這是一個關(guān)于海洋環(huán)境探測技術(shù)PPT課件，主要介紹了海洋調(diào)查船；海洋調(diào)查船的類型；調(diào)查船特點；海洋浮標(biāo)；海洋浮標(biāo)的分類；海洋浮標(biāo)技術(shù)的組成；海洋遙感技術(shù)；水聲探測技術(shù)；海洋觀測儀器；海洋預(yù)報 ；海洋預(yù)報的意義；現(xiàn)代化的海洋環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)；海洋預(yù)報方法，第四章 海洋減災(zāi)防災(zāi) 第四節(jié) 海洋調(diào)查和探測技術(shù) 海洋調(diào)查和探測技術(shù)是海洋開發(fā)利用和減災(zāi)的先導(dǎo)，而海洋開發(fā)和利用也促進(jìn)海洋調(diào)查和探測技術(shù)的發(fā)展。 分類 海面：有調(diào)查船、浮標(biāo)站； 水下：有潛水器、水下試驗室和水聲技術(shù)； 空中：技術(shù)裝備有飛機(jī)； 空間：衛(wèi)星。 一、海洋調(diào)查船 鼻祖：英國“挑戰(zhàn)者”號科學(xué)考察船，排水量2300t、由軍艦改裝成，1872年12月至1876年5月間自大西洋，經(jīng)印度洋入太平洋，繞地球一周，航程12.6萬公里，完成近代海洋科學(xué)“奠基性調(diào)查”。 海洋調(diào)查船仍是海洋調(diào)查研究主要工具�，F(xiàn)代化海洋調(diào)查船裝備有自動化的導(dǎo)航定位系統(tǒng)、機(jī)艙操縱控制系統(tǒng)、調(diào)查資料獲取與處理系統(tǒng)。1.海洋調(diào)查船的類型(調(diào)查任務(wù)) ①綜合調(diào)查船：從事海洋基礎(chǔ)科學(xué)考察，學(xué)術(shù)性較強(qiáng)，多屬海洋科學(xué)研究部門和院校，歡迎點擊下載海洋環(huán)境探測技術(shù)PPT課件哦。

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第四章 海洋減災(zāi)防災(zāi) 第四節(jié) 海洋調(diào)查和探測技術(shù) 海洋調(diào)查和探測技術(shù)是海洋開發(fā)利用和減災(zāi)的先導(dǎo)，而海洋開發(fā)和利用也促進(jìn)海洋調(diào)查和探測技術(shù)的發(fā)展。 分類 海面：有調(diào)查船、浮標(biāo)站； 水下：有潛水器、水下試驗室和水聲技術(shù)； 空中：技術(shù)裝備有飛機(jī)； 空間：衛(wèi)星。 一、海洋調(diào)查船 鼻祖：英國“挑戰(zhàn)者”號科學(xué)考察船，排水量2300t、由軍艦改裝成，1872年12月至1876年5月間自大西洋，經(jīng)印度洋入太平洋，繞地球一周，航程12.6萬公里，完成近代海洋科學(xué)“奠基性調(diào)查”。 海洋調(diào)查船仍是海洋調(diào)查研究主要工具�，F(xiàn)代化海洋調(diào)查船裝備有自動化的導(dǎo)航定位系統(tǒng)、機(jī)艙操縱控制系統(tǒng)、調(diào)查資料獲取與處理系統(tǒng)。 1.海洋調(diào)查船的類型(調(diào)查任務(wù)) ①綜合調(diào)查船： 從事海洋基礎(chǔ)科學(xué)考察，學(xué)術(shù)性較強(qiáng)，多屬海洋科學(xué)研究部門和院校。 