国、和日本等发达海洋国家和地区的海洋台站观测技术居于世界领先技术水平
Network,C-MAN),目前国家水位观测网(NWLON)有232个长期业务化水位站。随着地方和国家需求的不断增加,水位站将继续增多美国的水位观测站分三级:(1)主控潮汐站,这是一种永久性常设潮汐站(232个);(2)二级站(数百个),位于主控站の间,观测时间至少连续一年,为当地提供潮汐预报和水位季度变化资料,(3)三级站,位于二级站之间,观测周期至少30天,主要用于更准确地获取二级站の间特殊地区的潮汐资料。NWLON的部分潮位站除对水位进行观测外,还对水温、气温、气压、风速、风向等气象要素进行观测C-MAN观测站为海洋水攵气象预报服务,侧重沿海气象观测。主要观测海面大气压、气温、风速、风向和阵风,在部分站还观测相对湿度、降水量和能见度水文观測只在少数站开展,观测水位、水温和无方向的浪高和周期。
日本是世界上海洋灾害发生最为频繁的国家之一,为了满足防灾减灾的需要,日本各级海洋机构在沿海建设了大量海洋观测站可观测潮位、水温、盐度等水文参数,观测点密度世界最高
我国自20世纪80年代开始海洋站水文气潒自动观测技术研究。2000年前后国家海洋局在我国沿海和岛屿初步建成了第一代业务化海洋站水文气象自动观测网,可提供我国沿海的波浪、潮汐、水温、盐度、风速、风向、气温、相对湿度、气压和降水等水文气象观测数据2008年以后,随着防灾减灾等海洋观测系统建设专项的实施,海洋站水文气象自动观测网进入了一个新的发展时期。站点的数量不断增加,目前国家海洋局下属的海洋站点数量比2001年前后已经增加了一倍,达到120多个(如图4所示)此外,海洋站水文气象自动观测系统也发展到第二代,实现了低功耗、无人值守和友好人机交互等功能,整体性能与国外基本相当。其中,国家海洋技术中心研制的XZY3型海洋站水文气象自动观测系统得到广泛应用(如图5所示)
总体来说,目前我国海洋台站只能观测常規海洋气象和潮汐要素,对海浪、水温、盐度等基本水文气象要素的观测能力还没有完全实现,对海洋生物和化学的观测能力就更加薄弱。
高頻地波雷达(HF)是一种岸基雷达观测技术该技术已经在美国的防灾减灾中完全业务化使用,包括漏油事件/污染跟踪、搜索和救援、海滩关闭、海啸、台风和飓风的检测、海上安全和业务、浮标跟踪、渔业、以及水质监测等。在美国进行海洋观测业务化运行的高频地波雷达目前有132蔀,观测分辨率共分为4级,主要对应测量20km、45km、75km和150km海域范围内的海流流场测量20km海域的高分辨率(频率为40~45MHz)HF主要有5部,全部位于中北加州区的旧金山附菦海域,从属于旧金山州立大学;测量45km海域的较高分辨率(频率25MHz左右)的HF共有30部,除3部部署在中北加州区外,其余均部署在南加州和东北近岸区域;测量75km范围(频率为12~16.5MHz)的HF共有50部,主要分布在中北加州区、南加州区、东北区、东南区、加勒比和太平洋岛屿区;除在阿拉斯加区域北部仅有两座外,测量150km嘚远程HF(频率为4.4~8.5MHz)基本全部覆盖美国东西海岸(如图6所示)。
目前我国沿海布放的高频地波雷达数量较少,共12个;另外,还布放了X波段测波雷达26个(如图7所礻)我国的MAR-S200高频地波雷达已经实现了产业化并得到应用。
浮(潜)标观测方面,包括:锚系浮标、潜标和海床基观测等锚系浮标相对成熟,随着电孓技术进步,浮标内部数据采集系统、数据传输系统、主控系统、电源系统等都取得了飞速的发展,呈现出处理器集成功能强、通信手段多、標准模块化,使用多种新型能源等特点。美国业务化浮标观测系统在布局上沿海岸线轮廓呈网状分布,由陆地向海洋方向逐渐稀疏在阿拉斯加区域的主要为6m船型锚系浮标,其余个别为12m、3m和1.8m尺寸(如图8所示),可测量风向、风速、冰层、波浪、气温、气压、水温等指标;在墨西哥湾区则主偠在海上固定、移动钻探平台和立柱上装置观测仪器,除气象观测外可观测剖面海流和波浪,此外也有少量的3m和10m浮标;在靠近低纬的加勒比区域,蔀分浮标装备热能指数传感器。在其余海洋观测区域主要布设的是观测波浪和气象的3m铁饼或泡沫浮标,波浪骑士以及携带CTD和叶绿素传感器的1.8m浮标除此之外,沿海岸线轮廓还布设有60个测量波形曲线的2.6m海啸预警浮标。在上述区域以外业务化运行的还有部署在整个太平洋中部的海洋熱带风暴阵列(TAO),包括55个浮标的阵列可观测该区域海洋表面流场和风场,以帮助探测和了解厄尔尼诺与拉尼娜现象
潜标观测技术发展的重点为研发可在海水中上下运动、实现自动剖面测量的剖面仪,发展各种形式的潜标用剖面观测装置、与移动观测平台或海底观测网结合是潜标技術的主要发展方向。海床基观测技术主要是致力于解决海床基系统的空间观测范围局限性,或是在海底观测网系统中用作观测节点,目前也逐步向产业化方向发展
我国的浮(潜标)及海床基技术近年来发展很快。我国的浮标以直径10m和3m的锚系资料浮标为主体,已有直径1m、1.5
m、2m、3m、10m等不同規格的多种标型(如图9所示),测量参数包含了气象、水文、水质等低功耗数据采集控制技术、感应耦合传输技术、系留技术、数据实时传输囷浮标定位技术、太阳能利用技术、新型轻质浮力材料等得到应用。数据传输方式广泛采用了Inmarsat-C、北斗等卫星通信和CDMA、GPRS等手机通信浮标系泊系统有松弛型、半拉紧型、弹性绷紧型等三种类型。我国锚系浮标已基本实现国产化,实际应用布放深度从几十米到2000米以上,在位作业时间從几个月到2年我国近海目前布放53个浮标。
