海洋站(點)觀測環境代表性調查與評估*

葉穎，成方林，李博，郭海，王鵬

(國家海洋技術中心 天津 300111)

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海洋站(點)觀測環境代表性調查與評估*

葉穎，成方林，李博，郭海，王鵬

(國家海洋技術中心 天津 300111)

由于海洋經濟的發展，海洋觀測點周圍環境受到人為活動的影響日益加重，直接影響到水文氣象觀測數據的準確性、代表性。因此，對海洋站(點)周圍環境進行全面了解，并及時調整觀測布局的工作十分重要。文章主要介紹了“海洋站(點)觀測環境代表性調查與評估”工作，并以三亞海洋站為例，進行調查與評估研究。該項工作是國家海洋局首次開展的對轄屬106個業務化海洋觀測站(點)周圍觀測環境的調查與評估。

水文氣象；觀測環境；調查；評估

1 海洋站(點)周圍觀測環境現狀

海洋觀測數據的準確性不僅取決于精準的測量方法，觀測點周圍的環境情況也十分重要。隨著我國海洋經濟和城市建設的快速發展，海洋站(點)觀測環境受到周邊大型海洋工程建設、沿岸灘涂的圍墾開發利用、海水養殖和海洋排污等人為活動的影響日益加重。例如，某海洋站氣象場附近建有高大的建筑物，距離氣象場僅有不到100 m的距離，該建筑物會嚴重影響所測風速風向等氣象數據的準確性；一些海洋站的驗潮井建在碼頭，可能會受到周圍碼頭建設、大型海洋工程建設等影響，致使潮汐等水文數據的準確性無法保證。目前，部分海洋站(點)的一些觀測要素已失去其區域代表性、準確性，直接影響到觀測質量和數據應用。

為實際掌握觀測環境對觀測業務的影響程度，及時調整觀測布局，保障業務化觀測系統的正常運行，對海洋站(點)觀測設施周圍環境進行調查，并進行評估的工作非常必要。

2 調查評估工作的開展

2.1 調查依據

國家海洋局在2013年開展了全國范圍內的海洋站(點)觀測環境代表性調查與評估工作。在開展調查評估工作之前，技術組結合《海濱觀測規范》[1]要求，借鑒中華人民共和國國務院第615號令《海洋觀測預報管理條例》[2]中的相關內容，編寫了用于觀測環境調查評估的《海洋站(點)觀測環境代表性調查與評估技術規程》(以下簡稱《技術規程》)。根據《技術規程》內容，全面細致地調查了海洋站(點)的基本情況、水文氣象設施情況及設施周圍環境情況，并且對所調查的資料進行了客觀地評估和分析，對周圍環境影響較大且失去代表性的海洋站(點)進行了綜合評估。

2.2 調查與評估工作

海洋站(點)觀測環境代表性調查與評估主要分為調查與評估兩個階段。

調查階段，是對海洋站水文氣象觀測設備、設施周圍的障礙物、干擾源、高大建筑植物、鐵路公路等情況進行精準地調查，從而了解掌握該站觀測點的總體情況。

評估階段又分成一般性評估階段和綜合評估階段。一般性評估是根據對海洋站的全面調查，對障礙物、干擾源等影響因素的記錄，對海洋站(點)的評估分成“好”“良好”“基本滿足”和“不滿足”4種結論(表1)。一般性評估結論為“不滿足”的站點，初步判斷其水文氣象觀測設施周圍的障礙物可能影響到了觀測數據的準確性，需要對該站進行綜合評估。綜合評估是取某觀測要素的數據進行統計分析，最后判斷該站是否受到周圍障礙物或干擾源的影響。

表1 一般性評估結論分類

2013年海洋站(點)的調查與評估工作在全國范圍內開展，國家海洋局北海分局、東海分局、南海分局3個海區分局高度重視，在各分局成立專題工作組，依據《技術規程》開展海洋站(點)觀測環境代表性調查與評估工作，保證了調查工作的質量和效率。根據《技術規程》的調查、評估方法，在調查的106個海洋站(點)中，共有13個海洋站(點)的一般性評估結論為“不滿足”，需要進行綜合評估，所占比例為12.3%。

其中，鎮海、甌江口、沙港頭、翔安、鹽田和硇洲等6個海洋站(點)水文觀測環境代表性需要進行綜合評估；京唐港、塘沽、黃驊等3個海洋站(點)氣象觀測環境代表性需要進行綜合評估；石島、葫蘆島、清瀾和三亞4個海洋站水文和氣象觀測環境代表性都需要進行進一步的綜合評估(表2)。

表2 各海區一般性評估結論為“不滿足”的站(點)統計

根據《技術規程》中“綜合評估方法”，2014年各分局對3個海區中調查情況較為嚴重的13個站(點)進行了綜合評估，并且組織專家對報告進行了評審。根據專家評審意見，各海洋站對綜合評估工作進行了改進和完善。評估結果為13個海洋站(點)的觀測環境代表性都存在一定的問題(表3)，需要對有問題的站(點)進行整改。