具備觀測和采集海洋水文、氣象、物理、化學(xué)、生物和地質(zhì)的基本資料和樣品所需要的儀器設(shè)備；具備整理分析資料、鑒定處理標(biāo)本樣品和進(jìn)行初步綜合研究工作所需要的條件和手段；能同時進(jìn)行多種學(xué)科的綜合考察研究. 排水量大，性能好，儀器設(shè)備先進(jìn)齊全，續(xù)航力大，自持力長。例如美國的“海洋學(xué)家”號、英國的“發(fā)現(xiàn)”號等都是世界著名的綜合調(diào)查船。 ②專業(yè)調(diào)查船： 承擔(dān)海洋學(xué)某一分支學(xué)科的調(diào)查任務(wù)、重點突出、工作深入等優(yōu)點，船體也較小。 第一海洋測量船：主要從事海道測量和測繪海圖，通常歸屬各國海軍和政府部門。 排水量和續(xù)航力中等，吃水不大，有較好的導(dǎo)航、定位和測深設(shè)備，有些配備有近岸測量艇及電子計算機(jī)系統(tǒng)。 第二開發(fā)研究船：直接服務(wù)海洋開發(fā)利用。如地球物理勘探船、地質(zhì)調(diào)查船、漁業(yè)調(diào)查船、氣象觀測船、水聲考察船等等，都是以特定的海洋開發(fā)利用為目標(biāo)而進(jìn)行專門的調(diào)查研究。 ③特種海洋調(diào)查船： 第一，宇宙調(diào)查船：考察高層大氣，接收衛(wèi)星或宇宙飛船等發(fā)來的信號并發(fā)出指令，解決與宇宙裝置飛行有關(guān)的問題。我國的“遠(yuǎn)望”號航天測量船隊，1997年曾首次成功地應(yīng)用“姿章聯(lián)控” 技術(shù)，使衛(wèi)星的運(yùn)行姿態(tài)和受衛(wèi)星形態(tài)影響所產(chǎn)生的搖擺得到控制。 第二，極地調(diào)查船：考察兩極， 船體堅固、續(xù)航力長、破冰能力強(qiáng)、防寒性能好。我國極地考察船“雪龍”號能以1.5節(jié)航速連續(xù)破冰厚度1.1m（含0.2m雪）。 第三，深海采礦鉆探船：為試驗開采洋底錳結(jié)核礦而建，具有海底采礦、打撈、鋪設(shè)海底管線和海洋調(diào)查多種功能。 2. 調(diào)查船特點 ① 低速操縱性：調(diào)查作業(yè)多以低速行進(jìn)，要求船要有靈活的操縱性。 ②導(dǎo)航設(shè)備：應(yīng)用新的無線電導(dǎo)航設(shè)備、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可進(jìn)行全球、全天候?qū)Ш蕉ㄎ弧?③實驗室、作業(yè)區(qū)布局和調(diào)查設(shè)備：寬大的工作甲板和實驗室空間； ④調(diào)查船新型船殼設(shè)計：吃水淺、穩(wěn)定性好。 ⑥動力定位系統(tǒng)：定位要求高的已用此系統(tǒng)。 ⑤計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化：采用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，提高調(diào)查船操縱、動力定位、采樣自動化、數(shù)據(jù)處理等性能。二、海洋浮標(biāo) 海洋浮標(biāo)載有探測用的各類傳感器在海洋上進(jìn)行定點（或飄流）的長期連續(xù)觀測，費(fèi)用低，能收集到惡劣天氣及海況的資料。二戰(zhàn)德國率先使用；20世紀(jì)70年代，技術(shù)成熟。 