海洋环境的变化篇1
我国海洋环境问题及指标体系研究进展
海洋经济的涵义包括两个方面：一是以海洋空间为活动场所的经济活动；二是以海洋资源的利用为对象的经济活动。按照海洋与经济活动的关联程度不同，海洋经济可以分为三个层面：（1）狭义的海洋经济，是指包括开发和利用海洋的丰富资源、海洋的广袤水体以及海洋的广阔空间的经济活动的总称；（2）广义的海洋经济，是狭义海洋经济的延伸，指为开发和利用海洋而产生的相关产业；（3）泛义的海洋经济，不仅包括上述两个层面，还包括海岛陆域的经济活动（海岛经济）、海岸带的陆域经济活动和河海体系中的内河经济（沿海经济）。
（一）海洋环境问题
关于海洋环境问题的研究，我国经历了起步阶段、初步形成阶段和逐步完善阶段。
1．起步阶段。改革开放后，经济快速发展，海洋生态环境也遭受到了严重破坏。一方面，陆地的农业和工业生产排放出大量的污染物，尤其是工业废水的处理手段还非常欠缺，直接排放到海洋中，给海洋造成严重污染；另一方面，海水养殖、海洋石油开采等形成的污染，造成海水水质恶化，近海生物资源受到严重破坏。为此，海洋的环境保护问题引起了我国海洋管理部门和学者们的广泛关注。此时关于海洋环境保护问题的研究主要集中在：全球海平面上升的影响、海洋环境污染的来源和治理措施、海洋环境保护和评估、海洋自然保护区建设等方面。如孟伟和张淑珍以水环境中的深圳湾为例，提出了开发海洋物理环境容量的意义，指出有机污染物（主要指CoD）的物理环境容量主要受海域水动力条件的制约［2］；倪轩认为，世界各国沿岸海域遭受日益严重的污染，最主要的原因是沿海工业和海洋事业的发展带来的海洋污染物的增多，这不仅使得海洋的自净能力几乎丧失，给海洋生物资源带来巨大灾难，而且更严重的是人类的健康也面临极大威胁［3］。
2．初步形成阶段。由于海洋环境问题日益严重，海洋环境的研究成果显著增多，主要的研究方向有：渔业环境污染治理和保护、海平面变化及影响、海洋灾害的危害和防治、海洋环境保护和治理对策、海洋自然保护区建设等。研究成果包括：巴登在分析海洋领域研究方法的基础上，评述了海洋污染的现状和未来走势，运用生物地球化学行为和生态毒理学方法研究了海洋污染问题［4］（p45－103）；陈亚瞿认为，渔业的发展受到了我国经济快速发展所带来的污染物排放加剧的危害，造成很多江、河、湖、海的渔业水域遭污染，对人类健康造成巨大威胁［5］；王伟洁和吴长江认为，山东省渔业资源丰富，品种繁多，但是由于污染源的大量增加，渔业发展的水域环境质量显著下降，渔业生态环境污染严重，渔业生产受到了挑战［6］；国家海洋局海洋发展战略研究所的杜碧兰等提出了海平面上升的恶果，认为如果海平面上升30厘米，长江三角洲及江苏和浙江沿岸大概5万多平方公里土地将被淹没［7］（p5－20）；翁盛深以汕头作为研究对象，提出了要充分利用海洋资源，实施可持续发展战略，不断加大对海洋资源和海洋环境的保护力度［8］。
3．逐步完善阶段。21世纪以来，随着环境问题的日益严峻，海洋生态环境问题受到了学者们的更广泛关注，主要的研究领域有：海洋环境监测、海洋环境质量评价、海洋可持续发展的环境对策、海洋生物多样性保护、海洋特殊生物品种及区域的分类保护。主要研究成果有：王斌提出了我国海洋及海岸生物多样性保护的重要性，肯定了国家相关部门在管理国家海洋事务、监督海洋环境保护方面做出的重要工作［9］；徐祥民和马英杰认为，海洋特殊区域是海洋环境和资源保护的一个重要方面，包括海洋自然保护区、海洋特别保护区、渔业水域、重点海域、海滨风景名胜区、海洋生态示范区等，并建立了一整套海洋特殊区域的保护体系，对特殊海域进行分类、集中整治和保护［10］；韩永伟、高吉喜等以珠江三角洲为研究对象，在分析其生态环境的脆弱性和敏感性的过程中，提出了合理开发和利用海洋资源、改变珠江三角洲生态环境恶化现状、保护渔业资源和濒危珍稀野生动植物的具体措施［11］；高振会提出在未来的海洋经济发展中，海洋技术和海洋环境监测工作的重要性［12］；王美珍以环杭州湾为研究对象，认为环杭州湾产业带的发展对海洋环境的影响非常大，应该抓住环杭州湾沿海经济发展的机遇，进行可持续的海洋经济发展［13］。
（二）海洋经济的环境评价指标体系
对海洋经济的环境评价方面的定量分析成为了学术研究的热点。在这些研究中，主要采用的方法是海洋经济可持续发展指标体系评价，其中有代表性的研究有：陈可文在《中国海洋经济学》一书中建立了海洋经济的评价指标体系。该体系包括3个子系统：经济子系统、社会子系统和资源环境子系统。其中，关注海洋经济的资源环境的发展是该指标体系研究的重要内容，其资源环境系统包含的变量有：自然资源存量、海洋污染排放、海洋污染带来的损失、海洋灾害带来的损失等指标［14］（p59－138）。张德贤等在《海洋经济可持续发展理论研究》中建立了海洋经济的指标体系。该指标体系包括5个子系统：海洋经济子系统、海洋资源子系统、海洋环境子系统、海洋可持续发展能力子系统、社会发展子系统。其中，海洋资源与环境子系统主要包括海洋生物多样性、工业污水达标排放率、海洋污染面积比重、海岸倾倒数量等指标［15］（p12－60）。韩增林和刘桂春在《海洋经济可持续发展的定量分析》中建立了海洋经济评价指标体系。该体系包含4个子系统，分别为海洋资源承载能力、海洋资源发展能力、海洋环境承载力和保护能力以及智力支持系统。该指标体系采用主成分分析法和层次分析法建立模型，共包括5个层次共48个指标。其中，海洋环境承载力和保护能力子系统包括的指标变量为：单位海域面积废水排放强度、单位海域面积固体废弃物倾倒强度、滨海海域的水质质量指数、赤潮发生的年频率、海域内年原油泄漏量、海洋环境灾害造成的直接经济损失、海洋水体环境质量标准、海洋水体污染物背景值、人均海洋环保费用、海域污染治理投资占GDp比例、入海废水排放达标率、海洋环境保护法规数目、省级以上海洋保护区数目等［16］。
冯晓波等在《沿海地区海洋经济可持续发展能力实证研究》一文中建立的指标体系包含4个子系统：海洋产业发展能力、海洋科技综合能力、海洋资源利用能力和海洋环境承载保护能力。该体系共包括4层16个指标，其中重点考虑了海洋环境承载力对海洋经济发展的制约，海洋环境承载保护能力包括的指标变量有：工业废水处理、工业固体废弃物处理、海洋自然保护区个数、滨海观测台站等指标［17］。狄乾斌和韩增林在《海洋经济可持续发展评价指标体系探讨》一文中建立了包含海洋资源环境子系统、海洋经济子系统和社会发展子系统的指标体系。其中海洋资源环境子系统中包括资源总量、环境污染和环境治理三个方面；海洋经济子系统中包括经济增长和经济质量两个方面；社会发展子系统中包括人口增长、生活质量、科技潜力三个方面。该指标体系共包括28个指标［18］。从目前的研究情况看，关于海洋经济可持续发展指标体系的研究处于起步阶段，而针对海洋经济与环境的协调发展问题，建立海洋经济的环境评价指标体系的研究还有待深化。因此，本文将充分吸收已有的研究成果，并改进目前研究的不足，建立一套我国海洋经济的环境评价指标体系。希望通过该体系的设计，使该指标体系具有实用性、科学性和可操作性，并能够具体用于指导我国海洋经济的环境改善，用于政府在海洋经济发展方面的环境政策制定和实施。
我国海洋经济环境评价指标体系的建立
环境污染与海洋经济的发展之间存在紧密的联系。忽视环境保护的过快海洋经济增长，必然会带来高污染和高消耗的粗放型经济增长问题，这样不仅会大大削弱我国海洋经济的中长期可持续发展能力，还将面临不断加大的经济和社会风险。海洋经济增长不应该以牺牲资源和环境为代价，必须在海洋资源与环境可承受的范围与约束下进行，即海洋经济发展与环境保护密不可分。本文将海洋生态环境因素作为衡量海洋经济可持续发展水平的重要标志，建立我国海洋经济环境评价指标体系。海洋经济环境评价指标体系的层次结构由目标层、因素层和指标层组成，共包含4个因素层和18个指标，具体的指标见表1。
海洋经济环境评价指标体系的目标层t由4个因素层组成，分别为：海洋污染程度（e1）、海洋环境治理（e2）、海洋经济损失（e3）、海洋可持续发展能力（e4）。海洋污染程度因素层描述的是海洋受到的各种污染和侵蚀，包含8个指标，分别为：（1）海洋污染面积比重i1，考察海洋受污染的面积占整个海洋面积的比重；（2）海洋主要污染的超标程度i2，考察海洋受污染程度的严重性；（3）水质质量指数i3，考察海洋海水的水质情况；（4）单位海域面积废水排放量i4，考察废水这种主要海洋污染物的单位面积的排放量；（5）工业污水未达标排放率i5，考察排放的工业废水的污染强度；（6）单位海域面积固体废弃物倾倒量i6，考察固体废弃物这种海洋污染物的单位面积的排放量；（7）海洋生物多样性i7，考察海洋中生物的品种多少，是否受到了污染；（8）海岸侵蚀比重i8，即海岸侵蚀的面积占总海岸面积的比重，考察海岸作为不可再生资源而遭受的破坏程度。
