|
' X2 X F' G. U; F! \7 f
原标题：海洋技术重大突破！可随时自主加密观测！自然资源部海洋一所依托联合国“海洋十年”大科学计划成功研制出新一代海洋漂流浮标！ 2 R( z/ @' h' Z. _# h- d. g
+ G% C7 O" @3 P5 `
4 |, P1 z9 h X/ I1 Y0 A" Y9 g( d3 k) |6 H 新一代海洋漂流浮标 8 E) _/ {6 Y3 @: k5 s9 k9 Y
在联合国“海洋十年”海洋与气候无缝预测（OSF）大科学计划支持下，自然资源部第一海洋研究所（简称海洋一所）科研团队成功研制出低成本、高精度、智能型的新一代全球导航卫星系统（GNSS）海洋表层漂流浮标，为大幅提升海洋观测和监测能力提供了新的重大契机。2023年2月2日，这一海洋技术重大突破被刊登在联合国“海洋十年”官方网站。 . q9 D# z; \! \0 X5 X" V
OSF项目首席科学家、海洋一所乔方利研究员带领团队自主研制的新一代GNSS表层漂流浮标，利用GNSS卫星信号，可以精准获取浮标的空间位置、时间、波高、周期、波向、表层流速、表层流向、表层海洋温度、表层海洋盐度、大气水汽含量等10个参数。
: z6 X" ]$ ]1 [$ W7 A. U 这一成果得益于联合国“海洋十年”咨询委员会成员乔方利研究员团队多年的原创性研究。其研究表明，小尺度海浪通过调制上层海洋混合和海气通量，在大尺度海洋环流以及全球气候变化中扮演重要角色。因此，海浪观测不仅本身具有重要意义，其对大尺度海洋环流和全球气候变化精准预测也至关重要。 - ^% k4 `) F; _/ P
历史上，全球海洋观测发生过3次大的变革：一是1978年海洋水色卫星发射，首次实现了海洋大范围同步观测；二是20世纪八十年代开始建立热带海洋浮标阵，建成了全球热带大范围定点连续观测网，极大推进了厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的监测和预测能力；三是本世纪初发展起来的全球地转海洋学实时观测阵（Argo计划），目前全球约有4000个Argo浮标在海洋中运行观测，每10天观测一个剖面，以实现三维海洋的实时监测。Argo 计划也是由联合国教科文组织政府间海洋学委员会共同领导的全球海洋观测系统 (GOOS) 的重要组成部分。尽管全球无数科技工作者为海洋观测付出了巨大努力，也取得了一系列技术突破，然而，观测成本高昂仍然是海洋观测面临的瓶颈问题。
+ w9 P- N J" O! w 自2016年开始，通过海洋多学科深度合作，利用北斗、GPS、GLONASS、Galileo等GNSS卫星，该团队攻克了浮标硬件设计和数据处理系列关键技术，包括低成本GNSS单站实时在线高精度测速定位、波浪要素和水汽含量等多要素实时在线反演、波浪谱宽谱拓展捕获、融合北斗短报文通信的多要素编码回传与控制、低功耗高性能算法优化、浮标小型化随波性优化等，这些自主技术突破极大提高了海浪与大气水汽含量的反演精度，不但避免了精密差分定位的服务成本，而且大幅度降低了卫星通讯负担。
n7 t8 O. @0 N! y" p( k 截止目前，该团队已开展了十余次现场观测实验，并与目前通用的海洋经典观测设备进行了多次比对。结果显示，该浮标的观测精度与精密测浪设备如“波浪骑士”的差别仅厘米量级，但观测成本却大幅降低，新一代GNSS浮标的成本只有国际通用观测设备的10%。
" l0 I( o) w& {0 l, O 这一降低成本方面的技术创新尤为重要，因为成本阻碍了全球海洋观测系统的发展。尽管在过去半个世纪，人类已经取得了显著进展，但海洋观测仍然面临成本高昂和覆盖稀疏的挑战，直接影响了对海洋过程的科学认知，也限制了对海洋和气候的精准预测预报能力。 u7 X+ h; ]" ~) w$ b0 h S9 N
该团队研发了多个型号的GNSS浮标。基础型浮标为基本配置，可以同时获得以上10个参数；通过增加观测海面大气的风温湿压等参数，可以实现全球大范围海气通量的实时监测，并且在计算海气通量中能够考虑波浪的贡献，从而获得更准确的海气通量数据；通过增配温盐链，可测量上层海洋的温度和盐度结构，再结合人工智能技术则能精准捕获海洋内波；还可以增加测量水声，用于海洋哺乳动物的监测与海洋生态系统的保护等等。 : K+ f! z- t6 b, p' w* @& R' N
研发的新型GNSS浮标具有智能性，可以根据客观需求（比如大浪区、内波、海洋灾害等）随时自主加密观测。未来通过进一步技术攻关，还可能探测涡旋以及精密测量全球的潮位等，从而加强对全球沿海地区的保护。
: _3 l/ f9 Y. h 论文链接：
) m; h' T+ c& g& k4 ]+ a