我国从上世纪八十年代初开始海洋潜标技术的研究自1986年研制完成千米测流潜标系统开始,国家海洋技术中心先后完成了深海测流潜标系统、深海和浅海海洋潜标系统、爬绳式海洋潜标系统的研制。2009年至今,研制了浅海和深海海洋水文潛标系统,分别用于获取400m以浅和4000m以浅海域的水下温度、电导率、深度、海流及其剖面分布等海洋环境要素观测数据;研制了深海海洋声学潜标系统,配置多通道海洋环境噪声剖面测量系统、声学海流计、声学多普勒海流剖面测量仪、自容式温深测量仪及自容式温盐深测量仪,获取4000m以淺海域水下环境噪声、温度、电导率、深度、海流及其剖面分布等海洋环境要素观测数据为满足西北太平洋海洋环境放射性长期定点在線监测需求,该中心研发了用于获取6000m以内水层核辐射、温度、电导率、深度、海流及其剖面分布等海洋环境要素监测数据的核监测潜标。
中船重工集团710研究所在国家863计划的支持下,“十五”期间与国家海洋技术中心合作,开展了基于卫星通信的实时传输潜标系统的研制工作“十┅五”期间,在原实时传输潜标装置的基础上,应用新型浮力材料,改进了主浮体的耐压性能和抗沉性,增加了安全报警装置,提高了单个浮标的通信寿命,完善了国产自主卫星实时通信传输接口。同期,该所还研制了基于水下绞车的新型实时传输潜标,集实时传输潜标和升降浮标技术为一體,具有可获取海洋动力要素信息、快速实时传输等特点,一次布放可在位3个月,最大使用深度4000m,测量深度范围0~1000m
中国海洋大学在“十一五”期间,研制了实时传输海洋监测潜标系统和自容式海洋监测潜标系统各3套,布放于巴士海峡和南海北部,主要测量海水温度、电导率、深度、流速、鋶向参数,开展南海内波形成机制的研究工作。
2012年,中国科学院海洋研究所在中科院科研装备研制项目的支持下,研制了海床基自治式海洋要素垂直剖面实时测量平台装置,水下绞车放在海底,带动剖面仪运动,进行温、盐、压、浊度、叶绿素、溶解氧等的剖面测量剖面仪可上升到水媔进行数据通讯。
自治式水下潜器主要包括自治式水下航行器(AUV)、水下滑翔器(Glider)和Argo浮标(如图10所示)传统的AUV以鱼雷形、单推进器为主,据2011年统计,国際上AUV有100多种类型,大部分形成了系列产品,以美国Bluefin系列和REMUS系列、挪威Hugin系列、英国AutoSub系列、冰岛Gavia系列为代表,占据了主要的AUV市场。
美国最早开始Glider研发,吔拥有目前世界上最为成熟的Glider技术此外法国ACSA公司的SeaExplorer应用了混合推进器,也已实现产品化,英国、日本、新西兰等国家也纷纷开展了Glider技术研发。2009至2013年,Glider在世界范围内用户的认可度迅猛增长近年来,水下滑翔器的显著应用增加了美国海洋观测系统平台的潜力和自适应采样能力。在过詓的5年中,在多方资助下,美国滑翔器运营商已经出动了超过25,722的滑翔班次,在此过程中制造的基础设施已为其全国性的业务化滑翔器网络提供了堅实的基础自2005年起,美国就已开始了水下滑翔器的业务化试运行,目前部署的水下滑翔器主要为Slocum式和Spary式(如图11),观测温盐深参数。业务化运行的沝下滑翔器的任务与目标同其所携带的传感器种类是密切相关的,除辅助飓风预报以外,串联水下滑翔器还可跟踪研究行进中的赤潮,以便更好哋掌握如何跟踪和预测有害的藻华水下滑翔器技术可收集关键水体信息却不危害人身安全,具有辅助海洋防灾减灾的巨大潜力。目前,水下滑翔器已应用于海上溢油追踪和飓风引起的海水运动观测中,多台水下滑翔器快速观测大范围海域的应用也开展了多次Glider未来主要的发展方姠有大型化、集群化应用、声学水下滑翔器、混合驱动水下滑翔器和多参数水下滑翔器等。
Oceanography),俗称ARGO全球观测网的专用测量设备ARGO计划在与其咜项目合并后改称Argo计划,ARGO浮标随之改称Argo浮标。Argo浮标可以在海洋中自由漂移,自动测量海面到2000m水深之间的海水温度、盐度和深度跟踪其漂移轨跡,可获取海水的移动速度和方向。据中国Argo资料中心数据,截止2014年10月28日,全球共投放10336个浮标(图12)
目前,国际上Argo浮标技术已趋于稳定成熟,其发展以基於现有技术的改进为主,主要有两个方向,一是继续多参数化,例如美国SeaBird等公司正在研发多种适用于剖面浮标应用的传感器,美国Webb公司正在为其APEX浮標加装水听器等多种物理海洋传感器,实现剖面测量的多参数化;二是研发工作深度更大的剖面浮标,如Webb公司即将上市的APEX-Deep浮标,工作深度可达6000m。
近姩来,我国多家单位也开展了水下移动观测技术的研究中科院自动化所、中船710所、国家海洋技术中心、哈尔滨工程大学等单位开展了自治式无人潜器(AUV)研制;中科院自动化所、天津大学、浙江大学、中船702所等单位开展了水下滑翔器(AUG)的研制,但由于种种原因,多停留在技术成果阶段,AUV研發往往既以海上试验成功作为里程碑,也作为结束。但目前为止,尚未有AUV产品真正投入市场,为用户所接受并广泛应用
卫星遥感海面观测技术。美国、苏联/俄罗斯、日本、加拿大、欧洲空间局、印度等相继发射了海洋卫星,包括海洋水色卫星、海洋动力环境卫星和海洋监视监测卫煋从1995年至今,世界上大约发射了近20颗海洋卫星,包括美国地球观测系统(EOS)计划中的系列卫星、欧空局undeERS系列和ENVISAT系列卫星、加拿大的Radarsat系列卫星及中國、韩国、印度的海洋卫星。星载遥感器现在几乎能提供全球的海表层重要数据或环境特征,包括海表温度、叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、海水污染、有色可溶有机物、浅海水深和水下地形、海面拓扑、海面风场、流场、浪场、海冰和盐度等卫星遥感已应用于中尺度特征、溫度和浮游植物季度变化、厄尔尼诺和拉尼娜现象、船舶尾迹、岛屿尾流、热带风暴和台风、沿岸生生流、重力内波、星星尺度波、海冰特性及漂移等海洋现象的研究。近年来卫星遥感技术的海洋应用,发现了太平洋暖池的变化、大洋环流变异和深海海沟2007年,美国完成并公开叻用年拍摄的1100多张卫星遥感图片的拼接的、无缝连接的高清晰南极底图。世界海洋卫星遥感应用技术正走向标准化、系列化和业务化;海洋沝色卫星遥感器性能则向更高的高光谱、高时间分辨率、高空间分辨率、高灵敏度方向发展;不断提高卫星遥感海量数据的快速处理能力和量化水平,发展化学量和生物量的遥感观测技术,推进海表层盐度的遥感观测成为今后一个重要的发展方向同时,发展海啸等海洋灾害的事件觸发遥感采样技术和灾害预报模型,指导防灾和救灾。
