高科技浮標實現精準海洋環境監測

新京報訊（記者張建林）2月6日，記者從自然資源部**海洋研究所（以下簡稱“海洋一所”）獲悉，在聯合國“海洋十年”海洋與氣候無縫預測（OSF）大科學計劃支持下，該所科研團隊成功研制出低成本、高精度、智能型的新一代全球導航衛星系統（GNSS）海洋表層漂流浮標，為大幅提升海洋觀測和監測能力提供了新的重大契機。

據介紹，OSF項目首席科學家、海洋一所喬方利研究員帶領團隊自主研制的新一代GNSS表層漂流浮標，利用GNSS衛星信號，可以精準獲取浮標的空間位置、時間、波高、周期、波向、表層流速、表層流向、表層海洋溫度、表層海洋鹽度、大氣水汽含量等10個參數。

新一代全球導航衛星系統（GNSS）海洋表層漂流浮標。自然資源部**海洋研究所供圖

海洋一所表示，這一成果得益于聯合國“海洋十年”咨詢委員會成員——喬方利研究員團隊多年的原創性研究。其研究表明，小尺度海浪通過調制上層海洋混合和海氣通量，在大尺度海洋環流以及全球氣候變化中扮演著重要角色。因此，海浪觀測不僅本身具有重要意義，其對大尺度海洋環流和全球氣候變化精準預測也至關重要。

自2016年開始，通過海洋多學科深度合作，利用北斗、GPS、GLONASS、Galileo等GNSS衛星，該團隊攻克了浮標硬件設計和數據處理系列關鍵技術，包括低成本GNSS單站實時在線高精度測速定位、波浪要素和水汽含量等多要素實時在線反演、波浪譜寬譜拓展捕獲、融合北斗短報文通信的多要素編碼回傳與控制、低功耗高性能算法優化、浮標小型化隨波性優化等，這些自主技術突破極大提高了海浪與大氣水汽含量的反演精度，不但避免了精密差分定位的服務成本，而且大幅度降低了衛星通訊負擔。

截至目前，該團隊已開展了十余次現場觀測實驗，并與目前通用的海洋經典觀測設備進行了多次比對。結果顯示，該浮標的觀測精度與精密測浪設備如“波浪騎士”的差別僅厘米量級，但觀測成本卻大幅降低，新一代GNSS浮標的成本只有國際通用觀測設備的10%。

據介紹，該團隊研發了多個型號的GNSS浮標。基礎型浮標為基本配置，可以同時獲得上述10個參數；通過增加觀測海面大氣的風溫濕壓等參數，可以實現全球大范圍海氣通量的實時監測，并且在計算海氣通量中能夠考慮波浪的貢獻，從而獲得更準確的海氣通量數據；通過增配溫鹽鏈，可測量上層海洋的溫度和鹽度結構，再結合人工智能技術則能精準捕獲海洋內波；還可以測量水聲，用于海洋哺乳動物的監測與海洋生態系統的保護等。

海洋一所表示，研發的新型GNSS浮標具有智能性，可以根據客觀需求（比如大浪區、內波、海洋災害等）隨時自主加密觀測。未來通過進一步技術攻關，還可能探測渦旋以及精密測量全球的潮位等，從而加強對全球沿海地區的保護。

編輯 陳靜

校對 李立軍