1月15日，由我所聯(lián)合青島蔚海明祥有限公司合作完成的“‘精衛(wèi)’北斗多參數(shù)浮標(biāo)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及重大工程應(yīng)用”成果評價(jià)會(huì)在青島召開。會(huì)議由中國海洋學(xué)會(huì)和中國測繪學(xué)會(huì)組織召開，6位院士和9位同行專家組成了高層級評價(jià)委員會(huì)，其中中國科學(xué)院陳大可院士擔(dān)任組長、中國工程院蔣興偉院士擔(dān)任副組長。會(huì)上，我所副所長徐興永代表研制單位介紹了成果總體情況，喬方利研究員代表項(xiàng)目組就需求分析與發(fā)展現(xiàn)狀、總體設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)、測試驗(yàn)證與性能評估、推廣應(yīng)用與未來計(jì)劃等四個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)匯報(bào)。專家評審一致認(rèn)為，該成果實(shí)現(xiàn)了系列原始創(chuàng)新，整體技術(shù)處于國際先進(jìn)水平，為全球海洋觀測提供了全的低成本、高精度解決方案。

 我所喬方利研究員在評價(jià)會(huì)上代表項(xiàng)目組進(jìn)行匯報(bào)

 全球海洋觀測的“卡點(diǎn)”

 海洋現(xiàn)場觀測是海上航行安全、海洋與氣候防災(zāi)減災(zāi)和全球海洋治理的重要數(shù)據(jù)支撐。自1872年英國“挑戰(zhàn)者”號環(huán)球海洋觀測以來，科考船和近海臺站/浮標(biāo)成為海洋觀測的主流手段。之后海洋觀測經(jīng)歷過3次重大突破和發(fā)展，一是1978年美國海洋水色衛(wèi)星上天，海洋觀測從單點(diǎn)擴(kuò)展到衛(wèi)星覆蓋的全球海洋觀測，但衛(wèi)星遙感的不足是僅能觀測海洋表層，且精度受限；二是1985年啟動(dòng)的“熱帶海洋和全球大氣”國際大科學(xué)計(jì)劃（TOGA），建立了業(yè)務(wù)化運(yùn)行至今的熱帶海洋浮標(biāo)陣列（TAO/TRITON）；三是本世紀(jì)初美國引領(lǐng)發(fā)起了全球“地轉(zhuǎn)海洋學(xué)實(shí)時(shí)觀測陣”觀測計(jì)劃（ARGO），雖然全球有近4000個(gè)ARGO浮標(biāo)業(yè)務(wù)化運(yùn)行，但受電池能力限制，通常設(shè)定每10天觀測一次0-2000米的垂向剖面，即相當(dāng)于每天全球海洋僅有大約400個(gè)觀測點(diǎn)。全球海洋觀測雖然經(jīng)歷了3次重大突破和發(fā)展，但深遠(yuǎn)?，F(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)仍嚴(yán)重匱乏，主要受限于3個(gè)方面：觀測成本高昂且難以實(shí)現(xiàn)大面積覆蓋觀測、多參數(shù)難以精準(zhǔn)同步獲取、包含海浪影響在內(nèi)的海氣通量參數(shù)直接觀測技術(shù)長期缺失。

 “精衛(wèi)”北斗多參數(shù)浮標(biāo)的自主創(chuàng)新路徑

 針對目前全球海洋觀測的“卡點(diǎn)”，我所“精衛(wèi)”北斗多參數(shù)浮標(biāo)研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)15年多學(xué)科深度交叉融合的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)，摒棄了國內(nèi)外一直沿用的多傳感器疊加的研發(fā)思路，通過自主設(shè)計(jì)算法，充分利用挖掘“北斗”等GNSS衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了憑借單個(gè)浮標(biāo)即可同步精準(zhǔn)提取海浪、水位、海洋表層流、大氣水汽含量等關(guān)鍵海氣與氣候要素。我所研發(fā)團(tuán)隊(duì)依托設(shè)計(jì)理念與算法的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了該浮標(biāo)傳感器的高效復(fù)用，解決了海洋觀測費(fèi)用高昂、多參數(shù)難以精準(zhǔn)同步獲取、海浪影響在內(nèi)的海氣通量參數(shù)難以觀測這3個(gè)“卡脖子”技術(shù)難題。

“精衛(wèi)”浮標(biāo)：從全球觀測數(shù)據(jù)到預(yù)報(bào)應(yīng)用的中國方案

 “精衛(wèi)”北斗多參數(shù)浮標(biāo)的研制為全球深遠(yuǎn)海觀測提出解決方案。當(dāng)前，除海洋遙感外，我國在深遠(yuǎn)海實(shí)際觀測數(shù)據(jù)量僅占全球約2%，且核心設(shè)備長期依賴進(jìn)口，加劇了我國海洋觀測的成本負(fù)擔(dān)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)立足加快海洋強(qiáng)國建設(shè)的重大需求，積極響應(yīng)深度參與全球海洋治理的發(fā)展倡議，自主研發(fā)的“精衛(wèi)”北斗多參數(shù)浮標(biāo)憑借成本低廉、可多要素測量、易于布放等特性，讓全球深遠(yuǎn)海多要素、大范圍的同步觀測成為現(xiàn)實(shí)。

 “精衛(wèi)”北斗多參數(shù)浮標(biāo)的研制立項(xiàng)也緊扣應(yīng)用需求。提升預(yù)報(bào)能力是海洋觀測的核心應(yīng)用方向之一，而海氣通量參數(shù)則是影響預(yù)報(bào)精度的關(guān)鍵要素。以往國內(nèi)外均將海浪、潮汐潮流、海洋環(huán)流等要素分立研究，并據(jù)此發(fā)展出不同類型模式。我所在國際上原創(chuàng)提出浪致混合理論，還在此基礎(chǔ)上構(gòu)建浪-潮-流耦合模式，大幅提升了海洋、臺風(fēng)和氣候的模擬與預(yù)報(bào)能力；但因缺乏浪-潮-流同步觀測數(shù)據(jù)，該耦合模式的預(yù)報(bào)能力仍存在提升空間。“精衛(wèi)” 北斗多參數(shù)浮標(biāo)可同步獲取海浪、水位、海流的觀測數(shù)據(jù)，不僅突破了含海浪影響的海氣通量參數(shù)直接觀測技術(shù)的長期瓶頸，更為我國原創(chuàng)的海洋耦合模式發(fā)展提供了數(shù)據(jù)支撐，有效提升全球海洋、臺風(fēng)和氣候的模擬與預(yù)報(bào)能力，對全球防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。

 目前，該浮標(biāo)已通過了反復(fù)對比驗(yàn)證和第三方測試，進(jìn)入量產(chǎn)階段，并在國內(nèi)外多海域投入應(yīng)用，標(biāo)志著我國在引領(lǐng)以低成本、智能化、多參數(shù)和高密度覆蓋為特點(diǎn)的海洋觀測中，邁出了關(guān)鍵一步，有望引領(lǐng)國際第四次海洋觀測變革。

 “精衛(wèi)”北斗多參數(shù)浮標(biāo)已在中國近海和大洋中實(shí)踐應(yīng)用

“精衛(wèi)”北斗多參數(shù)浮標(biāo)已投入量產(chǎn)階段