1、西歐國家的海洋觀測及其對我國的啟示前言西歐國家的社會經濟發展與海洋緊密相關，而西歐國家的海洋技術又得益于他們自身的工業基礎。就海洋觀測技術和觀測系統而言，他們的技術和管理都有明顯的優勢與顯著的特點。目前，由西歐科學基金會主持正在建設中的歐洲海洋觀測與數據網絡（European Marine Observation and Data Network，EMODNET），將增強西歐地區應對全球氣候變化和環境污染等方面所面臨的挑戰，提高區域海洋管理、資源利用、環境保護能力。由于海洋的連通性，在這個由幾十個國家組成的瀕海經濟圈中，他們有許多共同的海洋利益和海洋問題，建設資源共享的海洋觀測系統，共享海洋信

2、息和信息產品資源，對加速區域社會經濟發展有重要意義。本文重點探討西歐國家的海洋觀測系統，為我國的海洋觀測系統建設提供參考。一、西歐國家目前海洋經濟狀況與未來發展沿著兩大洋（大西洋和北冰洋）和四個海北海、地中海、黑海和波羅的海，西歐國家共有約70，000公里海岸線，其海洋經濟總值約占西歐國家GDP的40%，提供了約40%的就業崗位。海洋經濟主要有：1）海洋運輸業：海洋運輸占外貿運輸總量的90%，占國內貿易運輸的40%。合計1200多個港口，每年有35億噸貨物流量，3.5億個旅客流量。2）造船業：年營業額達900億歐元，提供了80萬個直接的和間接的技術職業崗位。西歐國家的漁船和艦艇建造水平世界領先

3、。3）漁業：提供了約50萬個工作崗位，產值占西歐GDP的0.3%，其中水產業占整個漁業的19%。其它還有海洋能源產業和海上旅游與娛樂文化產業等。目前，對今后西歐海洋經濟有重大影響的事件有關于減少二氧化碳排放的京都議定書和2009年12月通過的哥本哈根協議及北冰洋航道的開通。西歐國家在開發海洋可再生能源和節能環保船舶方面，已取得了令世人囑目的成就；北冰洋冰的融化和航道的開通，將使亞、歐和美洲之間的航線縮短6000-8000公里，而北冰洋海底又蘊藏豐富的資源。同時，海平面上升和全球氣候變化可能使威尼斯這樣的低海拔國家或島國面臨滅頂之災，近年來威尼斯平均每年水淹次數達60多次。西歐國家是靠海上擴張發

4、展起來的，今后也將依靠海洋來維持發展。二、西歐國家的海洋觀測系統 西歐國家在海洋觀測技術和海洋觀測系統建設方面有多年的技術和經驗積累，并直接為海洋經濟服務。近年來，為解決面臨的共同海洋環境問題，歐盟國家開始在現有觀測系統的基礎上進行集成和發展，建設區域性的海洋觀測系統，特別是海底觀測系統。這些系統的建設是高技術和高投入，僅靠少數國家的努力是難以實現的，何況他們都有共同的利益和需求。2.1英國的CEFAS海洋觀測系統 英國的全國海洋觀測系統是由英國環境、漁業及水生物研究中心合作建設的CEFAS，最初目的是為海洋漁業服務。在CEFAS網站上，可以看到關于各種魚群、魚疾病以及魚捕食的信息，可以看到英

5、國海岸區域海浪、潮位以及生物化學信息。該系統具有以下特點：1）高時間空間分頻率取樣；2）物理、化學和生物多參數測量；3）智能化保真取樣；4）現場校正；5）衛星通訊；6）可根據客戶需要制定監測項目。圖1. cefas波浪觀測站位波浪觀測系統是與國家氣象局合作建立的，參數有：有效波高、波高最大值、波峰周期、平均波周期、波擴展、溫度、平均水位、平均波高、風向、風速等。圖2. cefas溫鹽觀測站位圖3 Cefas的生態監測浮標Smartbuoy站位及濁度數據2.2 希臘的愛琴海監測和預報系統在1997年，由希臘國家立項，西歐自由貿易聯盟（European Free Trade Association