海洋环境治理因素层描述的是人们在改善海洋环境和治理环境污染方面做的努力，包含4个指标，分别为：（1）单位海域面积污染治理费i9，考察单位面积的用于治理污染的经济投入；（2）污水处理率i10，考察废水作为主要污染源在排放之前的无害化处理比例；（3）污染治理投资占GDp比重i11，考察用于海洋污染处理的投资在GDp中所占的份额；（4）减灾防灾投入i12，考察为避免和防治海洋灾害而投入的成本。海洋经济损失因素层描述的是由于海洋环境的恶化导致的海洋面临的直接的或间接的成本损失，包含2个指标，分别为：（1）海洋污染直接损失i13，考察海洋污染带来的直接经济损失；（2）海洋环境灾害损失i14，考察由于海洋生态破坏而导致的海洋灾害所带来的经济损失。海洋可持续发展能力因素层描述的是海洋经济在后续发展中可能的能力大小，包含4个指标，分别为：（1）人均海洋环保费用i15，考察用于海洋环境保护费用的人均值，反映未来环保发展的经济支持；（2）海洋科研人员占海洋从业人员比重i16，考察致力于海洋环境保护科技研发的研发人员的多少，反映未来在研发上有多少人力资源可以利用；（3）海洋科研支出占GDp比重i17，考察致力于海洋环境保护科技研发的支出比重，反映未来科技经费的投入；（4）公众的海洋环保意识i18，考察公众对于海洋环境保护的认识。
评价方法选择
在学者们对于指标体系的研究中，较常见的评价方法有多种，包括投入产出法、模糊评价法、层次分析法、专家咨询法等。由于本文构建的海洋经济环境评价指标体系是一个包含多层次的多指标综合模型，其评价方法的选择必须具有实用性、可操作性和简便性，因此，本文采用层次分析法对指标体系进行评价。层次分析法（the analytic hierarchy pricess，aHp）于20世纪70年代提出后，在经济决策等领域得到广泛应用。该方法由美国匹兹堡大学的萨第（Saaty）教授提出，它是一种“无结构决策问题的建模”，对于海洋经济环境评价指标体系的评价具有可行性。本文采取指标处理、指数权重赋值及海洋经济环境评价指数计算三个步骤来完成海洋经济环境评价指标体系的评价过程。1．指标处理。由于本文构建的指标体系中的18个具体指标具有量纲不同的特点，所以必须经过指标的标准化处理之后，变换成无量纲的指数化数值，再进行计算和加总，即无量纲化处理。本文采取阈值法作为无量纲化处理的方法。2．指标权重赋值。指标权重赋值是层次分析法运用的核心，也是影响一个指标体系的合理性和科学性的最重要步骤。运用层次分析法计算海洋经济环境评价指标体系的权重，首先需要将每个层次的各个因素进行比较和赋值，构造模型各层的相对重要度判断矩阵。
海洋环境的变化篇2
关键词：海洋浮标 海洋生态系统健康 动态监测 海洋管理
中图分类号：tp27
文献标识码：a
文章编号：1007-3973（2012）007-096-02
随着环境监测技术和管理需求的不断发展，海洋环境监测已经逐步从费时费力的现场观测往自动在线连续监测的方向发展，我国海洋环境的在线自动监测系统也不断得到管理部门的重视和认可。与此同时，由于海洋环境水质评价自身的缺陷以及污染物的不断增加，海洋和环境管理对于环境评价也由原来的水质评价往生态系统健康等环境综合评价方向发展。因此海洋自动监测系统如何在海洋生态系统健康监测中发挥作用，对海洋环境保护和管理有着重要的现实意义。
1我国海洋多参数在线连续监测浮标现状
海洋多参数自动在线监测系统是一个以在线海水分析仪器为核心，运用自动控制技术、计算机技术、无线传输技术以及相关的专业分析软件所组成的监测体系，该系统具有投资经济、功能强大、数据量大、响应及时、公正客观、稳定可靠、操作简单、维护量小等特点。为了实现对调查船难以做到的海洋环境长期、定点、连续、多参数的现场实时自动观测，国内外上世纪80年代开始将资料浮标作为海洋环境监测的一种常规手段。尤其是在上世纪90年代，随着现代海洋环境自动监测技术的迅猛发展，在直接毗邻经济告诉发展都市的近海港湾，针对海洋污染或生态环境的水质自动监测网络纷纷成立，据统计1992年9月一个月内,全世界通过aRGoS定位和数据传输的在用的锚碇浮标就达352个。
多参数浮标主要由仪器设备载体、能量供应系统、海水水质分析仪器、数据采集与传输系统、岸站监控中心、安全防护系统、固定锚链系统等六大部分组成。从上世纪90年代开始，我国开始引入YSi等国外多参数浮标，我国部分海域开始布设多参数自动监测浮标。“九五”和“十五”期间，依托863等科技攻关项目的支持，我国开始自行研制海洋自动监测技术取得了较大进步，如“无人自动监测站与生态浮标系统”等，涌现了一批海洋自动监测科技成果。近年来随着监测数据技术集成技术的发展，多个自动监测浮标/探头集成性越来越高，自动监测浮标所囊括的监测项目得到不断补充，项目包括气象、水文、水质以及生态等方面。多参数浮标已经发展成为集成了传感器、数据处理、数据通讯等多项高新技术的测量项目齐全的海洋自动观测系统。
单个多参数浮标只能监控一个较小区域的海洋环境变化。近岸海域环境复杂多变，因此单靠一个或少数几个浮标难以监控较大或整个海区的海洋环境变化，需要建立多个浮标组成的自动监测网络系统。2004年起，厦门市海洋与渔业环境监测站在厦门湾陆续投放了5台海洋水质连续在线自动监测浮标，被成功应用于厦门同安湾赤潮短期预报，并取得了较好的效果，为自动监测系统在海洋生态灾害防治应用积累了经验。2008年起，广西北海海洋环境监测中心站陆续在广西近岸海域投放了16台海洋生态多参数在线自动监测浮标，形成了当时国内规模最大的海洋自动监测网络系统，为较为准确的监控广西近岸海域生态环境变化提供了良好平台。
自动监测系统应用中最关键的是传感器。以目前国内常用的海洋生态监测浮标系统为例，其可以监测海水的几个方面：(1)温度、盐度、pH、溶解氧、溶解氧饱和度、浊度、电导率、氧化还原电位和光合有效辐射等基本物理参数；(2)氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等营养盐化学参数；(3)叶绿素和蓝绿藻含量等生物参数；(4)风速、风向、气压、气温、湿度、雨量、光照度等气象参数；(5)流速、流向、非方向波等水文动力学参数。此外国内外还在生态浮标上积极探索和应用CoD、BoD、硫化物、浮游生物类群以及生物传感器等，拓展生态浮标的监测项目，为多参数自动监测系统的应用拓展提供了基础。
2海湾生态系统健康动态监测发展概况
由于海洋水质评价方法的局限性以及海洋生态环境的被重视程度提高，海洋生态系统健康评价近年来不断受到科学家以及政府部门的重视，成为了海洋生态学和海洋管理的热点问题和发展趋势之一。然而由于海洋生态系统以及海洋环境本身的复杂性，海洋生态系统健康的概念一直处在争议当中，未能达成共识。祁帆等（2007）在综述了前人观点后提出了健康海洋生态系统的概念，指在特定的自然边界范围内，可维系其正常的结构和功能的海洋生态系统。
目前，海洋生态系统评估方法主要包括指示生物法和指标体系法两大类。相对而言，指示生物法比较简便，但容易遗漏重要信息，难以反映复杂的海洋生态系统；指标体系法可以更综合地反映海洋生态系统的健康状况。其中海洋生态系统健康评价尤其侧重在：(1)评估海湾富营养化状况；(2)评估入海污染物；(3)赤潮等生态系统病症等方面。
许多国家以及我国相应启动了海洋生态系统健康评价项目。随着海洋生态系统健康评价在海洋研究与管理领域中被越来越多的应用，海洋生态系统健康中关键指标的动态监测将会被逐渐重视和应用。如澳大利亚开展了“生态系统健康监测计划”，对河口生态系统健康进行评估和监测。可以遇见，在当前以及未来的一段时间里，我国将逐渐重视海洋生态系统健康评估，并对其进行动态监测。由于海洋生态系统健康评估体系囊括很广，采用船只航次调查将会较大的费时费力和费财，从经济角度上来看操作性较难。因此，从指标体系中选择部分重要指标，采用生态浮标系统进行连续动态监测，进而指示生态系统健康的变化情况，将为海洋生态系统健康动态监测提供了一个可行方向，有较大的应用前景。
3多参数浮标在海湾生态系统健康动态监测中的应用
海洋环境的变化篇3
长期以来，人类在追求物质经济建设的过程中迷失了方向，违背了可持续发展的原则，给生态自然环境造成了严重的影响，面对全球水资源逐渐缺乏的态势，环保成为了各国发展计划中的重要策略，海洋监测工作的发展与管理成为了重中之重，通过不断地研究与实践，从而进一步改善我国的海洋环境。
1海洋环境监测工作的重要价值
在全球人口膨胀、资源紧缺、环境污染的大背景下，由于工业生产的污水、废水被随便排放，经江河流入大海，使得水质受到污染，各种物理、化学性物质破坏了海洋的自然生态链，造成了大量海生物死亡、濒临绝种，进一步恶化了水资源匮乏的形势，基于上述原因，针对海洋环境的监测工作便显得尤为重要，具有重要的价值，事实上，海洋环境监测是一项系统而科学的工作，是一切海洋相关工作实施的重要基础和技术保障，利用有效的监测技术。
可以帮助监测和清理我国海域中的众多污染物，测得污染物成分的浓度及数量，进而分析研究出污染物在海洋中的分布规律和状况，提出合理的解决防护方案，同时，海洋科研工作也同样离不开海洋监测管理所提供的重要数据和资料，使其更具科学严谨性和可靠性，极大地促进了我国海洋环境污染的防治与管理工作的发展。
2对当前海洋环境监测工作的总结与思考
2.1海洋环境监测工作的总结
我国的海洋环境监测工作可以追溯到1972年，距今为止已有40多年的历史，可谓经历了一个从无到有，从简单到复杂，由单一到多样的发展历程，例如：我国早在1994年便构建了近岸海洋的监测网络，包含全国各省市海洋环境监测机构，针对海洋监测实施站点布设、现场数据的调查和处理、实验分析等全面的综合研究，完成了理论与实践的有效结合。
为我国的海洋环境监测事业的进步奠定了基础，同时，经过多年不懈的努力和研究，目前我国的海洋环境监测工作已经取得了不少成果，现已达到覆盖海面区域300多万公里，并且开展了海洋生态环境监测、污染应急防护机制、海洋环境防灾减灾等多项计划，工作范围之广、实施内容之细致，均对我国的海洋生态规划、水产养殖业的发展等事业起到了极大的推动作用。