1.海洋浮標(biāo)的分類（所處的位置） ①錨泊浮標(biāo)：用錨把浮標(biāo)系在預(yù)定的地點，可定點、定時、長期、連續(xù)、較準(zhǔn)確收集水文氣象資料。 ②漂流浮標(biāo)：在海上隨波逐流地收集大面積有關(guān)海洋資料，簡便、經(jīng)濟(jì)之特點。為厄爾尼諾、海氣相互作用等的研究，提供海洋環(huán)境資料。 ③潛標(biāo)則可潛于海中，避開表層惡劣‘海況’ 用于深海測流以及深層的水文要素測量。 2.海洋浮標(biāo)技術(shù)的組成 ①海上測報六部分 浮體、傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、錨泊系統(tǒng)。 漂流浮標(biāo)，它邊觀測邊發(fā)報，通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)播所觀測的資料并確定漂流浮標(biāo)的位置。 對于潛標(biāo)系統(tǒng)，由水下測量系統(tǒng)和布放回收潛標(biāo)的船上信號發(fā)射和接受兩部分組成。 ②岸上接收部分 遙控發(fā)射機(jī)、遙測接收機(jī)、天線、計算機(jī)、時序控制器、解調(diào)譯碼器，電傳打字機(jī)和數(shù)字磁帶機(jī)等 。三、海洋遙感技術(shù) 海洋遙感技術(shù)可以解決大面積海區(qū)同時而又系統(tǒng)的調(diào)查和觀測問題。把傳感器裝在人造衛(wèi)星、宇宙飛船、飛機(jī)、地面等工作平臺上，對海洋進(jìn)行遠(yuǎn)距離非接觸觀測，取得海洋景觀和海洋要素的圖像或數(shù)據(jù)資料。包括遙感：工作平臺、傳感系統(tǒng)、信息處理和應(yīng)用四部分。 歷史：始于二戰(zhàn)，發(fā)展最早的是河口海岸制圖和近海水深測量中利用航空遙感技術(shù)。 1.遙感工作平臺 ①地面工作平臺 工作平臺在地面上，如地面遙感站、車載雷達(dá)等。弱點只能進(jìn)行定點或局部的觀測。 ②航空工作平臺 指飛機(jī)、氣球和探空火箭等。觀測范圍較寬且測量精度較高，特別適合于海岸帶和局部海區(qū)的遙感觀測和環(huán)境監(jiān)測。在航空遙感中使用一些遙測儀器，是航天遙感做不到的。 ③航天工作平臺 指人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等。航天遙感的突出特點觀測范圍大。缺點是技術(shù)復(fù)雜、對傳感器的要求高、測量精度比不上地面和航空遙感。 地球資源衛(wèi)星所覆蓋面積達(dá)34000km2，每18天就可覆蓋地球一遍。飛行高度在10km左右的遙感飛機(jī)，一張航空像片覆蓋的面積10－30km2，探測一遍全球表面大約需要十幾年的時間。 2.遙感傳感器 ①可見光傳感器 可見光是電磁波的一部分，所占的波長范圍是0.38—0.78μm。 常用各種類型的照相機(jī)、多光譜照相機(jī)、多光譜掃描儀、沿岸帶水色掃描儀和電視攝像系統(tǒng)等。 可見光傳感器的特點是空間分辨能力高；比較直觀、分析解譯較容易。 適宜于拍攝云圖、觀測海冰、海岸形態(tài)、沿岸流流向、波浪折射、淺海測深、海島和淺灘定位以及測定海洋水色透明度及葉綠素含量等。 其缺點是不具有全天時（只能在白天）、全天候（不能透過云霧）的工作能力。 ②紅外傳感器 紅外線也是電磁波的一部分，波長范圍是0.78μm—1mm。 