6、 EFTA）資助了其中85%的經費，希臘國家經濟部資助了剩下的15%經費，建立起第一期愛琴海監測和預報系統海神Poseidon，項目由希臘Hellenic海洋研究中心的海洋研究所和Hellenic計算系統研究所承擔。第二期將把監測預報系統從愛琴海擴展到地中海的大部分，其中75%的經費由EFTA資助。愛琴海的監測和預報系統最初工作目標集中于物理過程（大氣狀態、波浪、海流）的監測，生物化學量的監測有限。后經補充，逐漸增強了監測能力。圖4 希臘愛琴海觀測系統圖4中的綠點標志是海神項目中的浮標位置，紅星標志是多參數M3A浮標系統的位置。藍色實線是VOS航線。藍色虛線是Pireaus到Crete之間的航

7、運觀察船的大致位置。綠色方塊代表嵌套在海神和地中海預報系統中的海岸模型高分辨率區域。2.3愛爾蘭海監測系統英國環保局、環境漁業水產科學中心、氣象局、Wales鄉村協會、當地政府、應急服務部、健康與安全執行委員會，于2002年聯手建立了愛爾蘭海監測系統（Irish Sea monitoring system），目的是通過有效且連續的監測和模擬，去理解沿岸海域對自然行為和人為行為所產生的反應，并檢驗海洋環境管理的有效性。該系統把近實時或實時監測數據和模型相結合，并進入預業務化海岸預測系統。觀測的重點是暴雨、河流排放的變化、季節性變化及利物浦海域的富營養化。只要在它的網頁上注冊，就可以得到該系統的相

8、關數據。圖5. 愛爾蘭海監測系統覆蓋的范圍圖6. 愛爾蘭海監測系統數據密集采集區（圖中文字注釋：CTD檢測陣/CTD監測陣；潮汐計量/潮汐測量；海洋雷達覆蓋/高頻雷達覆蓋/？2.4 大西洋觀測網西歐研究框架第五期（2002-2005）投資建立了歐洲多學科錨系時序大西洋觀測網（ANIMATE（Atlantic Network of Interdisciplinary Moorings and Time-series for Europe），在四個點建立的錨系觀察站如下圖所示：CV、CIS、PAP、ESTOC。現在這套系統歸屬08年第七期開展的EuroSITES項目。圖7 深海錨系觀測站為研究二氧

9、化碳在氣候變化中的特殊作用提供重要的信息。2.5 地中海業務化海洋觀測網西歐研究框架規劃第五期開始支持區域整合項目：地中海業務化海洋網（MOONMediterranean Operational Oceanography Network）。這一項目整合了以下系統：地中海志愿船觀測系統，地中海Argo浮標，科里奧利觀測系統，地中海Gloss系統，希臘的Poseidon系統，海表面溫度、水色以及海面高度衛星遙感系統，Cretean Sea、Adriatic Sea以及Ligurian Sea的海上浮標系統， Puertos del Estado實時觀測系統，地中海表面漂流觀測系統。目前MOON系統

10、的預報產品有十七個。圖8 西歐地中海業務化海洋觀測網3、 西歐國家海洋觀測系統的管理理念與模式3.1 以海洋觀測系統支持海洋經濟發展漁業和海運是西歐重要的經濟支柱，而英國的漁業和希臘的海運最能代表西歐傳統產業。大不列顛群島周圍的海洋都是水深不到200米的大陸架，不僅適于魚類繁衍生長，而且便于捕撈作業；不列顛群島曲折的海岸線，使其有很多港灣可以作為漁船的拋錨地，為漁業發展提供了良好的條件。因此，英國為歐盟中最大的漁業國之一，其主要品種捕撈量占歐盟的四分之一。這就不難理解建立英國全國海洋觀測系統的主要承擔者是英國農業部門。希臘是世界上最早進行造船和海上航行的國家之一。希臘航運業的鼎盛時期始于18世