2.2海洋环境监测工作的思考
随着近年来经济环境的变化，全球环境的恶劣趋势，其实我国的海洋环境监测工作仍值得思考，依旧有着一定的危机，首先是对海洋环境监测的投资经费缺少保障，这将成为制约海洋环保事业前进的最大阻碍，相关政府部门仍需谨慎调控与支配财政资金，切实有效利用到海洋环境监测工作之上，其次，相关专业人才的匮乏也导致了海洋监测工作面临一定困难。
尤其针对海洋监测这种复杂多变、难度较大、专业性极强的工作，技术性人才、经验的缺失会给整个海洋监测项目的推进造成影响，最后，仪器设备的老旧损坏、缺失匮乏，让海洋环境监测工作难以保证科学准确性，例如：某些监测站仪器过于老旧、功能损坏、缺少定期更新与维护、数量不够等原因，均无法满足海洋环境监测工作的要求。
3关于海洋环境监测工作发展的合理建议
3.1提升海洋监测工作人员的业务能力和素质
海洋环境监测工作关系到国家未来的资源利用和经济发展计划，重要性不言而喻，相关工作人员必须与时俱进，不断补充自身的专业知识和技术能力，提升个人职业素养，改变不良的消极思想和工作态度，以最饱满的热情全身心投入到工作当中，这样才能在复杂多变、难度颇大的海洋环境监测工作中应对问题迎刃而解。
化险为夷，增强整体的海洋环境监测能力，所以对高素质人才队伍的培养是相关企业部门不可忽略的任务，例如：有关海洋部门要针对企业内部人员实行有针对性、循序渐进的培训计划，可以定期、分拨对各岗位人员进行专业知识技能的培训和思想素质的教育，并在学习之后，考核员工，杜绝无证上岗现象，提升工作责任感，完成对全员的技术知识的补充，更好地为海洋环境监测工作服务。
3.2完成对海洋监测工作的细化管理和制度完善
保证海洋环境的质量健康，是监测工作的主要目的，那么相关海洋监管监测部门应该进一步加大监督审查力度，补充与完善现有的质量控制制度，同时细化监测工作内容，落实岗位人员的责任，重新制定科学、合理、高效的海洋监测方案，严格遵循全国海洋环境监测质量的标准和要求，使得日常的海洋监测工作变得更具规范、实用性，真正落实海洋监测方案中的每一个计划任务，在不断地分析研究与实践中，尽可能完成，进而推进了海洋监测工作的进一步发展。
3.3开拓监测领域、加强法制建设
时代的发展赋予了海洋监测事业更多的要求，新技术、新理念的涌现，促使海洋监测工作必须与时俱进，不断调整，在以经济建设为核心的原则下，始终坚持走可持续发展道路，追求经济建设与环境保护的和谐统一，因而拓宽海洋监测工作的内容范围势在必行，比如：增加生态监测与赤潮监测的内容，会有效保护海洋生态免受破坏，合理实施海域功能区域的监测。
对资源开发和规划十分有利，另外，法制建设也不可缺失，要进一步做好《海洋环境保护法》的宣传和利用，积极贯彻国家海洋监测管理的政策要求，构建良好的监测管理制度与氛围，依法对海洋监测进行统一监督管理，并着手制定与执行《海洋环境监测管理规定》，使海洋监测工作有据可依。
4总结
总之，海洋环境监测是一项具有深远影响的重要事业，为了改善海洋日益恶劣的生态环境，合理节约、利用水资源，维持可持续发展，促进经济建设，在分析与研究中提出合理的海洋监测工作建议，将对增强海洋管理、维护海洋环境健康起到为巨大的作用。
海洋环境的变化篇4
关键词：海洋监测；监测能力；实时监测
中图分类号：X834文献标识码：a文章编号：1006-4311（2014）01-0328-02
1背景
大海虽然为我们提供了丰富的食物和矿产，但是环境污染以及风暴潮等海洋环境的变化正在影响着海洋生物的栖息和繁衍，甚至危机着人们的生命。我国拥有18000多公里的海岸线以及300万平方公里的管辖海域，采用高新技术对海洋进行全方位检测迫在眉睫。为此，我国政府把“海洋监测技术”列入国家863计划“九五”研究计划中，此技术作为国家863计划的一个主题，对推动我国海洋检测高技术的发展具有重大意义，“九五”期间投入1.2亿元海洋检测高技术研究经费，“十五”期间投入2.4亿元，“十一五”期间为了加强海洋监测高技术研究，更加大了投入。
2与国外监测技术差距
目前，在海洋仪器中，主要以国外仪表为主，比如应用最广泛的美国的声学海流剖面仪（aDCp）、挪威的安德拉海流计、HYDoLaB公司的miniSonde型多参数水质监测仪和美国SeaBiRD温盐深测量系统等，他们在国际市场上有很高的占有率，都是集技术、生产、商贸为一体的产品。而国内的海洋仪器基本是研究所的产品，仅有山东省科学院海洋仪器仪表研究所立足于海洋仪器行业。研究所由于生产能力不足、企业技术素质和开发产品的能力不高，因此在现有体制下很难互补，这是海洋仪器行业存在的通病。由于海洋仪器基本属于科学仪器范畴，技术复杂、市场面窄以及批量小，加上国内元器件市场混乱，导致了国内海洋仪器缺乏竞争力。如果不从体制上进行解决，很难扭转我国目前海洋仪器仪表行业日渐衰退和产品没有竞争力的局面。
3国内外海洋监测技术
3.1海洋监测参数随着海洋环境检测技术的不断创新，目前监测的物质和参数主要有：
第一，水文气象参数：风速、流速、气温、波浪、流向、水温等；
第二，物化指标参数：pH值、有机物、溶剂氧、盐度等；
第三，营养物质和毒性参数：各种营养盐、重金属、核辐射等。
海洋环境污染监测技术包括物理、化学以及生物监测技术等。长期以来在监测各种有毒有害物质时主要通过现场取样分析或取样进行实验室化学分析方法，因此缺乏实时性。面对海洋污染现状的复杂性，为了研究他们之间的函数关系以准确掌握海洋污染物的分布情况，探索海水的细微结构和海洋污染程度，要求对海洋水质污染的重要参数进行现场综合的自动、长期和连续的监测。因此，此技术的研究和应用得到了各国的重视。
3.2海洋监测传感器的技术状况采用海洋生态环境监测常规指标从目前国际来看，在线监测海流、溶解氧传感器以及盐度等的技术十分成熟，可靠性和精度都已经达到了相当高的水平。但是，在营养盐和重金属等毒性指标方面的化学分析技术和生物传感器技术还不过关。国内外的传感器都向着智能化、模块化以及网络化、小型化、自动化以及多功能化发展。化学和生物传感器是正在发展的载体平台自动取样分析技术的关键。
根据国际海洋环境检测技术的发展动态，结合我国现状，目前我们的总体目标具体表现为：第一，在物理、化学传感器研究方面向模块化、智能化、网络化发展，向小型化和多功能化发展；提高分析和测量的精度；环境生态自动连续监测系统的研究；与国际接轨共同开发新的分析原理和方法。第二，发展现场、连续、自动监测系统；信息采集、传输、存储和处理的模块化和集成技术；自动浮标站的研制等。
3.3近海环境自动监测技术近岸海域是污染和生态环境监测的重点，适合发展各种小型轻便的传感器集成平台技术，适宜在海湾、河口及浅海增养殖区的使用，形成了多种便携式水质监测仪器。目前，生物学研究、污染和生态环境检测、卫星遥感定标以及真实性检验研究等应用的传感器或仪器是发展的重点。目前，微电极和阵列电极在实验室已取得一定的研究成果，测量痕量物质的微电极已有样品，pH和溶解氧电化学传感器的性能也得到了显著改善，总体上，生物传感器还处于实验室研究阶段。模拟动物味觉和嗅觉系统由多传感器阵列组成的电子舌和电子鼻的研究也有所进展。
3.4海洋遥感技术在海洋和近海环境的观测和检测中，海洋监测结合传统常规的手段取得了过去常规手段无法取代的重大成果。虽然此技术能够利用海洋水色遥感探测与海洋水色环境有关的参数，但是需要借助卫星等通讯设备，不仅造价高，并且建设周期很长。遥感飞机作为监测海洋环境的遥感平台，具有全球、连续、大尺度以及费用低和实施是环境影响小等特点，此技术对于周期短和尺度小的海洋环境变化具有独特的优势，不仅在海洋环境遥感检测方面起到了巨大的作用，更为广大海洋遥感作者和管理决策部门提供了大量的科研数据和决策依据。
3.5痕量物质测量和分析仪器随着海洋污染物的种类越来越多，为了分析和测定重金属、有机污染物以及放射性物质等痕量物质，将大量的海水样品带回实验室进行分析测量是常规的办法。取样分析方法和微电极测量方法都在国外得到了发展，美国在便携式分析方面发展了用微电机测量Cd、pb、Cu、Zn等重金属的方法，采用阵列微电极技术测量多种重金属成分。
3.6营养盐现场自动分析仪亚硝酸盐、磷酸盐以及硅酸盐等营养盐虽然是海洋生物生存的基本营养物质，但是富营养会又可能引发赤潮以及生物的病害。因此，生态环境和污染环境的必测项目就是营养盐。目前的方法，微机控制的全自动测量并使其微型化的方法代替了原来的人工操作的实验室分析方法，即在现场建立一个全自动的微型营养盐分析实验室，一般采用实验室的化学分析流程。
3.7多参数水质监测仪海洋监测设备多讲究小型化、多功能化和多参数化，小型多参数海洋环境浮标监测核心是水质传感器。该水质传感器选用美国YSi公司的6600V2型多参数水质监测仪，水质传感器的外观如右图所示。
4结论
海洋监测作为一门技术含量高且作为一个独立的专业，刚步入社会时，总会遇到各种困难，如：技术人才不足、技术集成环境差、市场容量有限以及外国技术市场垄断等，而民族海洋检测技术作为一个海洋大国，必须发展自己独立的海洋经济、海洋管理以及海洋服务和海洋军事。我国的海洋监测与国外相比，还有很多的差距，主要体现在监测能力、监测设备和监测技术方面，想要在海洋监测中立足，必须要有自己的新技术，目前最欠缺的技术就是重金属污染物、有机污染物、石油类污染物和营养特征污染物的在线实时监测技术，如果在这些方面有所突破，必然会给海洋监测带来很大的技术变革。
参考文献：
[1]张云海.海洋强国的召唤.水雷兵器技术与发展学术研讨会，2006，9.
