我国海洋资料浮标技术的发展与应用

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2019.05.001

摘要/Abstract

摘要： 海洋资料浮标是离岸原位获取水文、气象等环境参数的重要技术手段，在海洋环境实况监测、预警预报、防灾减灾、资源开发、海上交通等方面具有重要作用。本文概述了海洋资料浮标的作用、组成、分类、主要理论及技术体系，总结了近年来国内海洋资料浮标的发展历程和技术突破，介绍了我国目前海洋浮标监测网的构成、应用情况，并与国际先进国家的浮标进行了比较。最后，展望了海洋资料浮标及监测网技术未来的发展趋势。

关键词: 海洋资料浮标, 浮标分类, 理论与技术, 浮标发展, 锚系浮标网, 发展趋势

Abstract: Ocean data buoy are important technical means for obtaining offshore in-situ environmental parameters such as hydrology and meteorology,and play an important role in marine environmental monitoring,early warning and forecasting,disaster prevention and mitigation,resource development,and maritime traffic. In this paper, the effect, composition, classification, main theory and technology system of ocean data buoy are summarized. The paper presents the development of domestic ocean data buoy in history and an overview of technological breakthrough in recent years. It also introduces the composition and application of marine monitoring network in China and compares the technology of ocean data buoy in China with and that in more advanced countries. Finally, the development trends of ocean data buoy and buoy monitoring network are expected.

Key words: ocean data buoy, buoy classification, theory and technology, buoy development, moored buoy arrays, development trend

中图分类号:

王军成, 厉运周. 我国海洋资料浮标技术的发展与应用[J]. 山东科学, 2019, 32(5): 1-20.

WANG Jun-cheng, LI Yun-zhou. Development and application of ocean data buoy technology in China[J]. Shandong Science, 2019, 32(5): 1-20.

