“赤潮863”专项研究成果：赤潮立体监测系统

　　赤潮(red tide)，也称红潮，通常是指一些海洋微藻、原生动物或细菌在水体中过度繁殖或聚集而令海水变色的现象。习惯上将水体中藻类达到一定密度后的藻华现象称为赤潮，相当多的赤潮是无害的，它们自生自灭；然而，近年来能产生毒素和其他有害影响的赤潮频繁发生，规模不断扩大，造成了巨大的经济损失并危害人类生存环境。从我国每年赤潮灾害发生的频次和造成的数十亿经济损失来看，赤潮是仅次于风暴潮的第二大海洋灾害。

　　随着全球气候变化，近年来，我国海洋灾害强度呈上升趋势，灾害脆弱性呈增大趋势，海洋经济损失呈增加趋势，这些都使我国的海洋防灾减灾工作面临新的挑战。海洋赤潮是我国主要的海洋灾害之一。21 世纪以来，我国近岸海域环境日益恶化，赤潮灾害日益频繁，2001～2010 年，我国近海共发生赤潮灾害861 起，平均每年78 起，且呈现逐步上升的趋势。我国目前仍处在赤潮频发期。赤潮灾害一旦发生，难以治理，对生态系统和人类生产生活影响极大。

　　近年来，我国海洋赤潮呈现发生时间早、全年时间跨度长和灾害持续时间长的特点，其中重大(面积超过3 000 km)和有毒赤潮发生频率不断增加。在区域分布上，东海海域赤潮发生的次数明显高于渤海、黄海和南海海域。大规模海洋赤潮的发生加剧了我国近岸生态系统的退化，给沿海水产养殖业和旅游业带来了巨大损失。

　　海洋赤潮的监测、预测预警、损失评估和减灾防灾工作长期以来受到了党中央和国务院领导的高度重视。2001 年，为落实时任国务院副总理温家宝同志关于赤潮减灾防灾工作的指示精神，国家海洋局在财政部的支持下，选择我国沿海19 个重点海水增养殖区建立了赤潮监控区，并组织沿海各级海洋监测技术机构在赤潮高发时段开展了包括海水水质、沉积环境和赤潮生物在内的高时空频率的监测。监控区所在的省、市人民政府根据减灾防灾工作的要求制定了《赤潮减灾防灾应急预案》。赤潮监控区的建立和监测工作的业务化运行，有效地提高了监控区内赤潮的发现率，及时掌握赤潮灾害的性质，为沿海地方政府实施《赤潮减灾防灾应急预案》提供了重要的决策信息。

　　国家在重视赤潮灾害的减灾防灾工作的同时，十分重视赤潮监测和预测等高技术的研发。“九五”“十五”期间，在科技部和国家自然科学基金委员会的支持下，通过国家基础研究计划(973 计划)、科技攻关计划(科技支撑计划)、国家高技术研究发展计划(863 计划)和国家自然科学基金重点项目的资助，先后开展了赤潮灾害遥感监测、赤潮灾害损失评估技术研究，建立了系列赤潮灾害监测与预警报模式，重点开发了赤潮短期数值预报、统计预报模型和有毒赤潮诊断技术，赤潮发生率预报精度已达30％。但是，“九五”“十五”期间所建立的预报模式与精度没有得到长期、稳定、持续的系统监测数据的验证。

　　从国家和地方两个层面来看，当前的海洋减灾防灾工作面临监测、评估、预报、管理四方面的技术瓶颈，急迫要求发展海洋实时立体监测技术，建设由立体实时监测系统、预警评估系统以及运行监控服务系统构成的重大海洋灾害实时监测与预警系统，提供海上现场实时监测能力，综合提高政府对海洋灾害的应急响应决策能力。同时，我国也急需发展海洋监测高新技术设备，增强海洋综合创新能力，为建设创新型国家目标作出贡献。