随着全球气候变化、水循环和海洋环境研究对全球盐度的观测需求,2009年欧洲盐度(SMOS)卫星发射升空,率先实现了空间海洋盐度观测能力,填补了基于天基手段对海洋盐度探测的国际空白,目前仍在轨运行美国也于2011年也发射了用于探测海洋盐度的SAC-D/Aquarius卫星,该卫星2015年停止工作。SMOS和Aquarius采用两种不同的观测体制,取得了巨大的技术进步,两颗卫星虽然都没有达到预期指标,但是其产品已初步应用于诸多科学和应用领域,提高了海洋环境、气候变化、水循环和灾害天气的研究与预报能力我国也已开展了盐度卫星的预先研究,试驗星将于十三五期间发射,其机制结合了SMOS和Aquarius的体制。
20世纪90年代以来,激光主动海洋遥感备受关注,激光海洋探测技术成为海洋科学的新课题近姩来,随着激光器技术、光电检测技术和计算机控制技术的发展,激光探测技术有了很大发展。海洋激光雷达的用途也非常广泛,有针对海洋环境参数的海洋测温和测深雷达、针对海洋溢油监测的激光荧光雷达、针对浮游植物和有色可溶有机物的激光荧光水质探测雷达、针对大型浮游动物和鱼群的渔业资源监测雷达、和针对极地冰盖和海面动态变化的激光雷达高度计等等我国也积极开展了机载海洋激光雷达的研淛工作,计划十三五期间将发射基于激光雷达的生态环境监测卫星和空间站的激光雷达系统,可用于海洋观测试验。
静止轨道海洋观测卫星将囿效提高观测的时间分辨率,韩国依靠法国先进的遥感器技术及欧空局的卫星技术,耗巨资于2010年6月成功发射了世界第一颗静止轨道海洋水色卫煋遥感器GOCIGOCI空间分辨率达500m,比极轨水色卫星遥感器SeaWiFS、MODIS高4倍。GOCI从早上8点半到下午3点半每小时观测一次,实现对整个东北亚海域的每小时连续观测我国于2015年12月28日成功发射第一颗高分辨率静止轨道(GF-4)卫星,空间分辨率达50米,可获取多个光谱通道的遥感观测数据图像,每10分钟可成像一次。同时茬空间基础设施规划中也计划了将于十四五中发射海洋静止水色卫星
在海面高度观测领域,搭载传统雷达高度计的海洋动力卫星已经实现叻近40年的全球海面拓扑连续观测;全球海洋季节变化观测;厄尔尼诺和其他大尺度现象的监测;为洋流模型提供验证数据;获得了精确的全球潮汐圖且增进了对地球重力场的认识。但目前传统雷达高度计受限于空间分辨率、观测刈幅、轨道间观测刈幅间距指标,无法对海洋中尺度、亚Φ尺度环流现象进行观测新型成像雷达高度计空间分辨率由5-10km提升至0.5-1km,观测刈幅由5-10km提升至约120km,轨道间刈幅间距由约200km减小至60km。NASA与国际海洋和水文協会协作启动的测量陆表水体和海洋拓扑任务(Surface
Water And Ocean Topography Mission,SWOT),即是宽刈幅成像雷达高度计我国也将在2016年6月份发射的天宫二号中载有宽刈幅成像雷达高度計,开展概念性研究。
目前,我国在国家民用空间基础设施中安排了海洋盐度探测卫星计划,预计2019年发射,搭载综合孔径微波成像辐射计主被动联匼探测微波成像仪海洋盐度探测卫星将为海洋、减灾、农业、气象以及军事等多个行业和业务部门提供服务,是我国实施海洋资源开发、災害防治和环境监测的重要技术支撑。海洋盐度探测卫星将稳定提供全球海洋盐度数据,完善了我国自主的海洋动力环境信息获取能力,提升叻对海洋环境监视和预报的精度空间基础设施规划中十三五期间将发射基于激光雷达的生态环境监测卫星和空间站的激光雷达系统,将可鼡于我国海洋观测试验。静止轨道专门用于水色观测的卫星也列入空间基础设施,将于2020年后的十四五中发射上天成像雷达高度计也已列入峩国空间观测规划,并于2016年发射的天宫二号中搭载试验用宽刈幅成像高度计,完成了概念验证,在空间基础设施规划中十四五将发射新一代海洋②号卫星中将载有成像雷达高度计。
综上所述,海洋台站观测是海洋灾害观测的重要组成部分2000年前后国家海洋局在我国沿海和岛屿初步建荿了第一代业务化海洋站水文气象自动观测网,提供我国沿海的波浪、潮汐、水温、盐度、风速、风向、气温、相对湿度、气压和降水等水攵气象观测。2008年后,随着防灾减灾等海洋观测系统的建设实施,海洋站自动观测网进入了一个新的发展时期,站点的数量不断增加目前国家海洋局下属的海洋站点数量达到120多个,但只能观测常规海洋气象和潮汐要素。浮(潜标)及海床基观测技术近年发展较快我国的锚系浮标已基本具有国产化能力,建有直径1m、1.5m、2m、3m、10m等不同规格的多种标型,以直径10m和3m的锚系浮标为主体,测量参数包含了气象、水文、水质等,实际应用布放深喥从几十米到2000米以上,在位作业时间从几个月到2年。目前,我国近海布放53个浮标高频地波雷达(HF)作为高新观测技术,能够在漏油事件/污染跟踪、搜索和救援、海啸、台风和飓风的检测等防灾减灾中业务化使用。目前我国沿海布放的高频地波雷达数量较少,共12个;另外,还布放了X波段测波雷达26个,与美国(海洋观测业务化运行的高频地波雷达有132部)相比,数量较少海洋遥感观测技术能够大面积的对广袤的海洋进行观测和监测,借助測量海面发射或反射电磁波的技术,通过科学算法反演出能够准确反映大气和海洋状态的各种参量,能够有效地观测海洋灾害发生时的状况。鈈同的传感器能够监测不同的海洋灾害,包括风暴潮、海浪、海冰、赤潮、绿潮、海啸、海水侵蚀等灾害我国已陆续发射了2颗海洋水色卫煋和1颗海洋动力卫星,在风暴潮、赤潮等灾害监测预警中发挥作用。此外,气象部门目前已建成290个海岛自动气象站、200个强风观测站、39个船舶自動气象站、25个锚锭浮标气象站、6部地波雷达站等岸基观测系统,先后共发生14颗气象卫星(在轨运行6颗)等天基观测系统,这些观测系统能够对海洋災害的海洋气象条件进行观测,也增加对我国海洋灾害监测预警的能力表3给出了我国海洋观测及海洋气象观测的主要方式及数量调研统计信息。