11、紀初期，當時處于奧斯曼帝國統治下的愛琴海貿易以至整個東地中海的貿易，幾乎完全掌握在希臘人的手中。今天，按船舶載重噸位計算，希臘仍是世界第一航運大國（日本、挪威、中國分列二、三、四位），占世界總噸位的19%、西歐總噸位的55%。按擁有船舶數量計算，希臘排名世界第二（日本第一）。希臘船東占世界油輪市場份額達25%。鑒于此，就不難理解EFTA作為項目投資的主體，由希臘承擔愛琴海觀測網項目。3.2 重視海洋觀測系統運行的業務化管理目前世界上著名的海洋儀器設備公司有很大一部分屬于西歐國家。其產品涉及浮標、潛標、滑翔器等觀測平臺和傳感器、儀器，良好的工業基礎和嚴謹的生產管理，保證了其產品的高質量。例如，挪

12、威的Fugo OCEANCE公司生產的Seawatch浮標監測系統可以用于多種參數的測量，如波浪方向、水流速度和方向，氣象參數、鹽度、溶解氧、葉綠素碳氫化合物等等，系統的完整、可靠，已經在西班牙、希臘、泰國、印度尼西亞、馬來西亞、印度、科威特、秘魯等國家得到應用。高質量的儀器設備支撐了觀測系統的有效和可靠運行。在業務化海洋觀測系統的管理方面，以專業技術工作組的形式負責觀測系統的運行管理、應用及維護。專業技術業務工作組可劃分為五類，如表1所示。表1 業務化觀測系統的管理類別工作組海洋觀測和數據提供支援觀察船多參數傳感器陣列近實時衛星數據次表層剖面測量漂流器滑翔器業務化海洋預報觀測系統模擬試驗？盆

13、地和區域尺度的多元評估工具？盆地尺度的預報區域尺度的預報和大陸架尺度的模型科學研究大氣沖擊和海-氣相互作用研究從盆地到大陸架尺度的鳥巢生態系統模型用于生物化學觀測的數據同化向中間使用者擴散觀測數據產品開發觀測系統的管理數據管理項目管理觀測系統的管理還包括新的傳感器性能檢驗，改進已有監測、通訊功能，修正海洋模型、升級系統等。3.3 多方協作提高海洋觀測系統效益在海洋觀測系統的建設和運行方面，歐盟多年來一直重視多方協作，以提高效率。歐盟從1984年就開始實施科技框架計劃，以整合西歐當時相對分散的科技資源，從整體上提升歐盟的科技競爭力，現已發展到第七框架計劃。縱觀其發展變化，可以看出：歐盟對該計劃的

14、資金投入近年來顯著增加，由最初的32.7億歐元上升到現在的175億歐元，翻了近6倍；該計劃的影響力也與日俱增，最初只局限在少數歐盟成員國內部開展，如今已吸引了來自世界上約60個國家近百萬個？高水平科研機構、大學和企業的廣泛參與。 在海洋研究方面，協作與整合模式更體現了歐盟科技框架計劃的整合精神，西歐海洋觀測體系幾乎都是多方合作而形成的。Cefas的波浪觀測系統是與國家氣象局合作建立的。愛爾蘭海監測系統設計和數據使用者含有研究機構、大學、環保部門和公司等13個單位。MOON系統是多國系統組成的，其執行機構包括主席、議會、管理小組、科學指導委員會和業務優化咨詢小組。議會是由所有成員國中選出的代表組