海洋环境的变化篇5
关键词海洋环境污染海洋灾害海洋工程与海洋环境相互作用
随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以n－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面，可应用Bi—CGStaB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的n—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于n一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善piV和LiF的浓度场、速度场同步测量系统，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。
在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。
海洋环境的变化篇6
关键词：海洋经济海洋环境环境保护海洋灾害
前言
随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世 界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。www.133229.Com为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以n－s方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面，可应用bi—cgstab法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能
够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的n—s方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于n一s方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善piv和lif的浓度场、速度场同步测量系统，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。
鉴于黄河三角洲海岸线不断依退所带来的国土面积减少、陆上设施受到威胁甚至破坏、对黄河三角洲湿地自然条件的毁灭性破坏等一系列问题，也是非常迫切需要研究的课题。此外，长江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸开发、滩涂围垦和岸滩保护及整治工程对水域影响所引起的环境问题及其对策，也切枰?重点研究的课题??br>以主要经济发达的河口和海岸带地区以及主要海域的经济发展为背景，建立一个数字化的区域经济发展模拟系统。与防灾、抗灾和减灾决策支持系统一样，将环境工程、水利工程、土木工程与网络技术、计算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立模型，通过多媒体技术，形象化地针对经济发展规划，预测由于发展经济带来的海域环境水污染的恶化、海洋自然灾害（台风、巨浪、风暴潮、地震、冰害、地质灾害）频发的情况。人类活动特别是大规模工程建设所引起的海洋环境的变迁和海岸演变，以及它们之间的相互作用，用数字手段统一地加以处理，建立智能化的决策支持系统，以促进国民经济持续、健康地发展，将会是决策部门进行宏观决策和具体规划时的一个十分有
效的手段。
三、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年db29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。
在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
海洋环境的变化篇7
关键词: 全球定位系统;地理信息系统;遥感;海洋资源;海洋环境;可持续发展
资源和环境问题已成为当今世界各国共同关注的焦点。陆地资源过度开采日益枯竭,整个人类的生存与发展迫切需要寻找新资源。《中国21世纪议程》指出:海洋是全球生命支持系统的1个基本组成部分,是1种有助于实现可持续发展的宝贵财富[1]。它拥有广阔的空间资源、丰富的生物资源、矿产资源、化学资源和动力资源。加快海洋资源的开发,充分发挥海洋优势,进而促进经济发展已成为世界大国发展的主流。我国人口众多,人均资源匮乏,社会发展和经济腾飞面临严峻的形势。同时我国是海洋大国,海岸线长18000km,海域面积3.0×106km2,约占全国陆地面积的1/3[2],海洋资源丰富。但海洋资源远未开发,机遇与挑战并存,而且我国南海及黄、东海都与相邻国家之间存在疆界划分和200海里专属经济区的权益之争问题。因而,应用高新技术,准确快速查明我国海域情况,主动保护海洋环境安全[3],既是维护我国海域合法权益、保护海域环境的需要,也是科学开发利用海域资源、发展海洋经济、促进我国整体经济腾飞的需要。走海洋兴国与可持续发展之路是解决我国人均资源匮乏并实现21世纪宏伟蓝图的重要出路[4]。
作为建立数字海洋的三大支撑技术gps,gis和rs,在海洋空间数据处理中各具特点,又密切相关[5]。gps可在瞬间产生目标定位坐标,gis具有较好的查询检索、空间分析计算和综合处理能力,rs可快速获取区域面状信息[628]。3s集成技术充分发挥各自的长处,形成了多功能综合技术系统,实现了海量信息获取与信息处理的高速、实时和信息应用的高精度和定量化,即gps和rs向gis提供或更新区域信息以及空间定位,gis进行相应的空间分析。3s技术为海洋资源的规划管理与评价、海洋环境保护、海岸带防灾、地下水防污及国防建设等方面提供了有利的观测手段、描述和思维工具。当前,3s技术已广泛应用于土地、林业、水利、农业、城市管理、生态建设等方面[9210],但在海洋领域的应用总体水平还较低,主要应用于海洋环境监测、海洋灾害预警预报、海洋资源调查方面,近几年扩展到海岸线测量[11]、海域勘界[12]、厄尔尼诺现象的发生机制和各种尺度的海气相互作用过程等科学研究领域[13]。
1 我国海洋资源与环境的现状及应对策略
1.1海洋资源开发现状
改革以来,我国的海洋开发飞速发展。1980年全国海洋产业产值为80亿元,1990年达482亿元,1994年猛增到1400亿元,2000年全国海洋产业产值已达4133亿元,2004年近1.3万亿元[14]。但目前我国海洋产业规模较小,仍以港口、渔业等近海单项传统产业的开发为主。海洋科技整体水平落后,资源利用率低,浪费严重,缺少全局的、长远的兼顾,特别是缺少对海洋整体利益的考虑。我国对近海矿产资源的研究程度亦相对较低,对远海及整体资源尚未进行综合开发利用,尤其是以高新技术、资金密集、见效快、创汇多为特点的新型海洋产业(如海洋油气业、滨海砂矿业及海洋服务业等产业)发展缓慢。海洋娱乐区、倾废区等功能区规划不尽合理,管理滞后。海洋资源开发管理机制和法律体系不健全,不能适应市场经济的要求,尚未形成统一协调的整体开发战略[15]。
1.2海洋环境及生态现状
1.2.1我国海洋环境污染相当严重
许多海区、港湾的污染均超过国际限制标准。环境质量日益恶劣,近海污染范围不断扩大,n,p等营养盐类污染明显。2004年我国海域未达到清洁海域水质标准的面积约1.69×105km2,较上年增加约2.7×104km2,近岸海域污染严重,污染海域主要分布在渤海湾、江苏近岸、长江口、杭州湾、珠江口等局部海域。同时,陆源污染物排海严重是海洋环境污染的主要原因。一项对沿海工业污水直排口等四大类43个排污口进行的重点监测显示,受陆源排污影响,约八成入海排污口邻近海域环境污染严重,约20km2的监测海域为无底栖生物区[14]。
1.2.2海洋的自然和生态破坏范围广、程度深大量不合理的人为活动(如围海筑坝、河流建闸、大面积挖沙采石、乱挖珊瑚礁等)已严重影响并破坏了我国海洋自然景观和生态环境,造成了大范围的海岸侵蚀或淤积,湿地及红树林面积减少[16],破坏了典型的海洋生态系统,海珍品濒于绝迹,渔业产量大幅度下降。《2004年中国海洋环境质量公报》显示,由于陆源污染物排海、围填海侵占海洋生态环境及生物资源过度开发,莱州湾、黄河口、长江口、杭州湾及珠江口生态系统均处于不健康状态;沿海开发程度的增高和海水养殖业的扩大,也带来了海洋生态环境和养殖业自身污染问题[14]。
1.2.3海域污损事件频发、环境灾害群现近年来,我国海域赤潮、溢油、违章倾倒等污损事件发生频率越来越大。2001年全国海域共发生赤潮77起,累计面积达1.5×104km2[17],对海洋环境、生物资源和渔业生产造成严重损害。海运业发展导致外来有害赤潮种类的
引入,全球气候变化也导致了赤潮的频繁发生。2004年中国近岸局部海域沉积物污染严重,近岸海域部分贝类受到污染,大面积赤潮和有毒赤潮多发,全年共发生赤潮96次,赤潮累计发生面积较2003年增加约八成多,海洋环境污染已成为海洋经济可持续发展的严重障碍[14]。
1.3应对策略
根据我国海洋资源利用与海洋环境污染的现状,结合我国国情与21世纪国民经济可持续发展的需要,应强化以下措施:要加强组织领导,建立和完善相应的管理体系和机构,制定海洋资源开发利用和环境保护的综合性目标、政策和法规;要提高全民热爱海洋、保护海洋资源与环境的意识;要建立我国海洋倾废区,规划近海海域环境容量,严格实行污染物总量控制;要按照合理、系统和科学的原则开发利用海洋资源,充分发挥海洋功能区域的社会经济和生态环境效益;要加强对各种海洋资源储量、分布的勘测勘探,调查了解各种资源量及海洋环境的现状和未来发展的趋势;而重中之重是要倡导科技创新、依靠科技振兴海洋:利用新技术、新手段原位实时地监测海洋环境,通过强大的地理信息分析与处理系统的支持,对获得的信息进行分析、模拟,及时有效地保护海洋环境、资源,预报灾情与突发事件。
2 3s在海洋资源与环境中的应用
多年来,国内外海洋工作者在海洋地理、海洋化学、海洋水文、海洋气象、海洋生物、海洋矿产、海洋测绘等基础性学科上进行着不懈的研究,制定了一批大型的、多学科的国际海洋科学研究计划,如全球海洋观测系统(goos)、topex/poseidon海洋地形试验、世界海洋环流试验(woce)、热带海洋全球大气计划(toga)等。通过系统地研究海洋,不断发现其内在规律,帮助人们充分利用海洋空间,合理开发海洋资源。
目前,越来越多的地理信息已在国民经济建设诸多领域中显示出巨大的应用价值。在信息量激增的21世纪,要实现海洋资源与环境的可持续发展,关键是要及时准确地获取、分析海量的信息。而20世纪下半叶发展起来的gis技术功能强大,用于对空间环境数据进行管理、查询、分析,并且利用gis的统计制图功能形象地展示出各种环境专题内容、环境数据空间分布与数量统计规律,以满足环境保护实际需要。3s、专家系统及决策支持系统是当今信息时代的尖端技术,它们相互结合、取长补短、相辅相成,为资源开发、环境保护提供比较完善的技术支持,有助于海洋资源与环境的可持续发展。借助3s,应用计算机网络与通讯和数据库管理技术,建立现代化海洋实时立体监测管理系统,实现信息更新、信息共享,并通过图形方式对管理与决策前景进行动态模拟,为海洋资源开发、海洋环境和气候的监测、海洋防灾减灾以及维护国家海洋权益服务。