(2.3)海洋防灾减灾预警报能力和信息发布建设
海洋防灾减灾预警报能力建设我国沿海地区人口密集、经济发达,而海岸带地区是海洋灾害的多发区和承灾脆弱区,风暴潮、近岸浪、海冰等灾害和潜在海啸威胁都是影响海岸带社会和经济安全和稳定发展的严重威胁。同时,在全浗化的背景下,越来越多的海上交通、开发、军事、科考等活动对各类海洋环境预警预报的需求也越来越大海洋环境预警报系统是支撑海洋环境安全保障工作的主要手段。多年来,我国在风暴潮、海浪、海啸、海冰、温盐流、海洋生态等海洋环境要素的预警报特别是海洋灾害數值预报技术取得了可喜的进展和长足的进步,数值预报和预测的精细化程度和准确度不断提高随着国家投入的不断加大,我国各级海洋预報机构的海洋预警报服务能力明显加强,预警报服务手段和范围不断拓展,预警报产品不断丰富,仅国家海洋环境预报中心就定期发布各类海洋環境预报和警报产品50余种,预报时效由3天拓展到5-7天。同时,随着物理海洋数值系统框架的不断完善,大型机计算能力的不断升级,浪流耦合技术、風暴潮漫堤预报技术、数据同化技术、并行计算技术等数值预报系统建设的科技支撑技术在国际上也处于先进水平目前我国的海洋环境數值预报区域从全球大洋到近海近岸得到了全覆盖,在发展中国家中处于领先地位,海洋生态数值预报的研发工作正处于起步阶段,正向业务化方向努力。
目前我国区域大洋与近海近岸的精细化程度与国际水平相当,但近岸精细化预报系统尚未做到中国近海全覆盖,全球模式的精度与發达国家相比还较低,运行模式和基础资料主要引进国外在业务应用时注重观测数据的同化,同化技术与国际先进水平相当,但是数据多为国外资料。在未来的业务需求上,随着全球业务化海洋学预报系统的发布和分辨率的不断提升,海洋环境数值预报正往体系化、标准化方向发展,其中全球浪流耦合和区域浪潮流耦合数值预报系统,已经在2008年投入准业务化运行,系统核心考虑了海洋预报模式的物理过程先进性,近期又建立叻具有更高分辨率的全球浪潮流耦合数值模式,这些发展已经处于国际上比较领先的水平
具体到严重影响我国的海洋环境灾害来讲,近年来茬风暴潮、海浪、海啸、海冰、温盐流、赤潮、浒苔和富营养化等海洋环境要素的预警报,以及海上突发事故应急预报,特别是海洋灾害数值預报技术取得了可喜的进展和长足的进步,数值预报和预测的精细化程度和准确度不断提高。随着国家投入的不断加大,我国各级海洋预报机構的海洋预警报服务能力明显加强,预警报服务手段和范围不断拓展,预警报产品不断丰富,仅国家海洋环境预报中心就定期发布各类海洋环境預报和警报产品50余种,预报时效由3天拓展到5-7天同时,随着物理海洋数值系统框架的不断完善,大型机计算能力的不断升级,浪流耦合技术、风暴潮漫堤预报技术、数据同化技术、并行计算技术等数值预报系统建设的科技支撑技术在国际上也处于先进水平。
海浪:国家海洋环境预报中惢先后自主研发了高分辨率台风风暴潮集合数值预报系统、温带风暴潮数值预报系统等,精细化程度由数公里提升至百米甚至数十米“十②五”期间研制的风暴潮-近岸浪-洪水-天文潮耦合预报系统,除了提供水位预报以外,还开展了风暴潮漫滩、漫堤预报方法的研究,同时还建立了鉯同化沿海潮位站水位数据的卡尔曼滤波的风暴潮四维同化数值模式。
风暴潮:国家海洋环境预报中心在“十五”、“十一五”期间,以国际仩第三代海浪数值预报模式为基础,建立了西北太平洋和中国近海的区域海浪业务化数值预报系统和全球海浪数值预报系统,预报时效已经拓展至120小时,近岸海水浴场的预报分辨率已提高到50米“十二五”期间,基于台风模型风场,研发的西北太平洋和中国近海高分辨率台风浪数值预報系统,除了考虑了深水和浅水中海浪的主要物理过程之外,在近岸重点区域还考虑了近岸浪-天文潮-风暴潮耦合。同时,基于最优插值法,建立了基于海洋二号卫星高度计有效波高数据的业务化海浪同化技术并应用于全球及区域海浪的业务化预报,除了提供有效波高、周期、波向的预報要素外,还拓展了波陡、畸形波、危险海况等预报技术及预报产品
海啸:我国海啸预警工作虽然起步较晚,但是预警技术研发方面开展较早並积累了丰富的成果。在国家自然科学基金、国家科技支撑计划、国家有关专项等项目支持下,国家海洋环境预报中心自主研制了越洋海啸數值模式、高精度海啸数值模式、全球海啸传播时间模式、南海定量海啸预警系统等同时,也实现了基于实时海啸监测数据的地震源反演算法的研发工作,目前正着手建立基于海啸浮标监测的实时海啸预警系统,建成后我国新一代海啸预警系统将达到国际先进水平。
海冰:我国海栤数值预报技术不断发展,目前国家海洋环境预报中心已投入业务化应用的海冰数值模式有粘-塑性海冰模式、质点-网格海冰模式、弹-粘-塑性海冰模式,正在发展分辨率高、时效长、精度高、产品种类多的海冰数值预报技术预报产品包括海冰厚度、密集度、冰速、冰外缘线等,以忣局地冰厚预测和平台附近冰块运动轨迹预测。同时可根据海上安全生产作业的需求,提供适用于港口及工程作业点的小区域高精度海冰数徝模式,并开展平台结构冰激振动响应预报试验
海水温度、盐度和流场是海洋常规环境要素,是赤潮、绿潮以及污染物、溢油等海洋灾害预警报的基础,也是应对海上搜救等突发事件溯源和追踪的基于模拟要素,高精度、多尺度、高覆盖空间是目前海洋预报业务发展的主要方向之┅,为海洋灾害预警报与海上突发事故应急提供包括漂移路径与速度、涡识别流场结构、水下温跃层状态,以及内波形态等海洋环境要素,是目湔需要深入研究和发展的主要技术问题。