紅外傳感器：紅外掃描儀、多光譜掃描儀和沿岸帶水色掃描儀也包括一二個紅外信道。 反射紅外，其特點與可見光差不多；熱紅外根據(jù)物體輻射出來的紅外線（強(qiáng)度取決于物體的溫度）。例如，機(jī)載的紅外輻射溫度計，測溫絕對精度可達(dá)±0.2℃；紅外掃描儀可區(qū)別0.5--1℃的溫差，用于沿岸和河口熱污染的監(jiān)測。 特點是：空間分辨率高（接近于可見光傳感器）；照片較直觀、解譯不很難；熱紅外傳感器具有全天時（即夜間也能工作）的工作能力。 缺點是不能透過云蓋、煙霧等。 ③微波傳感器 波長在1mm至30cm之間的電磁波稱為微波。微波傳感器：各種微波輻射計、微波散射計、雷達(dá)高度計、微波側(cè)視雷達(dá)和合成孔徑雷達(dá)。 微波對云層、冰雪、地表植被有一定的穿透能力；可以直接測量大氣參數(shù)。微波傳感器特別適用于海洋，海水是一種導(dǎo)體，可以測量海水鹽度。海冰厚度、海面風(fēng)速、風(fēng)向以及波浪、海面油膜的厚度，這些都是可見光和紅外傳感器做不到的。 被動微波動傳感器，亦稱無源傳感器。它本身沒有電磁波發(fā)射源，只靠接受目標(biāo)所輻射和反射的電磁波進(jìn)行探測。 主動微波傳感器：向目標(biāo)發(fā)射電磁波，通過接受目標(biāo)回波，完成探測識別。所獲取的回波與日照的變化無關(guān)，圖像穩(wěn)定清晰，容易判讀。 目前海洋衛(wèi)星使用雷達(dá)高度計：獲取海洋水準(zhǔn)面、重力異常、表面流流速、潮汐高度、波浪高度（波高測量精度可達(dá)±10cm，流速測量精度可達(dá)±20cm）；使用合成孔徑雷達(dá)：獲取海面波、內(nèi)波、海流等海洋特征資料；使用微波散射計：獲取海面風(fēng)的資料（風(fēng)速土1.7m/s，風(fēng)向測量為土17°）。 特點：具有全天時（晝夜都能工作）、全天候（能穿透云霧、降雨等）的工作能力；易于實現(xiàn)主動式遙感。缺點是獲取的資料分析解譯較復(fù)雜，空間分辨力較低（合成孔徑雷達(dá)除外）。 3.遙感信息處理 遙感信息處理的目的是： ①把用戶看不懂或很難懂的信息轉(zhuǎn)換成用戶很容易看懂的形式，如把照片或計算機(jī)用磁帶轉(zhuǎn)換成圖。 ②把照片中不明顯的信息顯示出來。 ③把照片的灰階（黑白程度）數(shù)字化，以便進(jìn)行定量測量和計算。 目前，遙感信息處理的方法一般來說有二種：一是電子光學(xué)影像增強(qiáng)技術(shù)，即利用電子光學(xué)技術(shù)處理遙感照片，使照片中的信息更加突出明顯；另一種是計算機(jī)信息處理技術(shù)。 4.遙感技術(shù)在海洋中的應(yīng)用 ①海洋氣象學(xué)：觀測臺風(fēng)的產(chǎn)生和運(yùn)動規(guī)律，確定臺風(fēng)中心位置。 ②海洋水文學(xué)：測量海面溫度、鹽度、水團(tuán)、海流、波浪和海冰。 ③海洋生物學(xué)：利用多光譜遙感技術(shù)，可以觀測海水的水色和透明度，估計海水中葉綠素的含量，有助于海洋初級生產(chǎn)力的研究。 ④海洋漁業(yè)：遙感技術(shù)可用于偵察魚群，幫助漁船增加漁獲量。 ⑤海洋環(huán)境監(jiān)測：可以發(fā)現(xiàn)海洋較大范圍內(nèi)的污染，如石油污染、熱污染、污水和固定垃圾污染及赤潮等。 ⑥海洋航運(yùn)：利用衛(wèi)星可觀測大面積海區(qū)的海面風(fēng)場、波浪場、海冰和冰山，有助于船舶的安全航行和尋找最佳航線。 ⑦海洋工程：可見光遙感可用于觀測海岸、海峽和河口的形態(tài)、波浪折射、沿岸泥沙搬運(yùn)等，還可以用于淺灘定位和淺海海底制圖，是港灣建設(shè)和保護(hù)以及海岸和淺海施工的基礎(chǔ)資料。 四、水聲探測技術(shù) 聲波（特別是低頻聲波）能在海洋中傳播很遠(yuǎn)。水聲技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于水下探測等活動。包括主動聲納、被動聲納、聲納重入系統(tǒng)、水聲遙測遙控和水聲通訊儀等。 1.主動聲納 主動聲納（有源聲納）：用一組換能器發(fā)射聲信號，通過自身或另一組換能器從目標(biāo)反射回來的信息來測目標(biāo)的參數(shù)和性質(zhì)。一個簡單的主動聲納由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、換能器和指示器等組成。它的工作原理如下圖。 聲信號在水中以1500m/s左右的速度傳播，碰到目標(biāo)就產(chǎn)生回波，反射回來的聲信號通過接收換能器接收后，轉(zhuǎn)換成電信號。 接收機(jī)接收到的目標(biāo)回波一般十分微弱，必須將它放大（如幾百萬倍），并且經(jīng)過信號加工處理，完成這種功能的設(shè)備即為接收機(jī)。 經(jīng)過處理的回波信號最后在指示器上顯示，指示出目標(biāo)的距離和方位。指示器可分成聽覺指示器（如耳機(jī)、喇叭）視覺指示器（如記錄器和顯示器等，熒光屏顯示、液晶顯示）等。 目前，采用主動聲納工作原理的水聲設(shè)備多種多樣，主要的有回聲測深儀、側(cè)掃聲納、魚探儀、聲學(xué)多普勒海流計等。 ①回聲測深儀：從船上發(fā)出聲脈沖穿過海水而到達(dá)海底，由海底反射又傳播到達(dá)發(fā)射的船上。根據(jù)聲音在水中的時間和水中聲速，就可以計算出深度。 ②側(cè)掃聲納： 工作原理類似于空中拍攝的大地測繪照片。利用側(cè)掃聲納可以測繪出流蝕、冰山?jīng)_刷、沉積物分布、海底斜度等海底動態(tài)過程，而且能對水下工程設(shè)施、輸油管道、海底電纜、錨泊系統(tǒng)以及沉積物進(jìn)行有效的監(jiān)視和定位。 ③魚探儀：垂直探魚儀探測底層的魚類；水平探魚儀能探測中桑層魚類，估計魚群的大小和范圍。 ④聲學(xué)多普勒海流計：從船上向海中發(fā)射頻率穩(wěn)定的聲脈沖，當(dāng)聲波到達(dá)海底，相對運(yùn)動船上的聲源，就會產(chǎn)生多普勒頗移，由船上的接收器接收海中和海底的聲散射信號，通過計算可獲得各層海水流動的速度。 2.被動聲納 被動聲納只處于被動接收狀態(tài)工作（無源聲納）。這類聲納根據(jù)水中目標(biāo)所輻射的噪聲（如潛艇螺旋槳的噪聲、魚類噪聲等）或聲源（如載在魚體上作為生態(tài)跟蹤的小型聲源，聲信標(biāo)、爆炸聲等）所發(fā)出的聲信號，由此判斷發(fā)聲體的位置和特性。由于潛艇的主要特點和優(yōu)勢就在于它的隱蔽性，主動聲納工作要發(fā)出聲脈沖，容易被敵人發(fā)現(xiàn)，因此在潛艇上用途最大的水聲設(shè)備是被動聲納。海洋中不少動物能夠發(fā)聲，故可利用被動探測系統(tǒng)監(jiān)視魚群的回游特性，為海洋捕撈提供有價值的數(shù)據(jù)；利用深海水聽器系統(tǒng)，能準(zhǔn)確地測出水下地震、水下火山爆發(fā)的位置和強(qiáng)度等。 3.