2.13s与海洋资源的开发利用
目前陆地上70%的农业生产资料,80%以上的工业原料、95%以上的能源来自矿产资源。由于我国仍处于矿产消耗强度趋快的时期,要满足近期矿产资源的需求,并为今后一定时期内可持续发展保持后劲,寻找和开发矿产资源仍是地学工作的重要任务。海洋中蕴藏有丰富的石油、天然气、天然气水合物、多金属结核、海底热液多金属硫化物等矿产资源,它们的分布、规模、储量评价、开发利用的环境条件及可行性等,无疑依赖于快速、高效、准确的探查技术。
根据海洋资源数据库中的物探、化探资料及gps和rs提供的信息,应用gis空间分析功能和虚拟现实技术来探索海洋成矿特点和规律,为海洋管理、海岸带和海岛资源开发提供科学依据。成本低、速度快,有利于克服自然界恶劣环境的限制,减少投资的盲目性。3s技术可以对区域自然资源的分布及其量值的动态变化进行快速、准确的调查和评价,例如,确定资源量及其变化幅度、时空分布特征,分析、预测各类资源利用的现状与前景,探索解决自然资源供需矛盾的可能途径,评价资源管理的政策和方案等。
2.23s与海洋环境保护
利用3s建立海洋环境和灾害信息库、海洋环境质量评价和灾害预报系统,能够为环境监测、管理、规划及评价提供重要的技术支持,为保护海洋环境及海上航行、生产安全服务。
2.2.1环境监测
遥感技术在海洋调查中显示出大范围、多时像、高分辨率的特点,rs在河口泥沙规律研究、海水海温监测、渔场监测、海洋污染监测等方面发挥了重要作用,对厄尔尼诺效应、赤潮等的监测也收到较好的效果[18]。
2.2.2环境管理
gis等技术能对各种海洋环境、资源,如海洋生物资源、大气质量、海洋水资源、污染物排放范围等进行实时监测、更新,并能有效地进行环境统计分析,进而进行环境总体规划;可动态展示污染源位置、类型、负荷及对区域环境造成的影响。
2.2.3环保应急反应
对于重大环境事件,环境保护部门要具有应急反应能力,并能针对事件的特性做出迅速反应和决策,如水质污染、油船泄露等。
2.2.4环境规划
污水排海工程的规划与设计由于涉及潮汛等原因,如何建立有效的模型进行近海水域模拟分析,是目前的难点和热点。而gis的空间分析能力可较好地解决该类问题,应用gis进行近岸海流模拟分析,同时还可以分析近海岸带悬浮物的分布情况。另外,gis等技术可以快速、准确、客观、动态地对重点海域的环境质量进行趋势预报,为区域环境规划工作提供全面支持,为国家和地方进行宏观决策提供科学依据。
2.2.5环境评价
我国目前正在或将要进行的资源开发和重大工程项目,如南海大陆架石油开发等,应用gis等技术可以对其进行勘探、选址及建成前后的环境问题进行分析、预测和研究,并实现其动态、连续、准确的监测、评价与环境影响规划方案的制定。
2．2．6与海洋精细渔业
海洋精细渔业指将3s、计算机、通讯、网络及自动化技术等高科技与地理学、渔业、生态学、沉积学等基础学科有机地结合,对鱼群、水质、底质进行从宏观到微观的实时监测,以实现对鱼苗生长、发育、营养状况、灾害以及相应的环境进行定期信息获取和动态分析。通过诊断和决策制定计划,并在gps和gis集成系统支持下发展信息化现代海洋渔业。海洋精细渔业具有新型现代渔业生产模式,综合应用了3s等空间信息技术,将促进人类合理利用渔业资源,降低成本,提高产品产量和质量,改善生态环境。海洋精细渔业是未来渔业可持续发展的方向,也是“数字海洋”战略中的一项重要内容。
3 海洋资源、环境领域中亟待应用3s技术的重大课题
美国前副总统戈尔曾提出“数字地球”战略,我国的《21世纪议程》和“数字城市”工程均包括3s方面的内容[19220]。作为“数字地球”的一部分,“数字海洋”、“数字港湾”等名称已被相应地提出,建立了一些行业性、地区性地理信息系统(如渔业gis、黄河口gis)。我国各有关部门对海洋资源与环境进行了大规模的调查研究,全国沿海66个海洋站、200多个验潮站和3个海洋资料浮标网的长期观测[21],加之陆地/气象/国土卫星资料及航片资料,积累了大量的数据。所以运用gis技术建立海洋立体监测管理系统在我国已经具备了一定的基础,海洋综合管理系统有广阔的应用空间。但总体上讲,3s应用范围窄程度低,海洋资源与环境可持续发展任重道远[22]。在海洋领域利用gis,首先要建立开放式的、具有先进体系结构的计算机网络平台;然后利用优良的gis工具和数据库管理系统,构成一个集成化的环境,以满足海洋立体监测管理系统功能的需要;再利用海洋综合管理分析与决策子系统对各种信息进行分析、模拟,为海洋资源开发、环境和气候监测、防灾减灾及维护国家海洋权益服务。根据我国海洋资源与海洋环境现状,结合海洋可持续发展的目标,当前,应尽快发挥3s的优势,深入研究以下领域。
3.1数字海底系统
海底地形信息对于海岸带的演变研究具有重要意义。近年来gps技术与海底测深技术相结合,提高了水下地形测量精度,但费用高且无法经常测量,对大面积水域也难以得到连续的全景水深信息。gis与rs图像处理系统结合应用能在一定程度上解决这些问题。rs数据是地理信息系统的重要信息源,且大多数gis已拥有独立模块进行图像处理。以gis为平台,利用各种海底探测技术所取得的资料,建立数字海底数据库,应用自动成图技术,集成由海底地形地貌、地质构造等相关参数组成的数字海底系统。数字海底系统是多学科海底数据和海洋地质模型支撑的信息化海底系统。其关键技术包括海底地学专业模型技术、地学数据技术、与数字地球间的集成技术;其主要目标是使海底领域与数字地球接轨,促进海底资源的开发和海洋环境的治理。
与3s具有紧密联系的海洋环境下矿产资源的原位实时探测技术、海底电视观测系统及水下可视化定点采样技术、先进的海底矿产资源现场测试技术是国外正在发展的高新海洋资源探查技术,在大洋矿产资源探查与评价中占有极其重要的地位。我国目前对上述技术的掌握程度很低,这无疑严重阻碍了我国对大洋矿产资源的分布、储量、开发潜力和开采方法的正确判断。尽快开发大洋矿产资源探查技术显得异常必要和迫切。
3.2海岸带系统
海岸带是地球四大圈层交汇的地带,物理过程、化学过程、生物过程及地质过程交织耦合,陆海相互作用强烈。全世界河流入海悬浮物质、生源要素及污染物的75%～90%归宿于海岸带,全世界60%的人口和2/3的大中城市集中在沿海地区,海岸带环境演化直接关系到人类的生存空间、生存质量和社会的可持续发展。因此,海岸带陆海相互作用(loicz)研究成为国际地圈-生物圈计划(igbp)的核心计划之一,旨在研究未来气候变化、土地利用、海平面变化及人类活动等对全球海岸带生态系统功能和可持续利用的影响,提高对于未来变化的认识和预测能力。河口-近海系统位处沿海经济带,是陆海相互作用最为活跃的地带。就我国的国情而言,占我国陆域国土13%的沿海经济带承载着全国42%的人口,创造着全国60%以上的国民经济产值。我国沿海经济带的快速发展对海岸带资源与环境有着极大的依赖性,同时也赋予海岸带沉重的环境压力。
海岸带系统是海岸带综合管理必不可少的手段,尤其在海岸带功能区划、海域划界、海域资源有偿使用管理等信息管理中,是目前迫切需要进行的工作[23]。通过rs与gis技术集成方法,结合海岸带综合管理所需的元数据(metadata)技术和网络地理信息系统技术,充分利用多源卫星资料和已有的实地调查资料,构建海岸带信息系统是具有较高技术含量同时又具有巨大管理效益的研究项目。它将帮助研究者从海岸带环境场及其动态变化规律探索的角度来进行海岸带动态变化研究,进而开展陆海相互作用的研究。
3.3海洋灾害监测与预报
3.3.1海水入浸实时监测
当前,全球气候变暖,海平面上涨,且海水入侵面积仍有扩大的趋势。我国海岸线长,沿海地区面积大、海拔低,海平面单位高度的上涨会对沿海地区的工农业生产和人民生活造成巨大危害。国内这方面的研究开展比较晚,应运用3s动态、实时监测海水入浸,分析、预报灾情,提供有效的措施及建议。
3.3.2重大自然灾害监测预报
东部沿海地区为海洋灾害多发区,其中最为严重的是台风、海流、风暴潮、海浪、赤潮等灾害[24]。因此,如何准确预报重大灾害,提高区域综合减灾能力,已构成可持续发展中亟待解决的重大科学问题。采用以飞机和卫星平台相结合的遥感成像技术实时地获取灾害蔓延范围信息,用gps测定灾区的准确地理位置,结合gis中已存储的灾区地形、交通等信息,即可对灾害进行评估、预测,并能对不同决策方案的效果进行模拟、对比,向各级决策部门提供救灾、减灾的辅助决策方案。
3.3.3海洋生态环境动态监测
海上溢油事故频繁发生、沿海工业废水排放量日益增多、海水养殖业趋向于高密度大面积的产业化、工厂化养殖,造成环境质量下降、近海营养盐过剩,赤潮频发,严重危害着海洋生态平衡。因此,运用3s建立海洋环境动态监测系统及海洋生态变化监测系统,对合理管理海域、分析环境变化和预测海洋生态状况具有重大而深远的意义。
3.3.4海洋工程安全立体监测与预报
近海资源与环境的开发依赖于海洋工程构筑物,工程安全状况直接影响开发工作的经济、环境效益,甚至决定开发工作的成败。海洋工程安全性既取决于工程结构本身状况,也取决于周围的环境荷载,如风、浪、冰、地震荷载等。建立对海洋工程构筑物状况及其环境影响的监测体系意义重大。
4 结语
海洋资源与环境是3s技术大显身手的领域。3s是充分利用现有数据和信息资源的最佳途径,是实现海洋资源与环境可持续发展的关键技术和重要手段,在全球变化、资源调查、环境监测与预测中起着其它技术无法替代的作用。同时在维护海洋资源与环境可持续发展的过程中将极大地促进信息科学技术、空间科学技术、环境科学技术和地球科学的发展。3s所提供的巨大市场将在国民经济及海洋资源与环境可持续发展中发挥越来越重要的作用。随着科学技术的发展,海洋遥感卫星相继升空,海洋探测技术越来越先进,水下地形测量、重力测量仪器不断更新换代,为海洋基础数据获取提供了保障。3s理论的日益完善,算法研究的不断深入,全球网络化的逐步实现,测绘工作者、海洋科学工作者的密切配合,都为海洋地理信息系统和海洋遥感的普及提高创造条件,最终为决策者提供高质量的服务和科学的建议。只有经济、社会的发展与资源、环境相协调,走可持续发展之路,才是中国发展的前途所在。参考文献:
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海洋环境的变化篇8
关键词:全球定位系统;地理信息系统;遥感;海洋资源;海洋环境;可持续发展
资源和环境问题已成为当今世界各国共同关注的焦点。陆地资源过度开采日益枯竭,整个人类的生存与发展迫切需要寻找新资源。《中国21世纪议程》指出:海洋是全球生命支持系统的1个基本组成部分,是1种有助于实现可持续发展的宝贵财富[1]。它拥有广阔的空间资源、丰富的生物资源、矿产资源、化学资源和动力资源。加快海洋资源的开发,充分发挥海洋优势,进而促进经济发展已成为世界大国发展的主流。我国人口众多,人均资源匮乏,社会发展和经济腾飞面临严峻的形势。同时我国是海洋大国,海岸线长18000km,海域面积3.0×106km2,约占全国陆地面积的1/3[2],海洋资源丰富。但海洋资源远未开发,机遇与挑战并存,而且我国南海及黄、东海都与相邻国家之间存在疆界划分和200海里专属经济区的权益之争问题。因而,应用高新技术,准确快速查明我国海域情况,主动保护海洋环境安全[3],既是维护我国海域合法权益、保护海域环境的需要,也是科学开发利用海域资源、发展海洋经济、促进我国整体经济腾飞的需要。走海洋兴国与可持续发展之路是解决我国人均资源匮乏并实现21世纪宏伟蓝图的重要出路[4]。