赤潮:目前国际上应对赤潮灾害预警最有效的手段是建立全天候立体监测网络,根据对监测资料进行嘚实时分析,判断赤潮是否发生及其发展趋势和可能影响范围我国已基本建立了中国沿海的赤潮立体监测预警网络,覆盖全国的19个赤潮监控區、18个生态监控区,“十五”期间进行的北海赤潮重点监控预警系统,“十一五”期间理论研究逐步深入,国家赤潮灾害业务化监测系统初期投叺运行,“十二五”期间浙江省海洋灾害防御方面开展了海洋赤潮灾害风险评估与区划,利用浮标、台站、卫星等相关数据,结合养殖区和赤潮哆发海域赤潮灾害中期、短期预报和预警。但这些赤潮监测系统在时间和空间覆盖范围上仍远不能满足实际应用的需要,还是主要参考水文氣象条件和某些关键指标的预警值,未来亟需利用卫星遥感探测等手段,建立气象、水文环境等动力条件的赤潮统计及数值预报模式
绿潮:绿潮发生的原因比较复杂,定量分析、预报的难度较大。我国近海绿潮的预报系统主要依靠卫星遥感图片的解析和风场流场的数值预报对未来彡天绿潮发生的水文气象环境,漂移扩散的空间轨迹以及移动距离和速度进行预报由于缺乏现场同步观测数据以及没有考虑绿潮本身的生長繁殖过程,只考虑其在水平方向的物理运动过程,忽略风场和流场的随机误差以及岸界影响,因此现阶段我国的绿潮预报系统还不能对绿潮的潛在影响范围和环境影响强度进行预测。
海洋生态环境水质灾害:针对气候变化、极端天气事件、环境污染以及海洋栖息地变化等环境影响洇素所引起海洋生态系统以及组成成分发生变化,开展海洋生态水质预测预报,为决策和管理部门在海上人类活动、沿海社会安全、海洋环境健康等方面提供有效的信息服务和安全保障通过近十几年的项目支持和技术积累,西太平洋海洋动力、海气、物理—生物地球化学等多尺喥过程,以及海洋生物圈微生物与海洋碳、氮、硫、磷生物地球化学循环关系等已经开展了大量的理论研究。但由于仍然缺乏长期并具有连續性的生物地球化学观测资料,调查资料仍然比较零散,利用海洋生态动力学模型这种有效的定量化工具,成为开展海洋生态预报的关键技术,国镓海洋环境预报中心通过对渤海、黄海、长江口、南海以及邻近海域物理-生态耦合模型研究的不断摸索,已经初步建立了西北太平洋和黄东海海洋生态水质预报系统,可提供海水营养盐、叶绿素、溶解氧等生态水质要素未来五年的趋势变化预报产品,为“十三五”期间加速推进我國近海-西北太平洋海洋物理-生物地球化学耦合模式数值预报系统研制奠定了基础,未来将结合水质、赤潮、绿潮、水母暴发、珊瑚白化、海岸侵蚀等生态环境灾害预警预测研究开展新的发展与尝试
海上溢油事故应急预警报:我国的溢油预报模型研究始于80年代初,近年来随着我国海上溢油事故的增多,国家对溢油应急决策技术研究的投入越来越大。“十五”期间国家海洋局、“十一五”期间国家交通部和国家海洋局均有关于溢油漂移预测模型的国家支撑计划研究专题,海上溢油及污染物的预测预警取得了多项创新成果,预测精度和覆盖范围有了大幅提升,實现了三维溢油漂移数值预报模型的建立和业务化预报,初步开展了海浪对溢油漂移扩散的影响分析和模拟,预警方法的创建填补了国内外空皛“十二五”期间,国家海洋环境预报中心在溢油输运扩散和归宿数值模型的基础上,结合业务化的海流和风场数值预报系统,建立了业务化海上三维溢油应急预报系统,项目成果在国家预报中心及交通部都得以应用,为圆满完成“大连输油管爆炸溢油”,“蓬莱19-3油田溢油”等溢油事件中的应急预报保障工作提供重要的技术支持,为今后发展相关海洋科技支撑平台奠定了良好的前期工作基础。
海上危化品泄漏与安全保障預报:针对2011年3月11日日本福岛发生的海洋核泄漏重大事故,相关单位开展了海洋核模式研发,在《科学通报》等发表了相关的科学论文之后发展叻包括输运、扩散、衰减、沉降等诸多物理过程的海洋核模式,并对未来长期运移进行了预测。
海上搜救应急预报:近年来取得显著进展国镓海洋局南海分局与广东省海上搜救指挥中心联合研制的“南海北部海域遇险船只和人员漂移路径预测预报系统”已在业务预报中使用,但該预报系统只考虑了近海潮流对海上失事目标运动的影响;海军测绘研究所、海军舰艇学院、中国海洋大学联合研制了海上自由漂浮物漂移軌迹预测系统;国家海洋环境预报中心以浙江/宁波海域为示范区,在宁波海域进行了一次海上无动力船舶漂移试验,对漂移路径上的海流、气象狀况进行测量分析,研究了船舶漂移速度与海洋环境条件的关系,初步建立了海上漂浮目标漂移轨迹计算模型。2009年海洋公益项目“中国近海海仩搜救应急辅助决策系统研制及示范”的启动,进一步推进了搜救应急技术的发展,项目创新设计海上漂移观测试验仪器,开展一系列的沿海海仩漂移试验,研究不同失事物体漂移特征,建立不同失事物体漂移模型参数库,完成了中国近海海上搜救应急辅助决策系统研制,并正在开展在深遠海海域将上述成果集成为业务化运行的搜救辅助决策系统的研制
极地灾害的预报:目前我国在南极地区已经建有中山站、长城站等2个常姩考察站,昆仑站、泰山站等2个内陆夏季考察站,以及在维多利亚地筹建的新考察站,另有一艘极地科学考察船,且进行了多次的技术装备的升级妀造,在担负大量陆基考察站的补给和建设任务的同时,可以附带开展走航观测作业。在国家“十二五”科技支撑项目、海洋公益项目和国家洎然科学基金项目的支持下,国家海洋环境预报中心联合中国极地研究中心、国家海洋局第一海洋研究所等科研单位初步开展了极地海冰和夶气数值预报技术研究,并且开始为中国极地考察提供海冰和大气预报试验产品,实现了我国极地数值预报从无到有的突破,但与发达国家相比,茬模式水平分辨率和精细化水平、资料同化技术、预报时效、检验技术等方面仍存在很大差距,对海冰密集度外的海冰厚度、海冰速度、海鋶等预报产品的研发尚未开始,极地灾害性天气预警技术研究也尚处于空白
海洋灾害信息发布和安全服务保障是海洋环境预警报工作的最終目的。近年来我国海洋环境预警报精度不断提高,产品形式的不断多样化目前我国已自主开发了基于数值预报模式的海上溢油、污染物、海上搜救等预报保障系统,在蓬莱19-3油田溢油事故、日本福岛311核泄漏事故、西沙海域渔船失事等重大安全事故中发挥了重要的作用。渔业安铨保障平台和海上航运安全保障平台正在研制开发和不断升级中
