借鉴他国经验 发展海洋预报

来源:中国海洋报   发布时间:2017-03-22 13:27:42 

■李本霞


  我国沿海地处西北太平洋,是全球台风最为活跃的海域,又是寒潮冷空气的多发地,由此造成了风暴潮、海浪、海冰等多种海洋自然灾害。同时,我国沿海位于环太平洋地震带的西侧,大地震频发,地震及其引发的海啸对我国沿海具有潜在的威胁。随着沿海经济的迅速发展,人类活动导致近海富营养化和水质环境恶化,海洋生态环境灾害频发。快速发展的海洋运输业、海洋捕捞业、海上油气资源开发也使海上溢油、海难等突发事故不断增加。与周边国家越来越多的海上权益争端导致海洋维权活动日益增多。

  海洋预报作为服务经济建设、国防建设和社会发展的重要手段,是国家防灾减灾和应急管理的支撑。海洋预报可以有效减轻和防御海洋灾害,提高海洋灾害和突发事故的防御和应对能力,保障海上权益维护活动安全。


我国海洋预报工作存在的问题

  我国海洋预报始于1965年,经过多年的发展,由早期单一的大面预报逐渐向专题预报拓展,先后开展了针对沿海旅游城市、南北极科学考察、远洋运输、旅游航线、海水浴场、滨海旅游度假区、海洋油气资源开发、海上搜救、海洋工程建设、渔船海上作业安全保障等等的专题预报服务。预报内容不断丰富,囊括了海浪、海温、海冰、风暴潮、海啸、潮汐、潮流、海流、海平面、厄尔尼诺、赤潮、海水水质、海水盐度、海洋溢油扩散等海洋环境要素预报和海洋灾害预警报。在国家“十二五”科技攻关项目和相关专项的支持下,研制完成的首个全球业务化海洋学预报系统,将海洋预报的服务范围拓展到全球区域。同时开展了精细化海洋预报技术研究,数值预报产品的分辨率和精细化水平不断提高,如风暴潮—近岸浪耦合漫滩预报、大气—海浪—海流耦合预报、重点港湾、河口或重点岸段的精细化预报,重点区域的网格分辨率由数公里提升至百米甚至数十米。

  但是,我国海洋预报工作仍然存在一些问题。

  运行机制方面,从国家到海区到沿海省市,预报内容和服务对象存在界限不清的问题,成果转化机制不顺畅。几乎每一个预报员都是“全能手”,身兼预报系统搭建、预报系统运行维护、预报产品发布及应急、预报产品检验评估等数职,不仅使预报员疲于应付,也不利于各环节的规范、高效运行。

  观测数据及应用方面,海洋环境观测资料的数量、质量和综合应用能力不足。我国海洋观测范围主要集中在近海和浅海海域,不同区域观测密度和观测数据的质量参差不齐。尚未建立全国跨部门的数据共享机制。实时、准实时和延时的分析数据缺乏。

  预报技术自主创新性方面,有些技术如海洋集合预报系统建设、耦合预报系统研发、近岸精细化海洋预报系统建设等,远远落后于发达国家。预报系统中大气、海洋等主要模式对发达国家的依赖性强,缺乏独立自主研发的核心模块。


发达国家和地区海洋预报的现状及发展趋势

  从美国、欧洲、日本等发达国家和地区主流预报机构海洋预报的发展现状和发展趋势来看,预报技术、预报服务、数据和运行机制方面呈现如下特点:

  1.预报技术方面,注重预报技术的自主研发和持续更新。

  预报技术从确定性预报向概率预报不断拓展。美国、欧洲、日本等多个国家和地区有关机构除了开展确定性预报外,均已经开展或正在发展集合预报系统及概率预报产品的研发。如美国和欧洲的集合海浪预报系统,美国、英国、日本的台风风暴潮集合预报系统,瑞典的海冰集合预报系统等。多年的应用表明,集合概率预报产品的预报技巧要高于单一确定性预报的预报技巧。

  模式预报系统由单一要素模式向多要素、多物理过程耦合发展。如美国、英国、法国、瑞典、挪威等的海冰预报系统均考虑了大气—海冰—海洋耦合或者海冰—海洋耦合等,多要素、多物理过程的耦合对海洋灾害现象的描述更加符合实际,大大提高了海洋灾害的预报精度。