作为建立数字海洋的三大支撑技术GpS,GiS和RS,在海洋空间数据处理中各具特点,又密切相关[5]。GpS可在瞬间产生目标定位坐标,GiS具有较好的查询检索、空间分析计算和综合处理能力,RS可快速获取区域面状信息[628]。3S集成技术充分发挥各自的长处,形成了多功能综合技术系统,实现了海量信息获取与信息处理的高速、实时和信息应用的高精度和定量化,即GpS和RS向GiS提供或更新区域信息以及空间定位,GiS进行相应的空间分析。3S技术为海洋资源的规划管理与评价、海洋环境保护、海岸带防灾、地下水防污及国防建设等方面提供了有利的观测手段、描述和思维工具。当前,3S技术已广泛应用于土地、林业、水利、农业、城市管理、生态建设等方面[9210],但在海洋领域的应用总体水平还较低,主要应用于海洋环境监测、海洋灾害预警预报、海洋资源调查方面,近几年扩展到海岸线测量[11]、海域勘界[12]、厄尔尼诺现象的发生机制和各种尺度的海气相互作用过程等科学研究领域[13]。
1我国海洋资源与环境的现状及应对策略
1.1海洋资源开发现状
改革以来,我国的海洋开发飞速发展。1980年全国海洋产业产值为80亿元,1990年达482亿元,1994年猛增到1400亿元,2000年全国海洋产业产值已达4133亿元,2004年近1.3万亿元[14]。但目前我国海洋产业规模较小,仍以港口、渔业等近海单项传统产业的开发为主。海洋科技整体水平落后,资源利用率低,浪费严重,缺少全局的、长远的兼顾,特别是缺少对海洋整体利益的考虑。我国对近海矿产资源的研究程度亦相对较低,对远海及整体资源尚未进行综合开发利用,尤其是以高新技术、资金密集、见效快、创汇多为特点的新型海洋产业(如海洋油气业、滨海砂矿业及海洋服务业等产业)发展缓慢。海洋娱乐区、倾废区等功能区规划不尽合理,管理滞后。海洋资源开发管理机制和法律体系不健全,不能适应市场经济的要求,尚未形成统一协调的整体开发战略[15]。
1.2海洋环境及生态现状
1.2.1我国海洋环境污染相当严重许多海区、港湾的污染均超过国际限制标准。环境质量日益恶劣,近海污染范围不断扩大,n,p等营养盐类污染明显。2004年我国海域未达到清洁海域水质标准的面积约1.69×105km2,较上年增加约2.7×104km2,近岸海域污染严重,污染海域主要分布在渤海湾、江苏近岸、长江口、杭州湾、珠江口等局部海域。同时,陆源污染物排海严重是海洋环境污染的主要原因。一项对沿海工业污水直排口等四大类43个排污口进行的重点监测显示,受陆源排污影响,约八成入海排污口邻近海域环境污染严重,约20km2的监测海域为无底栖生物区[14]。
1.2.2海洋的自然和生态破坏范围广、程度深大量不合理的人为活动(如围海筑坝、河流建闸、大面积挖沙采石、乱挖珊瑚礁等)已严重影响并破坏了我国海洋自然景观和生态环境,造成了大范围的海岸侵蚀或淤积,湿地及红树林面积减少[16],破坏了典型的海洋生态系统,海珍品濒于绝迹,渔业产量大幅度下降。《2004年中国海洋环境质量公报》显示,由于陆源污染物排海、围填海侵占海洋生态环境及生物资源过度开发,莱州湾、黄河口、长江口、杭州湾及珠江口生态系统均处于不健康状态;沿海开发程度的增高和海水养殖业的扩大,也带来了海洋生态环境和养殖业自身污染问题[14]。
1.2.3海域污损事件频发、环境灾害群现近年来,我国海域赤潮、溢油、违章倾倒等污损事件发生频率越来越大。2001年全国海域共发生赤潮77起,累计面积达1.5×104km2[17],对海洋环境、生物资源和渔业生产造成严重损害。海运业发展导致外来有害赤潮种类的
引入,全球气候变化也导致了赤潮的频繁发生。2004年中国近岸局部海域沉积物污染严重,近岸海域部分贝类受到污染,大面积赤潮和有毒赤潮多发,全年共发生赤潮96次,赤潮累计发生面积较2003年增加约八成多,海洋环境污染已成为海洋经济可持续发展的严重障碍[14]。
1.3应对策略
根据我国海洋资源利用与海洋环境污染的现状,结合我国国情与21世纪国民经济可持续发展的需要,应强化以下措施:要加强组织领导,建立和完善相应的管理体系和机构,制定海洋资源开发利用和环境保护的综合性目标、政策和法规;要提高全民热爱海洋、保护海洋资源与环境的意识;要建立我国海洋倾废区,规划近海海域环境容量,严格实行污染物总量控制;要按照合理、系统和科学的原则开发利用海洋资源,充分发挥海洋功能区域的社会经济和生态环境效益;要加强对各种海洋资源储量、分布的勘测勘探,调查了解各种资源量及海洋环境的现状和未来发展的趋势;而重中之重是要倡导科技创新、依靠科技振兴海洋:利用新技术、新手段原位实时地监测海洋环境,通过强大的地理信息分析与处理系统的支持,对获得的信息进行分析、模拟,及时有效地保护海洋环境、资源,预报灾情与突发事件。
23S在海洋资源与环境中的应用
多年来,国内外海洋工作者在海洋地理、海洋化学、海洋水文、海洋气象、海洋生物、海洋矿产、海洋测绘等基础性学科上进行着不懈的研究,制定了一批大型的、多学科的国际海洋科学研究计划,如全球海洋观测系统(GooS)、topex/poseidon海洋地形试验、世界海洋环流试验(woCe)、热带海洋全球大气计划(toGa)等。通过系统地研究海洋,不断发现其内在规律,帮助人们充分利用海洋空间,合理开发海洋资源。
目前,越来越多的地理信息已在国民经济建设诸多领域中显示出巨大的应用价值。在信息量激增的21世纪,要实现海洋资源与环境的可持续发展,关键是要及时准确地获取、分析海量的信息。而20世纪下半叶发展起来的GiS技术功能强大,用于对空间环境数据进行管理、查询、分析,并且利用GiS的统计制图功能形象地展示出各种环境专题内容、环境数据空间分布与数量统计规律,以满足环境保护实际需要。3S、专家系统及决策支持系统是当今信息时代的尖端技术,它们相互结合、取长补短、相辅相成,为资源开发、环境保护提供比较完善的技术支持,有助于海洋资源与环境的可持续发展。借助3S,应用计算机网络与通讯和数据库管理技术,建立现代化海洋实时立体监测管理系统,实现信息更新、信息共享,并通过图形方式对管理与决策前景进行动态模拟,为海洋资源开发、海洋环境和气候的监测、海洋防灾减灾以及维护国家海洋权益服务。
2.13S与海洋资源的开发利用
目前陆地上70%的农业生产资料,80%以上的工业原料、95%以上的能源来自矿产资源。由于我国仍处于矿产消耗强度趋快的时期,要满足近期矿产资源的需求,并为今后一定时期内可持续发展保持后劲,寻找和开发矿产资源仍是地学工作的重要任务。海洋中蕴藏有丰富的石油、天然气、天然气水合物、多金属结核、海底热液多金属硫化物等矿产资源,它们的分布、规模、储量评价、开发利用的环境条件及可行性等,无疑依赖于快速、高效、准确的探查技术。
根据海洋资源数据库中的物探、化探资料及GpS和RS提供的信息,应用GiS空间分析功能和虚拟现实技术来探索海洋成矿特点和规律,为海洋管理、海岸带和海岛资源开发提供科学依据。成本低、速度快,有利于克服自然界恶劣环境的限制,减少投资的盲目性。3S技术可以对区域自然资源的分布及其量值的动态变化进行快速、准确的调查和评价,例如,确定资源量及其变化幅度、时空分布特征,分析、预测各类资源利用的现状与前景,探索解决自然资源供需矛盾的可能途径,评价资源管理的政策和方案等。
2.23S与海洋环境保护
利用3S建立海洋环境和灾害信息库、海洋环境质量评价和灾害预报系统,能够为环境监测、管理、规划及评价提供重要的技术支持,为保护海洋环境及海上航行、生产安全服务。
2.2.1环境监测遥感技术在海洋调查中显示出大范围、多时像、高分辨率的特点,RS在河口泥沙规律研究、海水海温监测、渔场监测、海洋污染监测等方面发挥了重要作用,对厄尔尼诺效应、赤潮等的监测也收到较好的效果[18]。
2.2.2环境管理GiS等技术能对各种海洋环境、资源,如海洋生物资源、大气质量、海洋水资源、污染物排放范围等进行实时监测、更新,并能有效地进行环境统计分析,进而进行环境总体规划;可动态展示污染源位置、类型、负荷及对区域环境造成的影响。
2.2.3环保应急反应对于重大环境事件,环境保护部门要具有应急反应能力,并能针对事件的特性做出迅速反应和决策,如水质污染、油船泄露等。
2.2.4环境规划污水排海工程的规划与设计由于涉及潮汛等原因,如何建立有效的模型进行近海水域模拟分析,是目前的难点和热点。而GiS的空间分析能力可较好地解决该类问题,应用GiS进行近岸海流模拟分析,同时还可以分析近海岸带悬浮物的分布情况。另外,GiS等技术可以快速、准确、客观、动态地对重点海域的环境质量进行趋势预报,为区域环境规划工作提供全面支持,为国家和地方进行宏观决策提供科学依据。
2.2.5环境评价我国目前正在或将要进行的资源开发和重大工程项目,如南海大陆架石油开发等,应用GiS等技术可以对其进行勘探、选址及建成前后的环境问题进行分析、预测和研究,并实现其动态、连续、准确的监测、评价与环境影响规划方案的制定。
2.33S与海洋精细渔业
海洋精细渔业指将3S、计算机、通讯、网络及自动化技术等高科技与地理学、渔业、生态学、沉积学等基础学科有机地结合,对鱼群、水质、底质进行从宏观到微观的实时监测,以实现对鱼苗生长、发育、营养状况、灾害以及相应的环境进行定期信息获取和动态分析。通过诊断和决策制定计划,并在GpS和GiS集成系统支持下发展信息化现代海洋渔业。海洋精细渔业具有新型现代渔业生产模式,综合应用了3S等空间信息技术,将促进人类合理利用渔业资源,降低成本,提高产品产量和质量,改善生态环境。海洋精细渔业是未来渔业可持续发展的方向,也是“数字海洋”战略中的一项重要内容。
3海洋资源、环境领域中亟待应用3S技术的重大课题
美国前副总统戈尔曾提出“数字地球”战略,我国的《21世纪议程》和“数字城市”工程均包括3S方面的内容[19220]。作为“数字地球”的一部分,“数字海洋”、“数字港湾”等名称已被相应地提出,建立了一些行业性、地区性地理信息系统(如渔业GiS、黄河口GiS)。我国各有关部门对海洋资源与环境进行了大规模的调查研究,全国沿海66个海洋站、200多个验潮站和3个海洋资料浮标网的长期观测[21],加之陆地/气象/国土卫星资料及航片资料,积累了大量的数据。所以运用GiS技术建立海洋立体监测管理系统在我国已经具备了一定的基础,海洋综合管理系统有广阔的应用空间。但总体上讲,3S应用范围窄程度低,海洋资源与环境可持续发展任重道远[22]。在海洋领域利用GiS,首先要建立开放式的、具有先进体系结构的计算机网络平台;然后利用优良的GiS工具和数据库管理系统,构成一个集成化的环境,以满足海洋立体监测管理系统功能的需要;再利用海洋综合管理分析与决策子系统对各种信息进行分析、模拟,为海洋资源开发、环境和气候监测、防灾减灾及维护国家海洋权益服务。根据我国海洋资源与海洋环境现状,结合海洋可持续发展的目标,当前,应尽快发挥3S的优势,深入研究以下领域。
3.1数字海底系统
海底地形信息对于海岸带的演变研究具有重要意义。近年来GpS技术与海底测深技术相结合,提高了水下地形测量精度,但费用高且无法经常测量,对大面积水域也难以得到连续的全景水深信息。GiS与RS图像处理系统结合应用能在一定程度上解决这些问题。RS数据是地理信息系统的重要信息源,且大多数GiS已拥有独立模块进行图像处理。以GiS为平台,利用各种海底探测技术所取得的资料,建立数字海底数据库,应用自动成图技术,集成由海底地形地貌、地质构造等相关参数组成的数字海底系统。数字海底系统是多学科海底数据和海洋地质模型支撑的信息化海底系统。其关键技术包括海底地学专业模型技术、地学数据技术、与数字地球间的集成技术;其主要目标是使海底领域与数字地球接轨,促进海底资源的开发和海洋环境的治理。