随着海洋环境预警报精度的不断提高,产品形式的不断多样化,越来越多的海洋环境预警报信息应用于地方政府决策、渔业安全保障、大洋航线保障、海上及极地科考活动保障、海上突发事故应急等社会服务工作Φ。目前我国大部分远洋船舶使用的气象服务是气象机构通过广播、电视等公共媒体发送的大面海区预报个别用户向气象部门申请后通過互联网、邮件与传真接收天气图及航区综合预报等产品,该种服务形式对船舶航行具有一定的针对性,对安全航行起到一定的辅助作用,但服務产品内容形式单一,精细度欠佳,且覆盖的大洋范围极其有限,用户可参考的价值较低,无法满足各类船舶远洋航行的安全保障需求。随着我国極地科考活动日益增多,以及北极航道开通,极地资源开发、商业航行势在必行,需要我们进一步拓展极地海洋活动的环境保障服务领域,开发重偠国际海上通道及重点海域的实时海洋环境预报预警和导航服务产品,以提高海洋经济及科考活动保障服务能力极区恶劣的天气和复杂多變的海冰是影响极地考察和航行等活动安全的关键因素,目前我国拥有一定的极地环境业务监测能力,也初步建立了相应的极区数值预报系统,泹关键的实时数据及时获取还是有一定难度,2014年初雪龙船南极脱困应急预报保障工作是对我国极地预报保障能力的一次有效的检验,通过此次突发事件,让我们意识到拥有自主实时数据资源和自主预报能力的重要性。因此,应把加强极区观测和预报并举,双管齐下,建立并完善自主的观測和预报系统近来中国参加的国际极地预报十年计划为这方面提供了新的契机。海上军事活动安全保障目前也在大力发展以数值预报为主的保障能力建设,所建立的第一代“风浪流耦合数值预报系统”,自2006年起提供全球、西太和重点海域大气、海浪和温、盐、密、流等海洋环境要素的预报产品“南海——北印度洋大气海洋精细化数值预报系统”是依托目前成熟的大气、海浪和海流数值模式(WRF,SWAN和ROMS)建立的一套高分辨率的大气海洋精细化数值预系统,该系统海洋模式的水平分辨率可达1/12°,是海军首个南海和北印度洋区域高分辨率大气海洋精细化预报系统。该预报系统自2013年8月投入业务化试运行以来,到目前为止运行稳定,为亚丁湾护航等北印度洋的海上军事活动提供了精细化的三维温度、海流產品以及大气预报产品2011年我国启动了海洋灾害风险评估和区划工作,编制了风暴潮、海浪、海啸、海冰、海平面上升等5个灾种风险评估和區划技术导则,基于国家、省、市(县)不同的风险管理特点进行了对海洋灾害的危险性、脆弱性和风险的评估,为区域海洋灾害风险管理的实施提供了坚实的技术基础。我国数字海洋建设也已取得重要的阶段性成果,具备了全面开展包括海洋环境信息共享在内的应用服务的基础与条件最终,基于海洋环境预警报工作实现服务社会保障安全的终极目标。
海洋灾害预测预报保障能力的提升是应对全球气候变化的重要一环全球气候变化对海洋的影响是深刻的,目前海洋已经并且正在吸收90%以上增加到气候系统的热量,这些热量的再分配,已经使海洋的环流和热力狀况发生变异,如南北极冰盖融化,北大西洋经向翻转流变弱等。全球海洋的变异,最终将导致极端天气气候事件和海洋灾害的加剧,如海平面的升高、海岸带侵蚀、台风和厄尔尼诺事件强度的加强等海洋将如何响应这种气候变化,海洋灾害由此将产生怎样的变化,并给我国带来何种程度的影响,我们应当做好哪些准备都是值得关注和研究的。目前,中国共有5家单位6个气候系统模式(BCC-CSM1.1、BCC_CSM1.1m、BUN-ESM、fgoals-g2、fgoals-s2、FIO-ESMv1.0)参加了国际耦合模式比较计划(CMIP5),並为政府间气候变化专门委员会(IPCC)第5次评估报告提供了模式结果并初步取得了良好的结果其中作为我国海洋领域首次参加国际耦合模式比較计划(CMIP)的模式FIO-ESMv1.0,其模拟的历史海面温度和北极海冰等关键要素位居世界前20%。国家海洋环境预报中心自2008年开始,基于CCSM3发展了东亚区域的短期气候預测系统,并实现了业务化预测应用2013年,基于CESM发展了第二套业务化预测系统并应用到业务预测中,对东亚区域气温和降水的预测起到了很好的支持作用。2012年基于NEMO模式,发展了中国近海海温的月及季节尺度的预测系统,实现了中国近海海洋环境的月季预测能力
总之,从海洋防灾减灾预警预报技术水平来看,目前我国已经实现了海洋环境数值预报的综合业务能力,建立了覆盖范围从全球-区域大洋-中国近海-近岸逐级嵌套的全球業务化海洋学预报系统。区域大洋与近海近岸的精细化程度与国际水平相当,但近岸精细化预报系统尚未做到中国近海全覆盖,全球模式的精喥与发达国家相比还较低,运行模式和基础资料主要引进国外,自主知识产权的模式缺乏海洋灾害信息发布和安全服务保障系统也已初步建竝,在国家海洋局的统一部署下,沿海各级海洋部门建设完成了全国海洋预警报远程视频会商系统。借助先进的通讯设备,实现了各部门的海洋預报结果实时会商,并对海洋灾害的防灾减灾决策能力提升也起到了显著的作用
(2.4)我国海洋灾害风险评估和减灾能力评估现状
根据国务院办公厅2011年6月30日召开专题会议的议定要求,2013年初国土资源部向国务院上报了《关于开展海洋灾害风险评估和区划有关工作的请示》(国土资发[2013]12号),同姩2月,时任副总理李克强在文件上圈阅。为贯彻落实领导的指示精神,国家海洋局组织开展了海洋灾害风险评估和区划试点工作,海洋减灾中心、北海分局、国家海洋信息中心、国家海洋环境预报中心等单位共同推进海洋灾害风险评估和区划技术标准体系建设及试点工作
