西风带浮标助力南大洋“大圆环”计划

1月1日，随着国家海洋技术中心（以下简称技术中心）顺利接收西风带海洋环境监测数据，西风带海洋环境监测浮标已在位稳定运行一周年。一年前，中国第35次南极考察队在南大洋海域成功布放了由技术中心自主研制的我国首套西风带海洋环境监测浮标，为南大洋“大圆环”计划实施提供支持。

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一年来，浮标运行基本稳定，实时采集传输了南大洋西风带海域气象、水文数据，有效解决了各国科学家在南大洋西风带海域实时连续观测数据匮乏的难题，也标志着我国锚系浮标技术达到先进水平。

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服务科学研究

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“国际上在南极有一个南大洋观测系统计划，但目前这个计划比较碎片化，缺乏有效的顶层设计。这也是我们提出南大洋‘大圆环’计划的原因之一。”2019年1月1日，中国科学院院士、自然资源部第二海洋研究所研究员陈大可作为中国第35次南极考察队船基首席科学家，现场指挥考察队员完成了西风带海洋环境监测浮标布放作业。

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陈大可介绍，投放西风带海洋环境监测浮标旨在获取该海域水文、气象等基本环境信息，采集海洋环境变化实时数据。此种基础性研究需要长期积累数据才能得出规律性结论，预计未来还将环绕西风带布放同样类型浮标，形成南大洋“大圆环”，为建立新型大洋环流模型、评估极地水团对全球环境影响提供基础资料。

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环绕南极大陆的南大洋是连通太平洋、大西洋和印度洋的辽阔海域，也是世界上最大的低温水体，同时因缺乏陆地阻隔形成了西风带。南大洋通过海、气、冰之间的热交换影响着全球气候变化，是全球碳循环和生态系统中的重要环节。

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一年来，西风带海洋环境监测浮标在位运行期间观测数据符合海气相互作用规律，且浮标所测风场、波高数据与海洋动力环境卫星的观测数据具有较高一致性。对比2019年1~2月的卫星数据，风速平均偏差0.08米/秒，风向平均偏差8度；波高平均偏差0.03米。

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为西风带量身打造

国际上，在南大洋西风带布放浮标获取长期观测数据罕有先例，由于该海域海况恶劣，对浮标结构坚固程度、数据传输稳定性都提出了严峻挑战。

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“咆哮西风带”是人们对南半球西风带的形象称呼。这里常年盛行5~6级西风和5~6米涌浪，7级以上大风天气每月可达7~10天，已观测到的最大风速达35米/秒，且该海域流速快且厚度很大（从海面延伸到2000～4000米深度），流幅最宽可达2000千米，具有巨大的流量和能量。因此，在该海域开展系统观测研究，极端恶劣的自然环境对观测技术提出了很高要求。

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西风带海域的海浪不仅会损毁浮标结构、供电设备和观测设备，还会因浮标系统长期处于交变载荷的状态，直接影响数据采集控制系统和浮标结构的使用寿命。项目组成员在保证浮标具备良好观测功能的前提下，对浮标系统进行了优化设计，并在技术中心动力环境实验室、环境检测与可靠性实验室进行了大量试验，验证其系统可靠性与稳定性，保证西风带海洋环境监测浮标具有良好的工作性能。

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此前，只有美国伍兹霍尔海洋研究所在西风带海域成功布放过锚系浮标。此次我国布放的浮标，数据有效接收率达到95%以上。浮标在位运行期间观测到最大风速26.78米/秒，风速达到了10级，观测的最大波高达13.7米，最高海况达到8级（浪高9～14米、风力10～17级）。截至目前，该浮标仍在位正常运行，数据接收稳定，标志着我国极端海洋环境浮标技术达到了国际领先水平。

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浮标走向谱系化

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“此次西风带环境监测浮标的布放对推动我国气象、海洋、环境变化研究，提升我国海洋话语权均具有重要意义。”技术中心主任韩家新介绍，经过多年技术攻关，该中心已研发了多种类型的海洋环境浮标，尺度上主要涵盖6米、3米、2.4米、2米等多种型号，功能上有通用型的水文气象观测浮标，也有专用型的海洋生态水质监测浮标、波浪浮标、海啸浮标、冰界面观测浮标和应急核辐射监测浮标等，有力促进我国浮标向谱系化发展。

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目前，技术中心研发的浮标在位运行数量已达100多套，覆盖了我国沿海海域。浅海浮标主要分布于天津、广州、大连、深圳、秦皇岛等地周边海区；深海浮标主要布放于南海约水深4000米海区。

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作为我国最早承担海洋环境监测浮标研制任务的单位之一，技术中心的浮标研制历经了“863 计划”、省部级重大课题、国家及地方海洋业务系统能力建设项目等多次检验，有力促进了我国海洋环境监测浮标从无到有，种类从少到多，技术从弱到强，初步建立了区域性的海洋资料浮标网，能够满足沿海海域业务化运行的需求。接下来，该中心将继续开展智能化浅海浮标、深海浮标、专用型浮标等建设，扩大海洋观测范围，提高重点海域的浮标观测能力。

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据悉，我国现已基本完成了近岸海洋环境监测浮标组网布局，但还远远不够。其中，海洋灾害高风险区、海上突发事件频发区、海洋开发利用高强度区、海上生产和开发活动频繁区将是海洋环境监测浮标重点布放海域。

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来源：中国自然资源报

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记者： 安海燕 刘川 王自堃

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通讯员： 冯月永

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编辑：吴琼

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