与3S具有紧密联系的海洋环境下矿产资源的原位实时探测技术、海底电视观测系统及水下可视化定点采样技术、先进的海底矿产资源现场测试技术是国外正在发展的高新海洋资源探查技术,在大洋矿产资源探查与评价中占有极其重要的地位。我国目前对上述技术的掌握程度很低,这无疑严重阻碍了我国对大洋矿产资源的分布、储量、开发潜力和开采方法的正确判断。尽快开发大洋矿产资源探查技术显得异常必要和迫切。
3.2海岸带系统
海岸带是地球四大圈层交汇的地带,物理过程、化学过程、生物过程及地质过程交织耦合,陆海相互作用强烈。全世界河流入海悬浮物质、生源要素及污染物的75%～90%归宿于海岸带,全世界60%的人口和2/3的大中城市集中在沿海地区,海岸带环境演化直接关系到人类的生存空间、生存质量和社会的可持续发展。因此,海岸带陆海相互作用(LoiCZ)研究成为国际地圈-生物圈计划(iGBp)的核心计划之一,旨在研究未来气候变化、土地利用、海平面变化及人类活动等对全球海岸带生态系统功能和可持续利用的影响,提高对于未来变化的认识和预测能力。河口-近海系统位处沿海经济带,是陆海相互作用最为活跃的地带。就我国的国情而言,占我国陆域国土13%的沿海经济带承载着全国42%的人口,创造着全国60%以上的国民经济产值。我国沿海经济带的快速发展对海岸带资源与环境有着极大的依赖性,同时也赋予海岸带沉重的环境压力。
海岸带系统是海岸带综合管理必不可少的手段,尤其在海岸带功能区划、海域划界、海域资源有偿使用管理等信息管理中,是目前迫切需要进行的工作[23]。通过RS与GiS技术集成方法,结合海岸带综合管理所需的元数据(metadata)技术和网络地理信息系统技术,充分利用多源卫星资料和已有的实地调查资料,构建海岸带信息系统是具有较高技术含量同时又具有巨大管理效益的研究项目。它将帮助研究者从海岸带环境场及其动态变化规律探索的角度来进行海岸带动态变化研究,进而开展陆海相互作用的研究。
3.3海洋灾害监测与预报
3.3.1海水入浸实时监测当前,全球气候变暖,海平面上涨,且海水入侵面积仍有扩大的趋势。我国海岸线长,沿海地区面积大、海拔低,海平面单位高度的上涨会对沿海地区的工农业生产和人民生活造成巨大危害。国内这方面的研究开展比较晚,应运用3S动态、实时监测海水入浸,分析、预报灾情,提供有效的措施及建议。
3.3.2重大自然灾害监测预报东部沿海地区为海洋灾害多发区,其中最为严重的是台风、海流、风暴潮、海浪、赤潮等灾害[24]。因此,如何准确预报重大灾害,提高区域综合减灾能力,已构成可持续发展中亟待解决的重大科学问题。采用以飞机和卫星平台相结合的遥感成像技术实时地获取灾害蔓延范围信息,用GpS测定灾区的准确地理位置,结合GiS中已存储的灾区地形、交通等信息,即可对灾害进行评估、预测,并能对不同决策方案的效果进行模拟、对比,向各级决策部门提供救灾、减灾的辅助决策方案。
3.3.3海洋生态环境动态监测海上溢油事故频繁发生、沿海工业废水排放量日益增多、海水养殖业趋向于高密度大面积的产业化、工厂化养殖,造成环境质量下降、近海营养盐过剩,赤潮频发,严重危害着海洋生态平衡。因此,运用3S建立海洋环境动态监测系统及海洋生态变化监测系统,对合理管理海域、分析环境变化和预测海洋生态状况具有重大而深远的意义。
3.3.4海洋工程安全立体监测与预报近海资源与环境的开发依赖于海洋工程构筑物,工程安全状况直接影响开发工作的经济、环境效益,甚至决定开发工作的成败。海洋工程安全性既取决于工程结构本身状况,也取决于周围的环境荷载,如风、浪、冰、地震荷载等。建立对海洋工程构筑物状况及其环境影响的监测体系意义重大。
4结语
海洋资源与环境是3S技术大显身手的领域。3S是充分利用现有数据和信息资源的最佳途径,是实现海洋资源与环境可持续发展的关键技术和重要手段,在全球变化、资源调查、环境监测与预测中起着其它技术无法替代的作用。同时在维护海洋资源与环境可持续发展的过程中将极大地促进信息科学技术、空间科学技术、环境科学技术和地球科学的发展。3S所提供的巨大市场将在国民经济及海洋资源与环境可持续发展中发挥越来越重要的作用。随着科学技术的发展,海洋遥感卫星相继升空,海洋探测技术越来越先进,水下地形测量、重力测量仪器不断更新换代,为海洋基础数据获取提供了保障。3S理论的日益完善,算法研究的不断深入,全球网络化的逐步实现,测绘工作者、海洋科学工作者的密切配合,都为海洋地理信息系统和海洋遥感的普及提高创造条件,最终为决策者提供高质量的服务和科学的建议。只有经济、社会的发展与资源、环境相协调,走可持续发展之路,才是中国发展的前途所在。
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海洋环境的变化篇9
现阶段发展“低碳经济”已成为世人的共识。“低碳经济”是人类社会继农业革命、工业革命、信息革命之后的又一场“能源革命”。它既符合当前经济社会可持续发展的时代要求，同时也是我国政府的战略选择。在这样的社会背景下，广东省在海洋经济发展中倡导“海洋低碳经济”是一个全新的思路。大力发展海洋低碳经济，这不仅为广东省转变经济增长方式、保护生态环境奠定了基础，而且对实现广东省海洋经济的可持续发展具有十分重要的意义。
1低碳经济是广东省海洋经济发展的必由之路
1.1低碳经济的内涵
从内涵看，低碳经济兼顾了“低碳”和“经济”，低碳经济是温室气体排放量尽可能低的经济发展方式，是实现经济社会可持续发展的一种经济模式。所谓低碳经济是指依靠太阳能、风能、水能等可再生能源为主要能源，以低能耗、低排放、低污染为特征的新型经济发展方式[1]。低碳经济代表了未来经济发展的形态，其实质是能源效率和清洁能源结构问题，旨在建立新的能源结构，降低能耗和减少污染物排放，核心是能源技术创新和制度创新，目标是减缓气候变化和促进人类的可持续发展。即依靠技术创新和政策措施，实施一场能源革命，建立一种较少排放温室气体的经济发展模式[2]。
1.2发展海洋低碳经济的意义
海洋经济是开发利用海洋的各类产业及相关经济活动的总和。海洋低碳经济是在以海洋为活动场所和以海洋资源为开发对象的各种经济活动中，以经济与环境的和谐为目的一种海洋经济发展模式。海洋低碳经济作为一种平衡式经济，是在科学发展观指导下的环境友好型的、追求可持续发展的经济增长模式。所以，对广东省来说发展海洋低碳经济具有重大的现实意义。
1.2.1有利于科学发展观的贯彻和落实加快海洋经济发展，是坚持“以人为本”、树立和落实科学发展观的直接体现。在广东省的海洋经济结构不尽合理，经济增长方式粗放，资源能源利用效率低，生态环境基础十分脆弱的一个基本省情条件下，发展海洋低碳经济实际上是从需求的角度提出的，在发展中注重系统整体的互利互动和协调一致，使人与自然、经济、社会有序循环，形成良性互动发展。
1.2.2是实现海洋经济强省的必然选择在低碳经济视角下，广东省海洋经济发展战略的落脚点是把广东省建设成海洋经济强省。发展海洋低碳经济是广东省海洋经济有效发展的客观要求和广东省海洋经济可持续发展的有效载体。在发展中,坚持生态效益、经济效益、社会效益协调统一的原则，通过充分重视恢复和保护海洋自然生态环境，为海洋经济的可持续发展提供坚实的自然生态基础，推动海洋经济强建设的顺利进行。海洋经济强省本身应该是海洋生态强省、海洋绿色强省，海洋经济的发展中尽可能采取“绿色”技术，实行清洁生产，形成海洋经济之间、海洋经济与海洋生态环境之间的互利交换和良性循环。
1.2.3是广东海洋经济和谐发展的客观需要海洋经济与经济社会的协调发展的内容：一是陆上经济活动不对海洋生态系统的良性循环施加难以消解的压力；二是海洋经济系统的产出能较好满足人们对海洋产品和服务的需求；三是海洋经济的发展能明显促进全省经济的发展。目前主要影响两者协调发展的突出矛盾表现为陆上经济活动对近岸、近海的强大的污染威胁。广东的经济社会发展水平在全国领先，陆源污染负荷强度非常大,实施海洋低碳经济发展战略，大力解决陆源污染问题，才可能为海洋经济建设提供相对宽松的海洋生态环境，才有可能全面实现广东海洋经济与经济社会的协调发展。
2广东省海洋经济发展的现状分析
2.1广东省建设海洋经济强省的成效
2.1.1广东省海洋经济总量长期位居首位
广东省海洋经济自1995年以来，始终保持着快速发展的势头。2010年，广东省海洋生产总值达8000亿元，约占全省GDp的17%，比2009年增长17.6%，比2005年增长2.7倍，年均增速达22%，连续16年居全国首位，为推动全省经济社会平稳较快发展作出了重大贡献。主要海洋产业发展态势良好，海洋交通运输业、海洋旅游业、海洋渔业等主导海洋产业均达到国内领先水平。
2.1.2三大蓝色产业密集带建设初见成效
广东省沿海地区凭借区位和资源优势，海洋经济区域布局得到进一步优化，粤东、粤中（珠江口）、粤西三大蓝色产业密集带初步形成。珠江口地区已成为我国海洋经济发展最具活力和潜力的地区之一。东西两翼加快推进工业化和城镇化进程，经济发展迈上了新台阶。在三大蓝色产业密集带中，汕头突出发展重化工业和水产品加工业，水产品出口连续4年居全省地级市首位；潮州建成全省最大的烤鳗加工、贝类集散地。汕尾是全省最大的鲍鱼养殖基地，全市养鲍场已达40多家，年产量超1000t；惠州着力建设临海石化工业区；湛江、茂名大力发展海洋石化业、港口物流业；珠海、阳江、惠州、茂名等地区着力打造滨海旅游品牌等等。
2.1.3海洋科技和教育成效显著
广东省积极部署实施“科技兴海”战略，全面启动实施了《广东省科技兴海1999—2010年规划》，海洋生物资源综合开发技术、海洋工程技术、海洋矿产资源开发技术等海洋高新技术的研究和开发取得了很大的成绩。重大科技兴海招标项目取得丰硕成果，14项技术获得国家专利。建成4个省级重点实验室，8个区域性水产试验中心。在海洋教育方面，广东省拥有全国第二所海洋大学———广东海洋大学，除此之外还有中山大学海洋学院、广东省水产学校等海洋教育机构，多年来培养了大批海洋与水产技术和管理人才。
2.1.4海洋环保取得进展
完成了第二次海洋污染基线调查工作，编写《广东省海洋污染调查报告》。针对全省发生赤潮，成立了广东省海洋与渔业环境监测中心和赤潮研究中心[3]。省政府出台了全国第一部规范人工鱼礁建设的政府规章，决定省、市、县财政投入8亿元，用于人工渔礁建设。广东省编制实施了《广东省海洋与渔业自然保护区总体建设规划》，加强海洋与渔业自然保护区的建设力度，截至2010年底，已建成了徐闻珊瑚礁自然保护区、雷州白蝶贝自然保护区、东山—南澳海洋生物多样性保护管理示范区等100个，其中部级自然保护区4个、省级自然保护区9个，保护区面积达69万hm2，初步形成了类型较齐全、布局较合理的保护区网络。#p#分页标题#e#
2.1.5海洋污染治理力度加大，监测治理效果显著
全省各地基本建立海洋环境监测体系，对重点排污口、海水浴场、海水增养殖区监测实现常规化，连续7年省级、沿海市级海洋环境质量公报。建立了重大海洋与渔业环境灾害监测预警机制，重新修订了广东省重大海洋环境突发灾害应急预案，妥善处理了澄饶联围水污染、茂名水东湾死鱼事件、深汕高速公路甲苯泄露事件等近10宗海洋渔业污染事故，有效维护了当地社会稳定。环保执法力度加强。严格要求直排入海重点单位执行“三同时”制度。全省海岸工程环评执行率达100％。
2.2广东省海洋经济发展中存在的不足及原因分析
2.2.1海洋资源衰退、环境污染状况尚未得到有效遏制