動態(tài)定位和井口重入技術(shù) 鉆探船在幾千米深海中作業(yè)，如果船移動過大，長達(dá)幾千米的鉆桿一下就會扭斷。需要建立動態(tài)定位系統(tǒng)。在海底放一個水聲應(yīng)答器作為基準(zhǔn)點，同時在船上布放三個‘水聽器’進(jìn)行應(yīng)答測距。作業(yè)時船上向基準(zhǔn)點應(yīng)答器發(fā)出脈沖，應(yīng)答器收到信號之后發(fā)出回答脈沖，回答脈沖被船上的三個測距‘水聽器’收到，測出三個‘水聽器’與基準(zhǔn)應(yīng)答器的距離。水聲應(yīng)答器測距系統(tǒng)隨即測出這三個距離的變化，計算出船位的水平移動量，再開動幾個可變螺距的推進(jìn)器，使船復(fù)位（使三個距離和原來的一樣）。這樣船在不斷運(yùn)動中保持位置不變。 利用聲納還可以實現(xiàn)重入井口。 4.水聲通訊技術(shù) 水聲通訊技術(shù)是一類‘無纜’的水下信息傳輸。它通過海水介質(zhì)，以應(yīng)答或自動方式，實時地將各類傳感器（如水下潛標(biāo)）的輸出數(shù)據(jù)傳輸至岸站、船或者水面浮標(biāo)。常用設(shè)備：水聲通訊機(jī)、水下圖像傳輸和水聲遙測遙控系統(tǒng)等。 ①水聲通訊機(jī)： 通訊雙方在水下都設(shè)有發(fā)射器和接收器。距離較近的潛水員間通訊一般采用載波語言調(diào)制聲波或直接輻射語言聲波；距離遠(yuǎn)時，用數(shù)字編碼通訊。水聲應(yīng)答器是數(shù)字編碼通訊的典型設(shè)備，它按事先安排好的程序，自動完成各應(yīng)答器和主機(jī)間的通訊。 ②水下圖像傳輸：在水下環(huán)境用電視攝像下來，通過海水信道，傳送到水面，這是觀察海底地貌、水下活動最直觀、有效的方法（見下圖）。水下視頻圖像技術(shù)在許多方面均提供了有效、直觀的技術(shù)服務(wù)。 ③水聲遙測系統(tǒng)：把所要測量的水下環(huán)境參數(shù)變換成水聲信息，傳到處理船或岸站來，經(jīng)過水聲接收機(jī)處理，重新轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的環(huán)境參數(shù)信息。 ④水聲遙控系統(tǒng)：包括船上聲指令發(fā)射機(jī)、水下聲指令接收機(jī)和相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)。如使水下浮筒放掉重物浮出水面，以便船只跟蹤回收。各種海洋自動機(jī)，如無人深潛器、海底自走車的行動及機(jī)械手的動作等，也可采用水聲遙控。 5.海洋聲學(xué)層析術(shù) 利用聲學(xué)方法在大范圍海域測量海洋動力特性的一種遙感技術(shù)。它是利用海中聲速傳播與海水溫度、鹽度、密度的關(guān)系，根據(jù)聲傳播時間的變化，反過來演算出海洋中溫度、鹽度、密度分布狀況。如使聲波從不同角度穿過同一海區(qū)，利用穿透的結(jié)果（主要是傳播時間）反演求出被測海區(qū)的流場和溫度場。 海洋層析測量時，在所測量的水域周圍，布放若干個水聲發(fā)射和接收換能器，一些換能器發(fā)射聲信號，另一些換能器接收聲信號，精確處理聲波的傳播時間，計算其傳播的速度。換能器數(shù)量越多，獲得的信息就越多。 五、海洋觀測儀器 1.海洋觀測儀器的種類 ①按其操作方式分類 投棄式：從船或飛機(jī)上將儀器的傳感器投入海中，傳感器與儀器間的運(yùn)算、記錄部分用導(dǎo)線（或無線電波）聯(lián)系，將數(shù)據(jù)傳遞到船或飛機(jī)上。 