  2.预报服务方面,预报产品的实用性和针对性更强,预报系统的精细化程度不断提高。

  预报系统除了提供常规预报产品外,不断开发新的产品,如推出了极端海浪预报、风暴潮淹没高度、风暴潮潜在淹没范围、海啸淹没高度、近岸裂流、海冰长期漂移轨迹的业务化预报。预报系统从全球、区域到近岸浅水区,分辨率逐步提高到几十米量级,针对特定区域的物理过程不断改进和完善。

  3.数据方面,支撑预报系统的观测系统和数据同化技术持续不断地完善和改进。

  预报系统的发展和完善离不开观测系统的建设,尤其是对有些初始场和观测数据较强的海洋灾害要素,如海冰、海啸等,美国、欧洲等已建立起了由微波遥感、微波散射计、红外、卫星高度计以及海冰浮标组成的业务化海冰观测系统,为海冰预报系统提供初始场。截至2010年,美国已经在太平洋“火环”海域及加勒比海、大西洋部署了40个海啸监测浮标,建立了完善的海啸浮标监测网,为美国的快速海啸预警反应系统提供了全覆盖的浮标数据。不同部门间的预报数据共享程度高。与此同时,数据同化和客观分析技术也不断发展。

  4.从运行机制方面来看,分工明确,运转规范高效。

  技术研发和科研成果转化机制顺畅,衔接较好。科研机构的技术研发结果能有效地在业务化预报机构进行成果转化,业务化运行部门则负责反馈模式的运行及评估,从而利于研发部门不断改进模式。模式研发的持续性和团队性较强,所以自主创新能力较强。预报机构内部的部门或人员分工明确,工作规范性较强。预报系统建设及运行、预报结果评估、预报服务、技术研发有专门的人员或部门负责,明确规范各部分工作。模式评估不仅有内部评估,还有交叉对比,更有利于预报工作的规范化和流程化、预报系统评估的客观性。


新形势下海洋预报工作发展思路的探讨

  目前,国际上海洋预报工作呈现全球化、精细化、预报领域拓展化的趋势。海洋预报工作需进一步找准定位,不断提升工作能力和服务水平,以预报为引领,带动整个体系发展。

  1.不断加强海洋观测网建设,推动新型观测数据在海洋预报中的应用研究。

  海洋预报,观测先行。继续加强海洋观测网的建设,在现有基础上不断优化海洋观测设施布局,拓展海洋观测技术手段,扩大海洋观测覆盖范围,逐步完善沿岸海洋观测台站系统、近海及大洋浮标观测系统,增加海洋生态要素的监测力度,不断强化卫星及航空遥感观测能力,使我国的海洋监测预报水平上一新台阶。重点开展目标观测技术研究,增加观测的针对性和有效性。尽快建立机构内部和跨部门海洋资料共享机制,加强部门之间的协作,促进观测数据、预报产品的信息共享和交流。加大新型观测数据如地波雷达观测数据在海洋预报中的应用研究,适时推出海洋环境要素的再分析产品。

  2.加强国内外技术交流和合作,切实提高数据同化技术和海洋预报模式的自主创新性。

  加强业务化海洋预报单位与国内海洋研究领域科研院所和高校的战略合作,创新成果转化机制及续研机制,确保科技成果的转化和研究工作的持续性。

  加大国际合作的力度和深度。积极参与全球及区域海洋预报研究组织,及时掌握国内外最新发展动态。在延续和扩展正式、非正式国际合作的基础上,建立正式的国际合作伙伴关系,与国际业务化预报领先机构签署合作备忘录,以协议文本和互助资金为基础,采取多种方式密切合作。

  通过与国内外相关机构的交流合作,重点提高我国海洋预报技术的自主创新能力,有效降低对发达国家核心技术的依赖性,切实改善全球及区域业务化预报系统的独立运行能力。

  3.加强预报产品的研发和预报系统研制,不断拓展预报服务范围和服务领域。

  不断拓展预报领域,重点研发海洋生态、海水盐度、海雾、咸潮、海岸侵蚀等相关要素的预报产品,不断研发海洋环境要素精细化预报产品;进一步提高全球海洋环境预报的服务水平,逐步实现海洋预报从物理海洋学预报向环境海洋学预报的拓展,从粗放型到精细型的拓展,从区域型到全球型的拓展。

  (作者单位系国家海洋环境预报中心海洋灾害预警报室)......查看原文:http://epaper.oceanol.com/shtml/zghyb/20170322/65823.shtml


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