参考文献 62

1	王军成. 海洋资料浮标原理与工程［M］. 北京: 海洋出版社,2013.
2	褚同金，曹恒永，王军成，等.中国海洋资料浮标［M］.北京:海洋出版社,2001.
3	王波, 李民, 刘世萱，等. 海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势［J］. 仪器仪表学报, 2014, 35(11): 2401-2414. doi: 10.19650/j.cnki.cjsi.2014.11.001
4	美国国家资料浮标中心（NDBC）.Classic Maps［EB/OL］. ［2019-06-30］.https://www.ndbc.noaa.gov/.
5	海洋观测计划（OOI）.OOI Updates［EB/OL］. ［2019-06-30］.https://oceanobservatories.org.
6	海洋学和海洋气象学联合技术委员会JCOMM［EB/OL］. ［2019-06-30］.https://www.jcomm.info.
7	PMEL.全球热带锚系浮标阵列［EB/OL］. ［2019-06-30］.https://www.pmel.noaa.gov/gtmba/.
8	资料浮标合作组(DBCP).Helping Meteorologists and Oceanographers Woredwide［EB/OL］. ［2019-06-30］.http://www.jcommops.org/dbcp/.
9	李颖虹, 王凡, 王东晓. 中国科学院近海海洋观测研究网络建设概况与展望［J］. 中国科学院院刊, 2008，23(3):274-279. doi: 10.3969/j.issn.1000-3045.2008.03.016
10	任建明, 陈永华, 刘长华. 中国近海海洋科学观测研究网络［J］. 科研信息化技术与应用, 2011, 2(5): 72-80.
11	国家海洋局.中国海洋灾害与减灾［J］.中国减灾,2000，10(4):16-20.
12	王锋.我国海洋灾害趋势及风险管理［J］.中国减灾,2013(3):20-21.
13	易晓蕾. 我国海洋资料浮标网的运行和发展［J］. 海洋技术, 1993, 12(4): 50-57.
14	董月娥，左书华.1989年以来我国海洋灾害类型、危害及特征分析［J］.海洋地质动态,2009,25(6):28-33. doi: 10.3969/j.issn.1009-2722.2009.06.006
15	陈洪全,张忍顺.我国的海洋灾害及其防治［J］.中学地理教学参考,2005(4):4-5.
16	许富祥.海洋浮标网对我国海洋预报的作用［J］.海洋开发,1987(4):31-33.
17	官晟, 张杰, 王岩峰,等. 拖曳式CTD用于校准卫星红外SST的技术优势分析及方案设计［J］. 海洋科学进展, 2004, 22(b10):146-151. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2004.z1.024
18	蒋兴伟, 宋清涛. 海洋卫星微波遥感技术发展现状与展望［J］. 科技导报, 2010, 28(3):105-111.
19	李民, 范秀涛, 刘世萱. 大型海洋环境监测浮标的研究与应用［J］. 中国科技成果, 2012, 13(8):15-17.
20	LIU Z H, XU J P, SUN C H, et al. An upper ocean response to TyphoonBolaven analyzed with Argo profiling floats［J］. Acta Oceanologica Sinica, 2014，33(11): 90-101. doi: 10.1007/s13131-014-0558-7
21	阮海林,杨燕明,牛富强,等. 基于Argo数据的吕宋海峡东部海域的会聚区特征分析［J］. 海洋学报, 2015,37(7): 78-84.
22	WU X F, LIU Z H, LIAO G H, et al. Variation of Indo-Pacific upper ocean heat content during 2001—2012 revealed by Argo［J］. Acta Oceanologica Sinica, 2015, 34(5): 29-38. doi: 10.1007/s13131-015-0664-1
23	杨跃忠，卢桂新，柯天存，等. 光学浮标控制系统硬件设计［J］. 热带海洋学报, 2010, 29(2): 7-11.
24	刘东彦, 张颖颖, 刘岩,等. 海洋核辐射现场监测装置研究及实验测试［J］. 海洋技术学报, 2016, 35(4):41-43.
25	赵淑江,吕宝强,王萍,等.海洋环境学［M］. 北京: 海洋出版社,2011.
26	李民, 刘世萱, 王波, 等. 海洋环境定点平台观测技术概述及发展态势分析［J］. 海洋技术学报, 2015, 34(3)：36-42.
27	刘世萱, 王孝坤, 牟长青. 新型波浪采集系统平台设计［J］. 海洋技术学报, 2004, 23(2):90-92.
28	徐克宝, 王军成, 陈广庆, 等. 用三维MEMS力学量传感器对涌浪微观形态测量的研究［J］. 传感技术学报, 2006,19(5):1509-1511.
29	万晓正, 范秀涛, 周伟,等. SH-1型组装式大型浮标的设计［J］. 山东科学, 2012，25(5)：58-62.
30	范秀涛, 邵萌, 孙金伟, 等. 大型海洋资料浮标的运动性能研究［J］. 海洋技术学报, 2014, 33(1):29-32.
31	赵进平,朱光文. 海洋监测仪器设备成果标准化［M］. 北京:海洋出版社,2004:8-28.
32	WANGJ , WANG Z , WANG Y , et al. Current situation and trend of marine data buoy and monitoring network technology of China［J］. Acta Oceanologica Sinica, 2016, 35(2):1-10.
33	李鹏，许啸春，潘灵芝. 东海海洋环境监测网浮标观测站布设及其科学意义［J］. 上海国土资源, 2014，35(1): 71-76. doi: 10.3969/j.issn.2095-1329.2014.01.017
34	刘喻道, 高郭平, 赵进平,等. 基于海气耦合浮标分析北欧海夏季海气热通量及其对ERA-Interim/OAFlux的评估［J］. 上海海洋大学学报, 2018，27(1):149-160. doi: 10.12024/jsou.20170502057
35	同济大学海洋科技中心海底观测组. 美国的两大海洋观测系统:OOI与IOOS［J］. 地球科学进展, 2011, 26(6):650-655. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2011.06.0650
36	王春谊, 李芝凤, 吴迪, 等. 美国海洋观测系统分析［J］. 海洋技术, 2012, 31(3)：90-92. doi: 10.3969/j.issn.1003-2029.2012.03.023
37	王乃敏. 美国研制一种监测浮标壳体运动的新装置［J］. 海洋技术, 1982(4):113.
38	王昭正. 进一步加强浮标的基础理论研究和实验工作［J］. 海洋技术学报, 1987(3):52-59.
39	BOUCHARD R H, TENG C C , HERVEY R V . Significant events reported by the NDBC stations during hurricane katrina［C］// OCEANS 2006. Boston, MA, USA： IEEE, 2006: 9431307. DOI: 10.1109/OCEANS.2006.306817.
40	张人禾，徐祥德.中国气候观测系统［M］.北京:气象出版社,2008.
41	姜晓轶, 潘德炉. 谈谈我国智慧海洋发展的建议［J］. 海洋信息, 2018, 235(1):1-6. doi: 10.19661/j.cnki.mi.2018.01.001
42	郭井学，孙波，李群，等. 极地海冰浮标的现状与应用综述［J］, 极地研究, 2011, 23(2): 149-157. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2011.00149.
43	GRABER H C, TERRAY E A, DONELAN M A, et al. ASIS-A new air-sea interaction spar buoy: Design and performance at sea［J］. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 2000，17(5): 708-720. doi: 10.1175/1520-0426(2000)0172.0.CO;2
44	KUANG X H, WANG Z Y, YANG C, et al. The design of the monitoring system based on marine environment buoy［J］. Advanced Materials Research， 2013,605/606/607: 1769-1771. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.605-607.1769
45	HAMILTON J M, FOWLER G, BEANLANDS B. Long-term monitoring with a moored wave-powered profiler［J］. Sea Technology, 1999, 40(9): 68-69.
46	KOLDING M S, SAGSTAD B. Cable-free automatic profiling buoy［J］. Sea Technology, 2013, 54(2): 10-12.
47	李墨, 李永军. 系缆式剖面测量平台的试验及分析. 海洋技术, 2008, 27(2): 1-4. doi: 10.3969/j.issn.1003-2029.2008.02.001
48	杜亮. 深海垂直剖面实时监测系统的设计与实现［J］. 现代电子技术, 2014,37(1): 107-109. doi: 10.3969/j.issn.1004-373X.2014.01.032
49	刘素花，龚德俊，徐永平，等. 海洋剖面要素测量系统波浪驱动自治的实现方法［J］. 仪器仪表学报, 2011，32(3): 603-609. doi: 10.19650/j.cnki.cjsi.2011.03.020
50	MORRISON A T, BILLINGS J D, DOHERTY K W. The mclane moored profiler: An autonomous platform for oceanographic measure- ments［C］// Oceans 2000 MTS/IEEE Conference and Exhibition. Providence, RI, USA: IEEE, 2000:35-358. doi: 10.1109/OCEANS.2000.881284
51	童明荣, 刘增宏, 孙朝辉,等. ARGO剖面浮标数据质量控制过程剖析［J］. 海洋技术学报, 2003, 22(4):79-84. doi: 10.3969/j.issn.1003-2029.2003.04.019
52	董翔. 基于东海区浮标观测站点流态的初步分析［D］. 青岛：中国海洋大学, 2014.
53	李涛, 张灿, 张帅弛,等. 基于兴趣度关联规则的海洋气象数据质控算法［J］. 现代电子技术, 2018, 41(22):146-150. doi: 10.16652/j.issn.1004-373x.2018.22.034
54	王军成. 气象水文海洋观测技术与仪器发展报告（2016）［M］. 北京:海洋出版社,2017.
55	陈朝晖, 吴立新. 物理海洋观测研究的进展与挑战［J］. 地球科学进展, 2013, 28(5)：542-551. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2013.05.0542
56	丁一汇, 李崇银. 南海季风爆发和演变及其与海洋的相互作用［M］. 北京：气象出版社, 1999.
57	胡婷婷, 申双和, 师春香，等. 20年时间序列海表温度数据集反演和评价［J］. 气象科技, 2012, 40(4):571-577.
58	杨跃忠, 孙兆华, 曹文熙,等. 海洋光学浮标的设计及应用试验［J］. 光谱学与光谱分析, 2009, 29(2):565-569. doi: 10.3969/j.issn.1671-6345.2012.04.011
59	BROWN S W, FLORA S J, FEINHOLZ M E, et al. The marine optical buoy (MOBY) radiometric calibration and uncertainty budget for ocean color satellite sensorvicarious calibration［J］. Proceedings of SPIE, 2007, 6744（13）: 67441M. DOI: 10.1117/12.737400.
60	戴洪磊, 牟乃夏, 王春玉, 等. 我国海洋浮标发展现状及趋势［J］. 气象水文海洋仪器, 2014, 31(2):118-121. doi: 10.19441/j.cnki.issn1006-009x.2014.02.031
61	蔡树群，张文静，王盛安. 海洋环境观测技术研究进展［J］. 热带海洋学报, 2007, 26(3): 76-81. doi: 10.3969/j.issn.1009-5470.2007.03.014
62	王娟娟. 海气通量的涡相关计算和参数化方法研究［D］. 青岛: 中国科学院海洋研究所，2013.

