中国科学院东海海洋观测研究站

中国科学院海洋研究所 青岛 266071

中国科学院东海海洋观测研究站（以下简称“东海站”）始建于 2008 年，是中国科学院近海海洋观测研究网络骨干台站。2009 年 8 月，完成了首套直径 10 米海洋综合观测浮标系统的布放，并完成陆基站数据接收系统建设运行，正式开始实时数据观测。通过 10 多年的建设与发展，基本上形成在水平尺度上覆盖范围广阔的东海观测浮标阵列，在空间尺度上涵盖海洋大气、海洋表层、剖面水体和海底的全尺度观测体系；构建完成我国东海海域海洋科学研究领域重要的海洋综合研究与技术支撑平台。

1 台站定位

东海站致力于东海水文、海洋气象和环境要素的长期、连续、同步、实时监测，提供满足东海大生态系统对气候变异响应研究需求的长期观测数据，在精细时间尺度上记录极端天气过程和主要洋流对东海典型生境的作用。通过环境指数的建立和数据产品的开发，成为东海资源和环境科学研究的基础数据平台，陆架开阔的边缘海、复杂流系特征长期变化研究的开放平台；通过海洋观测技术的跟踪和研发，成为连续观测设备集成和应用的示范平台、海洋科学人才的培养基地和面向大众的科普基地。

2 研究成果与科学贡献

东海站的优势在于综合性海洋科学基础数据的长期积累、研究和海洋观测技术的研发。通过立足我国近海环境演变与生物资源可持续利用的理论创新与关键技术的综合交叉与系统集成，面向我国近海海洋生态文明建设、“透明海洋”计划等国家重大需求及物理海洋学、海洋生态学、海洋化学、海洋生物学等学科前沿，开展了系统的长序列定点连续实时观测、试验研究和科普示范，取得了一系列重要成果。2009 年以来，东海站及依托东海站数据进行的相关研究共发表研究论文 420 余篇，其中 SCI 期刊论文 110 余篇，出版专著 4 部，授权国家发明专利 30 余项。

（1）对台风的实时观测和对预报模式的修正。东海站在 2010——2018 年共观测到 28 个台风经过时的实时观测数据，这些数据是研究台风的重要实测资料，为台风路径的准确预报和预警起到了重要的校准、验证作用。中国科学院院士穆穆建立的条件非线性最优扰动（CNOP）台风目标观测框架系统，就是利用东海站观测的台风实时数据，比对校验，有效改善了台风路径预报的准确性。

（2）国内首套超大型三锚式浮标综合观测平台的研制和应用。三锚式浮标综合观测平台直径 15 米，是国内乃至国际上直径最大、观测参数最全、智能化程度最高的海上综合观测和试验平台。该平台的应用解决了我国近海获取实时、长期和连续的剖面水体数据的观测技术难点，为建立涵盖海洋大气、海洋表层、剖面水体和海底的全尺度观测体系弥补了关键一环，从而极大地提升了中国近海海洋观测研究网络的观测能力，为我国海洋科学基础研究、防灾减灾等提供更加丰富、完备的数据支撑。

（3）国内首创刚性剖面观测技术的研制和应用。该系统主要是利用大型海洋综合观测浮标在位生存能力强的优势，能够在无人值守条件下，通过智能判断实时海况信息，实现自主智能控制，对水面下一定深度水体的多项环境参数进行长期、连续、定点、实时观测。该观测系统目前是国内基于大型浮标载体的最先进观测技术手段的集成，通过在大浮标上的推广应用，可大幅提升我国近海浮标的观测能力。

（4）观测浮标技术功能深层开发。针对海洋观测浮标海上工作环境恶劣、离岸较远、单一通信方式不稳定等问题，以及有效保障浮标系统的长期安全稳定等问题，东海站技术人员研发出多种通信方式集成系统和实时可视化系统。该系统将 CDMA、GPRS 和“北斗”通信等多个通信模块进行集成管理，实现了浮标可智能选择信号最强通道，并实时地将唯一、完整的一组浮标数据发送回陆基接收站，从而大幅度减小了浮标功耗和数据缺失及多次重复发送的情况。结合实时可视化系统，可综合监控海洋观测浮标的运行状况以及过往船只和人类活动情况，还可以用来实时观察海洋污染、海上漂浮物等；同时，该系统对风暴潮、突发性污染事故等海洋环境灾害监测均具有非常重要的意义。