　　从现有的海洋赤潮监测业务化体系来看，难以满足各级政府对海洋灾害应急响应的工作要求，减灾防灾效率不高：一是缺乏实时监测手段，无法形成实时、连续、长期、全天候、全时段的立体监测系统，缺乏长序列的监测数据积累；二是没有实质性突破预警报技术，尚停留于单项预报模式，未建立综合性的灾前风险评估、灾中预警报、灾后损失评估的应急服务体系；三是数据处理手段单一，缺乏对海量多源监测数据的综合处理能力，导致信息产品种类贫乏；四是未建立一个专门针对赤潮监测的海上试验平台，难以顺利实现将863 计划资助研制的众多与赤潮相关的仪器设备进入现有赤潮监测业务化运行体系，从而为赤潮应急处置提供有效的决策依据。

　　因此，开展赤潮立体监测预报技术研究与系统集成应用十分必要，及时建立持续稳定运行的业务化应用示范系统，才能获取大量实时的、连续的赤潮监测数据，改善、提高现有的赤潮监测与预警报能力，从而逐步实现对近岸海域大规模海洋赤潮的实时监测与预警，为沿海各级政府的赤潮减灾防灾工作提供基础资料和信息服务。为此，国家在“九五”“十五”一系列重大研究的基础上，启动了国家高技术研究发展计划——重大海洋赤潮灾害实时监测与预警系统研发(以下简称“赤潮863”)，通过改进与定型863 计划研制的赤潮监测技术与仪器设备，建设赤潮立体监测技术海上试验平台，组建立体监测网络，切实增强沿海地方政府对赤潮灾害的应急处置能力，为我国其他海域的赤潮灾害实时监测与预警提供示范。

　　▲ 赤潮监测与预警系统各种集成的相互关系

　　为更好地服务于海洋环境监测、减灾防灾、海洋管理和科学研究，国家海洋局东海环境监测中心联合其他相关研究单位对“赤潮863”专项的研究成果进行系统梳理，撰写《赤潮立体监测系统》专著。

　　“十一五”“十二五”期间由国家海洋局东海分局刘刻福局长任项目协调人、国家海洋局东海环境监测中心徐韧主任作为“863”技术牵头人，联合国内优秀科研团队承担起了“重大海洋赤潮灾害实时监测与预警系统研发”的重任。他们不辞劳苦，勤奋钻研，实践在第一线，创新集成了基岸、船测、浮标、卫星和志愿者的监测平台，集成了实时、准实时和历史的气象、水文和遥感各类数据，集成了发生赤潮条件预报模型、遥感赤潮跟踪预报模型、扩散漂移和赤潮生态动力学等多种预报模型，同时发展了赤潮灾害损害评估模型。创新性的集成和新思路的应用大大提升了我国实时监测赤潮和准确预报赤潮的水平，使赤潮预警预报上了一个新台阶。在赤潮监测与预警报取得长足进展的同时，可喜的是，今天我们有幸看到《赤潮立体监测系统》这本专著，这是他们将点滴辛勤的汗水洒在赤潮监测与预警报平台建设以及在国家赤潮监控区建设的累累成果上孕育出的一朵奇葩，可喜可贺。

　　该书基于多年国家“863”计划课题等科研项目的成果积累，著者集众贤之能，承实践之上，总结经验，挥笔习书，探系统设计新思路，讲集成技术，摆应用实例，是一本内容丰富，集系统性与实用性于一体的佳作。该书出版为从事海洋环境监测、海洋防灾减灾、海洋管理和海洋决策的工作者提供重要参考，同时也是海洋环境与海洋信息专业的本科生和研究生的一本实用参考书。

　　中国工程院院士

　　2016 年10 月

　　本文摘编自《赤潮立体监测系统》（徐韧等著. 北京：科学出版社，2019. 5）一书“前言”“序”，有删减，标题为编者所加。

　　ISBN 978-7-03-054310-3

　　责任编辑：彭胜潮 白 丹

　　为解决赤潮立体监测系统建设的关键问题，增强沿海海域的赤潮监测和应急能力，国家在“九五”“十五”一系列重大研究的基础上，启动了国家高技术研究发展计划——重大海洋赤潮灾害实时监测与预警系统（以下简称“赤潮863”），通过改进与集成赤潮监测技术与仪器设备，建设赤潮立体监测技术海上试验平台，组建立体监测网络。本书对“赤潮863专项”的研究成果进行全面梳理，系统介绍赤潮立体监测系统的设计理念、组织构架、关键技术与主要研究成果，为促进我国赤潮研究，有效监测和防治赤潮灾害提供技术支撑。

　　（本文编辑：刘四旦）