懸掛式：利用船上的絞車吊桿從船舷旁把儀器送入海中，在船只錨定或飄流的情況下進(jìn)行觀測。 拖曳式：工作時從船尾放入海中，拖曳在船后進(jìn)行走航觀測。 自返式：將儀器投入海，儀器到達(dá)預(yù)定深度或觸及海底完成測量任務(wù)或采樣后，釋放裝置卸掉壓載的重物，儀器借助自身的浮力返回海面，或由船將儀器回收，而數(shù)據(jù)記錄在儀器內(nèi)裝的磁帶上。 ②按所測要素分類 海洋物理性質(zhì)觀測儀器：用于觀測聲、光、溫度、密度、動力等現(xiàn)象； 海洋化學(xué)性質(zhì)觀測儀器：用于測定海水中各種溶解物的含量； 海洋生物觀測儀器：生物種類不同，儀器不同)； 海洋地質(zhì)及地球物理觀測儀器：包括底質(zhì)取樣設(shè)備、回聲測深、地貌儀、地層剖面儀、重力儀以及磁力儀和地?zé)嵊嫷取?2.海洋儀器的發(fā)展特點 ①多樣化； ②系統(tǒng)化：除各種要素的傳感器不同外，信號形式，處理器，記錄器盡量通用，這樣可使儀器結(jié)構(gòu)簡化，耗電減少，而使標(biāo)準(zhǔn)性、通用性、互換性提高； ③結(jié)合高新技術(shù)手段：以機(jī)械、化學(xué)儀器為主發(fā)展到電子儀器是一次變革，運(yùn)用計算技術(shù)、遙感技術(shù)、水聲技術(shù)、激光技術(shù)等又是一次變革。計算技術(shù)廣泛應(yīng)用于測量的程序控制、信息的運(yùn)算和存儲、資料的分析、整理、打印、繪圖、交換和傳遞。 第五節(jié) 海洋預(yù)報 一、海洋預(yù)報的意義 海洋水文氣象信息在海洋資源開發(fā)、海上作業(yè)、海洋減災(zāi)防災(zāi)中起著非常重要。 舉例： 1.安全航行：航運(yùn)需要水位、海流、海浪、風(fēng)和海霧等信息，以保證航行安全、提高航行效率；了解沿岸泥沙運(yùn)動確定航道是否被慢慢淤塞。 2.環(huán)境清理：海面油膜及污染物運(yùn)動預(yù)報，并獲得污染海域海流和海浪數(shù)據(jù)； 3.生物資源：需要海流、水溫和鹽度資料，幼魚和仔魚隨著海流進(jìn)出海灣和開闊海域；水溫和鹽度直接影響著環(huán)境和環(huán)境中的動植物物種，或造成海水層化現(xiàn)象，導(dǎo)致底層水域的缺氧，或表層水域有毒生物的大量繁殖。 4.減災(zāi)防災(zāi)：掌握歷史最高水位對抗御風(fēng)暴潮具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計，海洋災(zāi)害損失在沿海地區(qū)的國民生產(chǎn)總值中占10%。如1997年一次橫掃我國沿海地區(qū)的風(fēng)暴潮，就造成經(jīng)濟(jì)損失400億元左右。 海洋環(huán)境預(yù)報和氣象預(yù)報一樣，是建立在廣泛而實時的情報來源之基礎(chǔ)上。二、現(xiàn)代化的海洋環(huán)境監(jiān)測網(wǎng) 組成 立體探測系統(tǒng)：空間(衛(wèi)星)、空中(飛機(jī)、火箭和氣球)、海面(浮標(biāo)、船舶、地面站)、水下(聲納系統(tǒng))。大型計算機(jī)，高速通訊網(wǎng)。 對海洋預(yù)報至關(guān)重要的是：遙感技術(shù)、海洋浮標(biāo)站及計算機(jī)在海洋領(lǐng)域的應(yīng)用。 