' T4 g2 e _# n( U — END— 7 P! g% y& h/ Z' K2 L: F2 g+ Z1 w9 a1 U8 F
信息来源：自然资源部海洋一所。 * K+ Q/ x, t& ?) {) |+ b1 S" Z- T+ _
转载请注明信息来源及海洋知圈编排 $ y. C a0 ?! Z, k( o3 A
大家都在看 ( l. I. ]5 R& A% d# n4 Q/ L& w
# |1 Z/ s4 h) W$ C( M ► 戴民汉、周忠和院士重磅推荐！国内首套极地海洋科考绘本出版！四位一线科考队员倾力创作……
+ H0 |% R1 k& Y$ N ► 《海洋空间规划与海岸带管理》出版发行（刘大海、李彦平主编） 2 A1 M& I1 z9 F3 ~( G
► 《人工智能海洋学基础及应用》正式出版！
- O: P& q5 Y" o# ^, y" u9 l4 b Z ► 中科院海洋所李新正课题组组织编撰的《中国近海底栖动物分类体系》和《中国近海底栖动物常见种名录》出版发行！
/ b7 w# k" T% n4 q+ A ► 经国务院批准成立！自然资源部部长王广华担任“联合国海洋科学促进可持续发展十年”
" P; `7 m- v% I8 H1 \0 j% Q6 m 中国委员会主任，主持召开委员会成立会议并讲话
" L% C+ v4 Y; V: ?* s ► 自然资源部副部长，国家海洋局局长王宏：努力推动海洋强国建设取得新进展
4 l8 i" y$ N; Y& [ ► 王颖院士主编《数字南海》正式出版！
7 N0 U( c8 s* c% j# U) ` ►丁德文院士等编著！《中国近岸海洋生态学研究与管理》出版！ ! C4 [1 z- {' D) X* C
►《海洋数值模拟》正式出版！董昌明主编 + ~# \7 v- f& S
► 《渤海、黄海和东海沉积物类型图》出版！石学法等编著 5 ^2 Q) n3 {$ k
► 填补海洋气象学领域空白！《爆发性气旋》专著出版
' q) t7 I5 w5 N } ► 《黄河三角洲湿地碳循环与碳收支》专著出版
; y. [+ y. V; e; k ► 我国首部风暴潮数值预报专著《现代风暴潮预报技术及应用》
, i( \, t$ K' ^, l# B e6 j$ N! ~1 ?1 i* w ► 《海洋环境分析监测技术》中科院烟台海岸带所陈令新研究员等编著
" k& g6 v5 J* u9 ?3 P( M2 o 海
& S4 c5 T+ l! p4 h0 G& v& A4 { ►《国土空间规划陆海统筹理论与实践》正式出版！
& z Y5 F: ^. B( _) \ d" P 洋 ( \* a4 Y% u) g: j* Y
►《珊瑚礁科学概论》：珊瑚礁究竟有多重要？ $ U. S7 Y% U: ?6 m8 m! {
书
8 l. H: L1 n" l' }: i7 [ ►《现代海底热液活动》栾锡武研究员 著 , w2 m; F5 F- N% V; s
屋 , l& q, @) F- K1 i: e- `; r
►《海洋机器人科学与技术丛书》出版发行 ( B' F2 L! b3 O g8 @) o- Y$ _
' \- M' z: `, C5 j8 s8 M ► 我国第一部《海洋生物地球化学》研究生教材出版 , Q* y* ?6 s( e* H# N2 W
► 自然资源部海洋二所吴自银研究员等牵头撰写《High-Resolution Seafloor Survey and Applications》出版 & a" D, K% U+ s9 v: W& Z8 I
►《自主水下机器人》封锡盛院士等主编、徐会希高工等著
' h+ d, T# w" F, S' V ►《渤黄东海生源要素的生物地球化学》 中科院海洋所宋金明研究员等编撰
; d- N, u/ F# w' K. o$ R5 O$ t8 { ► 《海洋和海岸环境塑料污染与治理》 骆永明等编著
1 k& K' K" [8 k0 f- b2 i% h ►《恢复生态学》：湿地生态系统的功益及退化湿地生态恢复的技术方法 5 G' A- B6 [0 K+ L( I7 b: p
►《地球系统与演变》 白令海道开启和和北冰洋的演变 （附注：北冰洋大洋钻探 ）| 汪品先院士：为地球系统科学正本清源
2 m3 u; _0 k# p' ~5 H* B, l ► 《黄河三角洲湿地生境演变遥感监测》出版
# P3 W, ]$ r% i 海洋知圈
7 t$ ?0 \2 d% I8 z 知晓海洋 | 探知海洋 $ }& G% J( t8 V* S7 s" k- n
宣传海洋 | 服务海洋
; @% A7 i% a# j8 d: J0 L 如您喜欢，请“点赞”并点亮“ 在看” | 