[1]	刘野，丁圆强，赵环宇，柴辉，赵强，徐宇柘，姜峰. 大型海洋资料浮标波浪能供电装置数值模拟研究[J]. 山东科学, 2017, 30(6): 6-14.
[2]	王华洁，孙金伟，邵萌，范秀涛. 频域内海洋资料浮标垂荡运动特性研究[J]. 山东科学, 2016, 29(6): 1-.
[3]	赵环宇，孙金伟，范秀涛，郭发东，张继明，柴辉. 海洋资料浮标波能供电装置数值模拟研究[J]. 山东科学, 2016, 29(6): 9-18.
[4]	王文彦，李文庆，王晓燕，王波. 数据压缩技术在海洋资料浮标通信系统中的应用[J]. 山东科学, 2015, 28(2): 1-5.
[5]	李文庆，付晓，王文彦，裴亮. 北斗二代卫星导航系统在海洋资料浮标监控与管理中的应用[J]. J4, 2012, 25(6): 21-26.
[6]	张元元，姜树明，魏志强，张建峰，许世杰. 基于步态的身份识别研究综述[J]. J4, 2012, 25(3): 113-118.
[7]	刘海丰，董大圣，张曙伟，范秀涛，程群，刘世萱，李民. 置于大型浮标内的水质参数长期测量系统的设计及应用[J]. J4, 2012, 25(2): 49-52.
[8]	张荣军, 律微波, 孟宪铎. 改性EVA热熔胶研究概况[J]. J4, 2010, 23(6): 96-98.