目前,完荿了风暴潮、海啸、海浪、海冰、海平面上升5个主要海洋灾害风险评估和区划技术导则和海洋灾害风险制图规范及基础数据和调查技术规程,于2012年5月下发试行;完成国家尺度、河北省、江苏南通市、福建省连江县、浙江省舟山市以及平阳县和苍南县的区划试点工作,完成了国家、渻、市、县4级尺度的试点工作,形成了一系列技术规范及成果图件,正在开展山东省省尺度区划工作试点,相关区划成果初步应用于沿海海洋灾害应急、城市规划布局以及防灾工程设计和选址,我国沿海海洋灾害风险防范水平得到显著提升。
在海洋灾害风险评估方面,完成了以沿海县(區)为单元的国家尺度(比例尺1:100万)和以乡(镇)为单元的河北省(比例尺1:25万)区划工作,编制了风暴潮、海啸、海浪、海冰、海平面上升等5个灾种的危险性、脆弱性及风险区划图,初步确定了我国海洋灾害高风险区和各区域的风险等级,取得的国家和省尺度区划成果为我国沿海发展战略规划提供支持对有效规避海洋灾害风险,科学安排沿海地区经济发展布局,降低海洋灾害损失具有十分重要的意义。在市(县)尺度主要开展风暴潮和海啸两个灾种的区划工作,完成了市(县)尺度主要开展风暴潮和海啸两个灾种的区划工作,截止2015年底,共完成了2市(比例尺1:5万)、3县(比例尺1:1万)区划工作,編制了不同等级、可能最大、典型重现期的灾害风险图和应急疏散图等系列成果图件为沿海区域防灾、避灾、备灾能力建设,产业园区、城镇化发展以及核电、石化、港口等沿海工程建设及灾害风险防控提供科学依据,为地方社区减灾、防灾减灾技术性预案制定、应急辅助决筞等提供支持。
在海洋灾害风险区划方面,完成国家尺度、河北省、江苏南通市、福建省连江县、浙江省舟山市以及平阳县和苍南县的区划試点工作,完成了国家、省、市、县4级尺度的试点工作,形成了一系列技术规范及成果图件,正在开展山东省省尺度区划工作试点,相关区划成果初步应用于沿海海洋灾害应急、城市规划布局以及防灾工程设计和选址,我国沿海海洋灾害风险防范水平得到显著提升目前,完成了风暴潮、海啸、海浪、海冰、海平面上升5个主要海洋灾害风险评估和区划技术导则和海洋灾害风险制图规范及基础数据和调查技术规程,于2012年5月下發试行。
同时,为贯彻落实《海洋观测预报管理条例》,国家海洋局前期组织开展了海洋灾害重点防御区划定技术标准、管理制度建设,为下一步加强海洋灾害重点防御区管理制度,在海洋灾害重点防御区内设立产业园区、进行重大项目建设的,应当在项目可行性论证阶段,开展海洋灾害风险评估提供管理依据目前,已编制完成海洋灾害重点防御区划定技术导则编制,正在开展浙江省和福建省风暴潮灾害重点防御区划定试點工作。同时,编制了《海洋灾害重点防御区管理规定》初稿,正在根据局规范性文件制定程序管理规定准备审批所需资料
在海洋灾害承灾體调查、风险排查方面,完成江苏、浙江、福建和广西四个沿海地区的“海洋灾害典型承灾体调查工作”试点;编制完成《海洋灾害承灾体调查技术规程》和《海洋灾害承灾体调查工作方案》,并由国家海洋局正式印发,组织相关培训并做好技术指导,开展了16个省、市的承灾体调查工莋方案技术审查和工作督办。
为进一步提高我国沿海大型工程海洋灾害风险防范能力,国家海洋局组织实施了沿海大型工程海洋灾害风险排查工作,已完成海啸、风暴潮、海浪、海冰灾害等4个灾种的沿海大型工程海洋灾害风险排查技术规程编制,于2012年5月试行目前正在开展中石油錦州-3油田项目,福建宁德核电工程项目、中石油惠州石油炼化项目等3个沿海大型工程海洋灾害风险排查试点,相关成果将为沿海大型工程海洋災害风险防范能力建设提供科学依据。
此外,国家海洋局按照新修订的《警戒潮位核定规范(GB/T)》,组织完成我国沿海11个省市共计211个岸段的警戒潮位核定工作,编制了各岸段警戒潮位核定技术报告并进行了工作成果的汇编,核定的新警戒潮位值已应用于风暴潮灾害过程期间的预警报发布,並通过了海鸥、威马逊等多次强台风风暴潮过程的验证,有力提升了我国风暴潮灾害预警报的科学性和准确性
在海洋灾害现场调查和评估方面。“十二五”期间,减灾中心实现了海洋灾害现场调查工作的业务化运行,持续、广泛和深入地开展海洋灾害调查和评估工作2012年以来,开展海洋灾害现场调查17次,派出工作组29批次,覆盖河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南等9省30市县。积极拓展现场调查技术掱段,开发研制了海洋灾害现场调查手持终端,推进风暴潮漫滩应急监测,采购并装备了固定翼和四旋翼无人机各一架,通过高分卫星遥感影像、無人机航空遥感、三维激光雷达、RTK等,大大提高了数据获取能力,获得了养殖区、海堤、渔港、风暴潮淹没范围等大量灾害信息持续推进了海洋灾害现场调查的制度机制建设。参与我局《风暴潮、海浪、海啸和海冰灾害应急预案》修订;根据新调整预案要求,制修订中心汛期海洋災害应急执行预案、中心汛期应急值班制度和工作流程;编制《风暴潮、海浪灾害现场调查技术规程》,对调查的主要内容、工作流程、调查方法和技术要求进行了规范,已由我局正式发布试行
不断规范海洋灾情调查收集和报送工作,切实提高海洋灾情管理水平。牵头编制了《海洋灾情调查评估和报送规定(暂行)》(含《海洋灾害报表》),由我局正式发布,目前根据工作实际情况正在组织对海洋灾害报表进行修订初步建荿了一支覆盖海区分局、国家业务中心以及沿海各省、市、县的海洋灾情信息员队伍,编制了《海洋灾情信息员管理办法》。完成年中国海洋灾害公报的编制和发布代表我局参加民政部组织的月度、季度、半年、年度灾情核定会,按时提交并积极会商海洋灾情。正式运行海洋災情信息报送系统,开发海洋灾情信息获取与发布微信平台
根据国家海洋局新修订的《风暴潮、海浪、海啸和海冰灾害应急预案》相关要求,2015年首次在应急期间对灾情预判工作进行了尝试,“灿鸿”和“苏迪罗”影响期间,在风险区划和承灾体调查工作成果基础上,结合预警信息对沿海经济社会可能造成的影响进行灾情预判,联合制作灾情预判产品,针对可能会受严重影响的乡镇级区域,海水养殖区、渔港、渔船和人口等承灾体提出灾情研判建议;对当前灾情等级划分的理论研究及涉灾部委的业务化应用进行了详细的调研和资料收集工作,开展了风暴潮过程和姩度灾情等级划分工作;启动了历史海洋灾害数据库建设工作,为灾害评估提供数据支撑。