15、成。議會評估各項決定，評估過去的一年中業務優化咨詢小組、管理小組和主席所做的工作。大西洋觀測網項目的任務之一，就是充分利用現有的框架、儀器、硬件，讓來自于西歐不同研究小組的專家共享現有系統元素，開發新的系統元素。3.4 觀測數據滿足海事和海洋科學需要 CEFAS中心作為農業部執行機構，利用海洋觀測系統，為政府部門、國際機構、商業公司及援助組織，提供漁業管理、環境保護和水產業等方面的科研、咨詢、顧問、監管和培訓服務。該中心為英國政府和歐盟決策者提供了大量咨詢和建議，并正逐步將其客戶群擴展到全球。 2007年，愛琴海觀測系統運行獲得希臘勞埃德船級社技術發明獎。除海運業受益于這一觀測系統之外，其他海

16、事活動和海洋研究也在充分利用這一系統。MFS預報系統開發了一系列預報產品，包括魚群觀察系統、溢油漂移預測、漂浮物蹤跡預測、特別區域的高分辨率預報、Catalan海岸保守型和非保守型化學與生物污染物對環境影響的評估、Thermaikos 海灣顆粒污染物傳輸模型，等。污染物傳輸模型考慮到粘性沉積物的所有過程（絮凝、沉淀、再懸浮），用于污染突發事件處置的程序化決策。 愛爾蘭監測系統是為海岸管理服務的。研究者開發了大量預報模型，其中包括預報難度很大的生物參數，如浮游植物的增長、營養物質濃度。愛爾蘭海域管理各方都把可靠、實用的海洋模型放在很重要的位置上。從西歐海洋觀測系統得到的各層次產品與受益方可歸結如

17、下表2。表2 各層次產品與受益方受益領域產品中間產品使用者最終使用者氣候研究以現代模型分析過的綜合性觀測數據庫氣象研究中心海洋和氣候研究者、評估人、應對氣候變化的決策者海洋環境保護狀態和影響數據。或者相關的指示劑數據EEA西歐環境agency,OSPAR保護東北大西洋海洋環境組織,HRLCOM, Barcelo,國家環保局DG，ENV，政策制定者、公眾。季節天氣預報或者更大范圍的預報海洋初始條件；再分析ECMWF西歐中尺度天氣預報中心，國家氣象服務，農業、保險、能源、運輸、公共安全保障、研究等部門漁業、生態系統物理狀態、過去狀態的再分析國家海洋和漁業研究所ICES、DG FISH，國家漁業部門

18、、相關研究部分航運和離岸工業為操作而提供的高分辨率的冰/海或海流預報；設計再分析提高附加值的服務公司操作員、航運路線決策者，工業設施結構標準制定、風險估計、EMSA等部門。溢油管理溫度、風、浪或海流數據與之相關的國家海洋機構和西歐海洋安全機構受影響的海岸公益當局和商家市政安全溫度、風、浪或海流數據海關、海岸警衛DG TREN，移民和毒品控制、警察海洋環境、生態系統邊界和初始條件、數據產品國家海岸監控和預報系統國家環境和海洋部門、國家WFD報告、海岸管理四、對發展我國海洋觀測系統的啟示1) 提高離岸海洋觀測和數據獲取能力-2) 發展業務化海洋學，提升服務能力西歐的海洋觀測系統為產業所提供的服務讓

19、我們看到了海洋信息服務的未來。目前我國已經具備了一定的以海洋物理參數為主要內容的近海觀測系統，已經開發了一些風暴潮預報產品、海浪預報產品、風預報產品、海溫實況和預報、海洋氣象預報產品。我國還可以開發對任意時刻、任意時段的潮汐、潮流預報產品，潮高和水深的迭加產品，滿足近海控制航向和海洋作業人員提高效率、節能減排、保證安全的需要；可以開發海洋溢油處理信息產品，包括溢油區環境污損狀況、海區溢油漂移、擴散趨勢分析，溢油造成的經濟損失評估及環境影響，溢油污損處理措施方案。目前的觀測系統作進一步的調整、充實，以開發對養殖漁業需要的生態環境預報產品和遠洋捕撈業的漁業資源信息。可以開發包括海面風場、浪場、流場，溫鹽場等信息產品，為海洋工程設計提供服務