3 海洋站觀測環境調查與評估案例研究

3.1 研究案例概況

本文選取南海海區的三亞海洋站作為案例進行分析。三亞海洋站于1992年建站，位于海南省三亞市和平路三亞灣三亞港內，隸屬海口海洋環境監測中心站。三亞海洋站現有氣象觀測場、驗潮井和溫鹽井，觀測項目有能見度、風向、風速、氣壓、氣溫、降雨量、潮汐、海發光、水溫、鹽度、GPS等。此外還進行海水浴場監測。

三亞海洋站驗潮井位于氣象觀測場南面三亞港旁邊的護堤上，正對鳳凰島，建站初期，海洋站周圍海域開闊，最低潮水時，水深仍能保持4 m。2002年三亞灣白排圍填人工島，采用人工便道運送填埋石料，三亞灣與三亞港被人工便道分隔開，海水流通受阻，驗潮井附近出現淤積現象。2006年6月份人工便道拆除，海水交換暢通，但淤積現象依然嚴重。

3.2 觀測環境調查

因為調查方法以實際勘測和拍照為主，調查工作中需要用到經緯儀、激光測距儀、GPS 定位儀等設備。海洋站布局圖采用Google earth軟件繪制。Google earth軟件是一款實用性強的地圖軟件，通過調整不同的位置、比例，繪制詳細的街道、農田、房屋、河流等所在方位[3]。

通過使用精密儀器測量，調查了三亞海洋站的潮汐和溫鹽觀測點周圍2 km范圍內障礙物及3 km范圍內干擾源，氣象觀測場四周500 m范圍內成排、孤立障礙物和300 m范圍內鐵路公路干擾源[4]。調查出的障礙物和干擾源較為嚴重的共有5個(表4)。

表4 三亞海洋站水文、氣象觀測點周圍障礙物或干擾源統計

3.3 觀測環境評估

根據觀測環境代表性調查結果，由表1判斷可知，三亞站的觀測環境一般性評估結論為“不滿足”。本文選取三亞站對潮汐的綜合評估作詳細分析。三亞站附近圍填人工島，驗潮井發現有淤泥，可能對潮汐觀測產生影響，需要綜合評估，深入了解。

三亞灣的潮汐同時受南海和北部灣兩個水域潮汐系統的影響。海灣中潮波主要表現為前進波性質，潮波從南海傳至灣口東南水域，繼續向西傳播，部分潮波向西北偏西傳向北部灣、部分向北進入三亞灣和三亞港水域。三亞灣的潮汐性質為不正規全日潮，多年平均潮差0.79 m，屬弱潮海區。

根據《技術規程》中“潮汐觀測環境綜合評估方法”，選取三亞灣人工島開工前2001年，施工期2003年和工期后2008年3個時期典型年份作數據對比分析。由于三亞潮汐屬于不規則日潮，因此計算各年K1、O1，結果如下：

此外，選取了三亞站附近的清瀾站和博鰲站在2001年、2003年和2008年每月的潮位數據進行比較(圖1)。在人工島施工前及施工期間三亞與清瀾潮位呈準同步變化趨勢，同時在人工島建成后的潮汐變化過程同步，人工島的建設對三亞潮位沒有明顯影響。

圖1 各站月平均潮位變化對比

根據《技術規程》中“潮汐觀測環境綜合評估方法”，相關系數小于10%，則認為潮汐觀測環境代表性不受影響。

4 結束語

“海洋站(點)觀測環境代表性調查與評估”工作是國家海洋局首次開展對轄屬業務化海洋觀測站(點)的觀測環境進行了全面調查與評估。經過兩年時間的不懈努力，共調查了106個海洋站(點)情況，全面了解海洋站(點)觀測環境現狀。對篩查出情況較為嚴重的13個站(點)進行了綜合評估，并對影響到觀測數據的情況，提出了整改方案。

通過對各海洋站(點)的調查與評估，確保了海洋站(點)水文氣象觀測數據的準確性與代表性；為海洋站(點)優化調整和科學布局提供基本信息及建設依據；積累觀測環境基本資料，為科學、定量評價海洋水文氣象觀測數據提供基本依據。

[1] 中國國家標準化管理委員會.GB/T 14914-2006海濱觀測規范[S].北京:中國標準出版社，2006.

[2] 中華人民共和國國務院第615號令.海洋觀測預報管理條例[Z].2012.

[3] 陳飛霖，阮翠冰.利用Google earth軟件進行氣象臺站觀測環境調查評估[J].氣象水文儀器，2009，12(3):166-168.

[4] 中國氣象局.(QXT61-2007)標準編號地面氣象觀測規范[S].北京:氣象出版社，2003.

國家海洋局防災減災項目“海洋站(點)觀測環境代表性調查與評估”.

F712

A

1005-9857(2015)10-0052-04