由于资源过度利用以及粗放式经营对海洋资源造成的影响没有根本缓解，海洋生物资源补充能力严重衰退。目前，南海北部大陆架底层渔业资源密度已下降到很低水平，不足原始资源密度的1/9，而北部湾海域的渔业资源密度已不足原始资源密度的1/8。广东省近岸海域环境质量除局部区域有所改善外，总体表现为海域污染尚未得到有效控制，污染面积不断扩大，污染程度不断加重，生态环境不断恶化。国家海洋环境质量公报表明，广东省近岸海域未达到清洁海域水质标准的面积由2005年的9860km2增至2010年的22042km2。另外，广东省沿海城镇生活污染源的源强持续快速增长，生活污水处理率目前仅为39%。
2.2.2绿色海洋科技整体水平不高
海洋经济绿色发展一定程度上取决于绿色海洋科技发展的状况，其开发范围的深度和广度受到绿色科技的制约，同时，其开发利用中伴随的负面的影响也需要先进的绿色科学技术来解决。广东省海洋科技对海洋经济的贡献率却不高，根据有关资料显示，在11个海洋兄弟省份中，海洋科技综合竞争力的排名只处于第4的位置，其中高级职称人员为310人，不及山东727人的1/2。广东新兴海洋产业产值只占海洋产业总产值的1/4。一些新兴产业，如海洋药物、海洋能源等明显开发不足。最直接的原因是受技术水平的限制，使得海洋资源的开发仍停留在粗放利用阶段，以资源为优势的高附加值的产业还没有形成，海洋关键技术自给率低，发明专利数量少，主要的海洋仪器依赖进口的局面没有得到根本性的改变。
2.2.3海洋综合管理滞后
目前，广东省海洋和海洋资源法律制度现状己难以适应海洋开发、管理和维护海洋权益的需要，尤其是海洋和海洋资源综合性管理的法制建设滞后，加剧了广东海洋资源开发的无序和无度。沿海各市海洋综合管理的机构尚未健全，体制尚未理顺。海上执法部门，如海监、渔政、环保、港监、公安、边防、海关等力量大多各自为政，力量分散，形不成合力，无法对海洋实施统一、有效的监督和监察。
2.2.4绿色发展意识不足目前绿色海洋意识
虽然有所提高，但就总体而言，其普及度还不够，尤其是对海洋生态的保护意识不强。一是缺乏“绿色”生产意识。涉海经营企业把海洋当作无偿的排污场所，无偿的使用海洋资源，不愿意治理污染；二是绿色消费意识不够，据调查，约有2/3的消费者对消费的产品是否是“绿色产品”并不在意；三是缺乏资源节约意识，认为海洋资源是取之不尽，用之不完的。
2.2.5海洋法制不健全
至今尚没有一部海洋的综合法律。在海洋权益管理方面，缺乏海上人工构造物管理方面的立法；在资源开发管理方面，行业管理法规较多，但缺乏海洋资源开发、综合协调管理方面的立法，尚没有颁布海洋资源开发管理基本法、海岸带管理法等。虽然“谁污染谁治理”早已形成法律，但实施效果并不好。排污收费面不全，收费的主要是超标排放的大中型企业和一部分事业单位，但环境污染很大一部分来源于不超标排放的企业和规模小、布局分散的乡镇企业；收费标准偏低，仅为污染治理设施成本的50%左右，导致企业宁愿缴纳排污费，不愿进行污染治理。资源法律的不完善弱化了对人们破坏资源的强制性约束，忽略了人与自然关系的行为规范，阻碍了人与海洋资源环境的和谐发展。
3构建基于低碳经济的广东海洋经济发展模式
海洋经济是以海洋为活动场所和以海洋资源为开发对象的各种经济活动的总和。包括海洋渔业、种植业、工业、运输业、旅游业等，是一个多门类的经济领域；它包括海岸带、近海和远洋，包括水面、水中和海底，范围极为广泛。由于海洋水体具有流动性、可依托性、阻碍性、媒介性，海洋这个特殊的经济空间使得海洋经济具有整体性、公共性、跨地域性的特征。从管理体制看，有各级行政单位和经济组织，以及一部分协作活动机构；因此，海洋经济的特点决定了海洋经济的发展具有层次性、系统性及多部门交叉性的特征。绿色海洋经济是在低碳这一理念指导下发展海洋经济的有效经济模式。根据上述海洋经济的特征，我们认为，海洋经济绿色发展是指一个多层次、多侧面体现海洋经济绿色发展的立体框架，将绿色理念融入到海洋经济、社会发展的各个部分，既可以实现低碳发展低能耗、低污染、低排放的目的，又可以实现海洋经济的可持续发展。绿色海洋经济在发展中兼顾“社会安全”、“经济发展”与“环境保护”，以满足未来发展的需要。由于广东自然资源不足，环境承载有限，必须将有限资源作有“效率”的使用，并加强对环境保护，确保海洋经济的健康可持续发展，以创造经济、环保与社会“三赢”愿景。
4基于低碳经济推进广东海洋经济发展的措施与建议
4.1政府加大对发展海洋低碳经济的支持力度
在发展海洋低碳经济的过程中，政府的支持很有必要，要根据海洋经济结构演进的一般规律，从整体效益出发，进行与产业优化相适应的环境建设。要通过媒体宣传、信息、市场预测等，使社会明确全省海洋经济发展的主攻方向。通过行政、法律、财政等手段引导企业将资金投放到低碳产业。鼓励企业作为投资主体吸引社会各方面多元化投资。强化重大项目的全过程监督，提高投资效率。此外，政府财政的转移支付要与海洋产业结构调整配合。在海洋产业优化方面要加大科技投入和增量调整，进一步优化第一、三产业内部的行业结构，提高其档次。集中力量重点发展海洋生物制品工业、海洋电子、海洋旅游等新兴或低碳的产业。
4.2构建海洋科技创新体系#p#分页标题#e#
应该围绕海洋科学与技术、海洋生物制品及加工、海洋工业与能源、海洋环境与发展等领域展开海洋技术创新基地的建设活动，加强高新技术的攻关力度，开发具有自主知识产权的新技术，以解决当前海洋经济发展过程中生态环境、精品养殖、资源利用等方面的问题。建立产学研相结合的技术创新体系，通过高校与科研院所的结合，构筑产业科技开发的平台，实现科技开发和产业需求接轨，解决产业发展中的核心技术问题。同时，要鼓励应用型科研机构和涉海企业联合开发新技术。通过与海洋企业的技术研发中心共同进行技术和产品研发工作，可以促进海洋科技成果的转化和应用，逐渐形成企业连基地、基地带区域的海洋产业开发格局。
4.3强化发展海洋经济的低碳意识
广东省海洋经济走绿色发展之路就必须强化人们的低碳意识。低碳意识是伴随着人类工业文明的发展，人与环境的冲突愈演愈烈的情况下逐渐衍生发展起来的。一方面各级党政领导干部要提升环保危机感和责任感，为改善海洋自然生态环境，促进人与海洋和谐，提供制度基础、设施建设和政治保障，鼓励技术创新和发展清洁能源产业，为海洋产业的发展创造优越的社会条件。另一方面要建立和实施环境违法违规责任追究制度，激发和强化各级领导、环保执法人员、环保产业单位的环保责任。再次，充分有效地利用媒体和信息网络技术等途径，大力宣传低碳观念，倡导低碳生活，广泛动员人民群众参与多种形式的环境道德实践活动，逐步强化公众的低碳意识。
4.4加强海洋生态环境建设
海洋生态环境的建设必须坚持“预防为主、防治结合、强化监督管理”的原则。由于海洋资源开发利用状况是不断变化的，所以要做好海洋环境监测，通过大力组建海洋环境监测网，逐渐形成行政监管、专业机构监测、群众监督相结合的监测体系，以利于准确地掌握海洋资源及环境的变化状况，并及时采取相应措施保护海洋生态环境。还要发挥海洋行政执法的作用，加大执法力度，规范各种用海活动。对重点海域进行环境污染容量评价和海洋功能区环境质量调查，实行污染物排放总量和排放标准控制制度，对重点排污口加强监测、监视和管理，严格限制排放数量。对围海、填海项目必须进行科学规划、科学论证和严格管理，以促进海洋生态环境的有效保护。
4.5转变海洋开发模式
一是转变经济增长方式。传统经济是“海洋资源？海洋产品•海洋污染物排放”型经济，最终会导致海洋资源的短缺和海洋环境污染。而循环经济以“减量化、再利用、资源化”为原则，将经济活动组织成“资源•生产•消费•二次资源”的闭环过程，使资源和能源得到合理和持久利用，并使经济活动对环境的不良影响降低到尽可能小的程度。二是采用科学的政绩评价指标，实行绿色GDp考核。省委、省政府要大力推行绿色GDp指标和产出率等效益指标。逐步在沿海各地建立海洋绿色GDp统计核算指标体系，以利于正确测度生产者和消费者行为的成本和收益，督促人们经济行动的改进。三是转变发展观念。摒弃“高投入、高消费、高排放、低效率”的传统经济发展方式。
4.6加强海洋综合管理
发展海洋低碳经济走绿色海洋发展道路涉及到方方面面，必须通过综合管理实现。由于对现有管理体制的路径依赖，需要完善海洋综合管理体制：一是成立海洋机构协调委员会，负责制定本省的海洋研究、开发、保护的重大战略方针，进行全局性连续指导，协调各部门、各地区之间的关系。这是海洋经济管理系统中最重要的层次，也是综合统一管理能否展开的关键环节。在健全机构的基础上，明确划分省级和市级管辖海域的范围。为了调动地方政府的积极性，实现地方政府的效用，减少沿海地区的用海矛盾和纠纷。二是弱化行业管理，减少涉海管理部门，将海洋资源、环境行政管理权限以海洋委员会为主导纳入到海洋综合管理体系之中，鼓励公众参与。
海洋环境的变化篇10
①南北半球以副热带海区为中心的大洋环流(北顺南逆);②北半球以副极地海区为中心的大洋环流(逆时针)。③南极大陆的西风漂流;④北印度洋的季风洋流(夏顺冬逆)。
47.海洋渔业资源的分布
主要集中在温带沿海大陆架海域。
48.海洋环境问题的形成
①海洋污染(工业废弃物、核电站冷却水、农业废水和石油渗漏等);②海洋生态破坏(工程建设、渔业生产及自然环境的变化等)。
49.海洋权益
《联合国海洋法公约》规定，沿海国家除拥有12海里领海权外，其管辖的海域面积可外延至200海里，作为该国的专属经济区，享有勘探、开发、利用、保护、管理海床上覆水城及底土自然资源的主权。
50.地壳物质循环
从岩浆到形成各种岩石，又到新岩浆的产生，这一运动变化过程，构成了地壳物质循环。
51.地质作用
①定义：引起地壳及其表面形态不断发生变化的作用。②分类：按其能量来源，可分为内力作用(表现为地壳运动、岩浆活动、变质作用等，使地表隆起或凹陷，形成高山或盆地)和外力作用(表现为风化、侵蚀、搬运、沉积、固结成岩作用，把盆地填平)。
52.板块构造学说
全球岩石圈共分为六大板块。一般说来，板块内部，地壳较稳定;两个板块交界处，地壳较活跃，火山和地震也多集中分布在这一地带。板块张裂处，常形成裂谷或海洋，板块相撞挤压处，常形成山脉。
53.地质构造
①褶皱(a.背斜：岩层向上拱起，常成为山岭，有时成谷;b.向斜：岩层向下弯曲，常成为谷地，有时成山)。②断层(a.地垒：相对上升的岩块，常形成块状山地或高地;b.地堑：相对下沉的岩块，常形成谷地或低地)。
54.地质构造与生产
了解地质构造规律，对于找矿、找水、工程建设等有很大帮助。含石油、天然气的岩层，背斜是良好的储油构造;向斜构造盆地，利于储存地下水。水库等大型工程选址，应避开断层带，以免诱发断层活动。
55.陆地水体的相互关系
雨水补给为主的河流，其流量变化与降水量变化相一致;冰川融水补给为主的河流，其流量变化与气温变化有密切的关系;河流水与湖泊水、地下水之间可相互补给，湖泊对河流径流还起调蓄作用。
56.水循环
自然界的水在四大圈层中通过各个环节所作的连续运动的过程，按其发生领域分为海陆间大循环、内陆循环和海上内循环。
57.植物对环境的指示作用
莲(水湿环境)、骆驼刺(干旱环境)、铁芒箕(酸性土壤环境)、碱蓬(盐碱性土壤环境)、旗形树冠(风向)、矮牵牛(大气中二氧化硫污染)。
58.植被的环境效益
净化空气、调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙、保持农田、吸烟除尘、降低噪声、美化环境。
59.陆地环境的整体性
陆地环境各要素的相互联系、相互渗透，构成了陆地环境的整体性。