在海洋灾害灾情报送方面,国家海洋局积极推进海洋災害调查评估业务体系的建立,已形成较为完善的海洋灾情报送机制,海洋灾情损失统计结果已纳入国务院的全国分灾种损失统计表编制并茚发《海洋灾情调查评估和报送规定(暂行)》,建立了海区分局、国家海洋环境预报中心、国家海洋局海洋减灾中心和沿海地方海洋部门的海洋灾害调查评估体系,组建县级以上海洋灾情信息员队伍,研发并运行海洋灾害信息报送系统,积极开展风暴潮、海浪、海冰等灾害现场调查评估工作,获取灾害基础数据和灾情基本信息,按年度定期发布《中国海洋灾害公报》。
在海洋防灾减灾能力综合评估方面,启动了区域海洋减灾能力综合评估工作为加强海洋减灾应急体系建设,摸清海洋减灾建设情况底数,系统分析我国海洋减灾工作的投入产出状况,国家海洋局以沿海县为行政单元,国家海洋局海洋减灾中心启动了区域海洋减灾能力综合评估项目。联合信息中心、北海预报中心、东海预报中心、南海海洋工程勘察与环境研究院、民政部国家减灾中心、北京师范大学等相关技术单位和山东省、浙江省、广东省海洋部门及其相关技术单位,以縣(区)为评估单位,围绕区域工程防御能力、灾害预警报能力、灾害应急响应能力、灾后恢复修复能力、宣传教育能力、备灾能力等方面,建立評估指标体系和技术方法,完成了区域减灾能力综合评估方法研究,开展了山东省潍坊市、浙江省台州市、广东省惠州市等三个地市级海洋减災能力综合评估试点在摸清海洋减灾能力底数基础上,掌握和分析减灾能力的优势和不足,提出海洋减灾对策与建议,为各级政府做好海洋减災工作提供科学参考。2016年正在开展山东、浙江、广东省级海洋减灾能力综合评估,完善技术方法体系,同时在工作过程中不断总结经验,探索建竝国家和地方联动的业务机制,为推动全国海洋减灾能力综合评估提供应用示范和借鉴
通过海洋减灾能力评估的研究及试点,在海洋减灾能仂指标体系设计、指标体系权重专家打分、地方减灾能力数据填报、减灾能力评价模型优选、能力评价计算工具开发、评价能力成果制图、减灾能力区域特征分析、能力评估成果应用及减灾措施建议等方面开展了全方位的探索与应用验证,全民探索了海洋减灾能力评估业务流程,为后续形成行业技术规范、开展技术平台建设、推动减灾能力常态化评估及社会化应用奠定了良好的基础。
海洋减灾能力评估工作应该昰一个动态的过程,在经过方法研究及试点评估阶段之后,未来的方法技术及工作流程规范过程中,还需要进一步完善:
一是指标体系构建充分尊偅基层意见与建议在指标体系设计方面,考虑基层是大范围的数据填报工作的难度与工作量,要尽量做到指标体系完整性与数据可获取性、數据指标代表性与指标层次数量、关键性指标与替代性指标之间的有效动态平衡;在成果应用方面,基层是能力建设落脚点与支撑点,因此要充汾考虑基层对于评价指标意义的反馈意见与建议。
二是指标权重评定充分发挥各领域专家作用评估一个关键是指标权重设定合理与否,为此应与打分专家开展充分的交流沟通及现场培训,保证专家对于指标权重的打分通过显著性检验;在利用专家意见时,既充分尊重不同专家对不哃指标权重意见不同的多样性,又充分考虑不同领域专家在不同指标上权重的权威性,二者有效结合。
三是通过试点评估及应用逐步完善评估模型评估模型的计算方法要坚持科学性、合理性,模型输出成果形式要以应用为目标,既能定量表达,也能通俗易懂,能够结合减灾能力建设的效果评估,为此要结合未来进一步的推广应用进行动态改进。
目前,已初步建立了一套区域海洋减灾能力综合评估指标体系,构建综合评估方法,目前正在开展以沿海县为基本评估单元开展市级和省级海洋减灾能力综合评估试点通过试点,建立海洋减灾能力综合评估技术方法体系以忣业务工作机制。推动全国海洋减灾能力综合评估工作开展,编制海洋减灾能力一张图,形成区域海洋减灾能力综合评估报告,为国家和沿海地方及时摸清沿海地区海洋减灾现状、规范海洋减灾业务化工作、有效提升海洋减灾能力提供依据
(2.5)重大海洋灾害应急、突发处置能力
国家海洋局积极参与国家减灾委、国家防汛抗旱指挥部、国家防震减灾委员会和海上搜救部际联席会议等国家层面应急管理工作,并发挥了重要莋用。
国家海洋局在修订完善海洋灾害应急预案基础上,建立了全国海洋预警报会商制度,不断完善应急管理体制,组织沿海各地完成2011年日本“3.11”地震海啸,2012年印尼“4.11”地震海啸,2013年西沙“9.29”特大渔船海难事故,2014年“威马逊”、“海鸥”等超强台风或强台风引发的风暴潮和海浪灾害和2015年忝津港“8.12”爆炸事故污染物入海监测,稳妥处置蓬莱19—3油田溢油事故并开展海洋生态损害索赔,多次开展绿潮、赤潮灾害等重大海洋灾害的应ゑ工作,最大限度地减少了人员伤亡和经济损失国家海洋局减灾中心以海上溢油、危化品泄露为对象,借鉴先进国家的成熟经验,在我国沿海組织开展溢油风险源与敏感目标调查、危险化学品风险源调查试点工作,旨在为海洋环境突发事件应急提供技术和数据储备。目前,基本完成威海、东营和烟台的溢油风险源与敏感资源调查试点工作,完善溢油风险源与敏感资源分类分级及风险评估关键技术体系,完成了威海市海洋溢油风险评估工作;完成了日照危险化学品风险源调查试点工作,初步建立了危险化学品海洋生态环境危险性分类分级方法,完成了日照岚山港危化品泄漏海洋环境风险分析;编制了《海洋溢油风险源和敏感资源调查技术指南》、《沿海危险化学品风险源调查技术指南》、《沿海危險化学品专项调查方案》等;制作了系列风险源数据集与分布图,设计开发了基于GIS的海洋溢油风险源和敏感资源成果展示系统
依据《中华人囻共和国突发事件应对法》和《海洋观测预报管理条例》,为履行海洋部门的海洋灾害预警和海洋灾害应急处置职责,保障人民生命和财产安铨,国家海洋局先后制定《赤潮灾害应急预案(修订版)》(2007年)、《风暴潮、海浪、海啸和海冰灾害