遙感：衛(wèi)星遙感可以實現(xiàn)全天候、全天時地在全球尺度上進(jìn)行連續(xù)觀測。航空遙感由于其機(jī)動性好，分辨率高，適用于動態(tài)過程的監(jiān)測，但受天氣條件的制約，且觀測范圍小，和地面遙感一起作為衛(wèi)星遙感的輔助手段。 浮標(biāo)站：錨泊浮標(biāo)，相當(dāng)于一個海上自動水文氣象站，可以定時向岸上測報；另一種是漂流浮標(biāo)，比較容易通過跟蹤它的漂流軌跡，間接推測海流。海洋浮標(biāo)與船舶觀測相比費(fèi)用低、不受環(huán)境條件約束、長期連續(xù)自動測報。海洋浮標(biāo)站所獲得的資料，在水溫、波浪、海風(fēng)等海洋預(yù)報中是很有用的。 計算機(jī)：全球電傳通訊網(wǎng)、衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用、數(shù)值氣象中心、整套自動化設(shè)備，都是以新的大型電子計算機(jī)為核心武裝起來的。 三、海洋預(yù)報方法 1.統(tǒng)計法 經(jīng)驗統(tǒng)計方法是依據(jù)歷史資料來建立預(yù)報因子和各種水文氣象要素關(guān)系的方法，主要手段是利用逐步回歸和統(tǒng)計相關(guān)�，F(xiàn)在常用的方法有周期分析，回歸分析，經(jīng)驗正交函數(shù)分解等方法。經(jīng)驗統(tǒng)計方法簡單，使用方便，對于局部區(qū)域是行之有效的。因此，目前在實際預(yù)報業(yè)務(wù)中，大多數(shù)海洋預(yù)報還是使用此類方法。 但是，由于歷史資料的缺乏，經(jīng)驗統(tǒng)計預(yù)報的方法會影響精度和預(yù)報時效，并且統(tǒng)計的結(jié)果僅能代表一般的平均現(xiàn)象，對于少見的但卻是最危險的現(xiàn)象預(yù)報還不適用。 2.數(shù)值計算法 數(shù)值計算預(yù)報：是根據(jù)解流體力學(xué)和熱力學(xué)方程來確定海洋的未來狀態(tài)。它是完全建立在已知海洋和大氣環(huán)流的基本規(guī)律，以及海洋和大氣之間的熱力和動力相互關(guān)系的理論成就的基礎(chǔ)上的。數(shù)值方法可由預(yù)報因子的初始分布數(shù)值和天氣或大氣過程預(yù)報，計算出相應(yīng)于天氣預(yù)報時效的海況因子。 優(yōu)點：能揭示和分析海洋和大氣大規(guī)模過程的物理實質(zhì)，所以被認(rèn)為是較有發(fā)展前途的預(yù)報方法；已有一些數(shù)值預(yù)報方法用于實際業(yè)務(wù)，如海浪、風(fēng)暴潮、海溫等數(shù)值預(yù)報模式。 局限： ①目前的理論水平和對海洋現(xiàn)象的認(rèn)識不足，建立數(shù)值預(yù)報模式困難，還無法準(zhǔn)確地知道海洋動力和熱力狀況的特征值。 ②不得不做出的某些假定，雖然說是屬于理論方法范疇，實際上仍帶有一定的經(jīng)驗性。 ③現(xiàn)在的海洋數(shù)值預(yù)報，都是在氣象預(yù)報的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此它的準(zhǔn)確性很大程度上有賴于氣象預(yù)報的準(zhǔn)確性，準(zhǔn)確的中長期氣象預(yù)報尚沒有解決。 ④遙感、浮標(biāo)等技術(shù)解決數(shù)值預(yù)報的主要困難開始起作用。a7w紅軟基地