3 人才培养与队伍建设

东海站十分重视人才队伍建设，目前已形成了一支创新意识超前、科研能力强、观测技术过硬、研发实力雄厚、管理运维高效的团队。东海站科研技术人员共 41 人，其中科研人员 27 人，技术服务人员 14 人；科研人员的研究领域涵盖物理海洋、海洋生态、海洋化学等学科。近 5 年，东海站培养出站博士后 4 名，毕业博士生 14 名，毕业硕士生 16 名；现在在读博士生 5 名，在读硕士生 6 名。

4 科研能力与技术平台

（1）观测场与基础设施建设。东海站观测区域以舟山花鸟岛为中心，北至长江口，南至舟山外海，东至 124°E 的广阔海域，总观测面积约 2 000 平方公里。建设有 2 个陆基站，分别是青岛主体陆基站和上海临港陆基站。2个基站的主要功能是作为海上浮标现场维护的岸基支撑保障系统和数据接收的管理中心。

（2）观测体系与仪器设备。东海站观测体系由浮标综合观测系统、自动气象站和陆基支撑站等组成，形成集观测、汇总、整合、开放与共享为一体的信息平台。东海站拥有的观测设施有：1 套直径 15 米三锚式浮标综合观测平台、1 套自由伸缩式综合观测浮标、3 套直径 10 米的大型综合观测浮标、1 套直径 3 米的综合观测浮标、3 套船型观测浮标、3 套潮位浮标、4 套波浪浮标，以及 10 套岛基和陆基自动气象站观测系统。

（3）观测项目和数据积累。东海站以浮标综合观测项目为主，具体包括气象参数、水文参数、水质参数。其中气象参数主要包括风速风向、气温、气压、湿度、雨量、能见度等；水文参数主要包括波浪和流速流向；水质参数包括水温、盐度、叶绿素、浊度、溶解氧和 pH。东海站自 2009 年建设运行以来，各观测系统整体安全、稳定运行，持续保持有效的高质量数据产出。截至 2018 年底，浮标数据大约有 4 000 万条，数据量大小为 109.7 GB，累计连续观测时间达到 113 个月，目前是以科研应用为目标的中国东海长时间序列系统中各站点观测之最。

5 开放与交流

基于分布合理的浮标阵列、功能全面的观测设施、国内一流的先进观测手段、便利便捷的观测条件，东海站已成为我国东海环境要素数据积累和观测技术设备创新实践的重要基地。

（1）共建共享合作。东海站一直坚持开放共享、合作交流的宗旨，与国内外多所高校、海洋等相关业务单位和科研单位开展联网观测和交流合作。2012 年，先后与上海海洋气象台和浙江省舟山市气象局实现东海海域观测浮标实时资料共建共享，实现了共建、共享 3 套直径 10 米的大型综合观测浮标、1 套直径 3 米的综合观测浮标、3 套船型观测浮标、3 套潮位浮标、4 套波浪浮标以及 10 套岛基和陆基自动气象站观测系统，以最小的成本大幅拓展了东海站的观测范围和观测手段。

（2）数据开放共享。东海站观测系统获取的观测数据汇交至中国科学院海洋研究所数据中心，由数据中心向该所所有研究组以及国内相关海洋研究机构、高校进行开放共享。开放数据产品的范围包括：自有观测系统的实时观测数据、自容式垂直剖面观测浮标和座底式潜标系统定期采集的观测数据，以及合作单位共享的全部观测数据。

（3）平台资源开发共享。东海站大型观测浮标系统均可根据科研实际应用和科学需求，以及针对突发生态灾害等问题，为短期专项观测或研究提供适用、简易的海上试验平台。特别是三锚式浮标综合观测平台，具有绞车等动力装置，海上调查作业面大，各项试验条件齐全且安全可靠性强。

6 发展目标

（1）建立一个集观测与研究于一体的综合性东海浮标观测阵列，长期持续获取我国东海海域生态系统、生物资源和海洋环境的演变参数，成为东海海洋多维度、长时序基础数据资料的观测与展示平台。

（2）形成一个海洋观测设备创新与研发平台，尤其是着眼于我国近海海洋观测设施的开发与应用，以长期、稳定和获取高质量数据为要旨，成为我国自主研发海洋观测设施、设备和传感器的海上实验基地。

（3）通过东海站的浮标观测研究中国东海的长期变化规律，发现新的海洋现象，揭示和预测在自然与人类活动双重作用下东海生态环境、动力环境、水体环境的响应，增进对我国近海海洋生态系统和气候变化机制的理解，促进海洋生物资源的可持续利用，改善海洋公共安全和健康，降低海洋自然灾害和环境变化对人类的不良影响，从而推进我国东海海洋生态文明持续健康发展。