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广州市海洋防灾减灾信息化建设成果及其应用

更新时间:2009-03-28

随着国家 “智慧海洋” “经略海洋”战略部署的提出,海洋信息化已是未来海洋发展的必然趋势。国家海洋局早在2007年发布了 《加快海洋信息化建设实现海洋强国战略》,指明了海洋信息化建设是落实科学发展观,实现经济发展和人口、资源、环境协调发展的战略任务之一。海洋防灾减灾更是离不开信息化建设。信息化建设不仅增强了对海洋灾害的观测能力,提高了对海洋灾害观测的效率,更大大提升了对海洋灾害的预报预警能力。

在 “十二五”规划之前,广州市海洋防灾减灾信息化建设尚属空白。 “十二五”期间,为响应《全国海洋观测网规划》 《海洋观测预报条例》等要求,提高广州市海洋环境监测及防灾减灾能力,广州市大力建设基础海洋观测体系及防灾减灾预报预警体系。目前,即 “十三五”规划前期,广州市海洋防灾减灾信息化建设已取得了跨越式发展,主要体现在两个方面:一是初步建成广州市海洋综合观测系统;二是在广州市海洋综合观测系统的基础上,建成了风暴潮漫滩风险评估与预警系统。

根据文献记载,广东省近年来发生过的海洋灾害包括风暴潮、海浪、赤潮、溢油、海水入侵等[1]。广州属于典型的亚热带季风气候,热带气旋盛行,风暴潮灾害是影响到广州最主要的海洋灾害之一[1-2]。海洋综合观测系统是收集海洋防灾减灾基础数据的必要手段,为海洋预报预警提供基础数据;风暴潮漫滩风险评估与预警系统是在海洋综合观测系统的基础上,提供风暴潮预警及业务化预报功能。观测与预报双管齐下,为广州市海洋观测预报预警、防灾减灾体系建设奠定了扎实的基础,为防灾减灾提供有效的决策依据。广州市海洋综合观测系统、风暴潮漫滩风险评估与预警系统是广州市海洋信息化建设的一部分。本文旨在对广州市海洋防灾减灾信息化建设现状进行分析,结合信息化成果在海洋防灾减灾中的应用,总结广州市海洋防灾减灾信息化建设的特点,对未来广州市海洋防灾减灾信息化建设提出切实可行的建议。

  

图1 广州市海洋综合观测系统站位分布图

1 广州市海洋综合观测系统

海洋观测主要有天基、海基及水下3种方式[3],目前应用较多的是海基观测系统。海基观测系统主要分为岸基观测站、船载测量、水下测量以及浮标测量。广州市海洋综合观测系统主要以海基观测为基础,其他观测方式为辅助的形式对广州海域进行长期连续的观测。

广州市海洋综合观测系统目前由4大部分组成:海况视频监控系统、咸潮在线监测系统、水文气象岸基观测站、海洋环境在线浮标监测系统。现已建成并运行的观测站位分布见图1。

1.1 海况视频监控系统

海况视频监控系统设在近岸沿海区域,通过专线网络实时传送近岸海洋现场视频数据回终端客户端。系统包括前端监控系统、网络传输系统和监控中心管理系统3个部分。前端监控系统采用远距离高清透雾云台摄像机、红外热像仪双摄像机的方式,保证在日间、夜间及恶劣天气下仍可正常的对各种目标进行监控,现场实时视频影像通过网络传输系统传回监控中心管理系统,可通过监控中心管理系统对前端视频影像进行调用、存储、移动摄像机位置等操作。目前,在广州海域的沿海重点工程、沿海生态保护区、滨海旅游区、重点河口等区域共布设了15套海况视频监控前端系统,基本覆盖整个广州海域,可以快速、直观获取广州海域现状信息。前端监控系统视频影像最高分辨率1920×1080,最远可监控离镜头15 km外的大型目标。监控中心管理系统及现场视频见图2。

1.2 咸潮在线监测系统

广州市位于珠江河网较密集的区域,水域交错复杂,上连西江、北江,下接伶仃洋,上游河水直接通过珠江口东四口门虎门、蕉门、横门和洪奇沥注入伶仃洋,地理位置特殊。广州水域是咸潮入侵的易发地带,2004年、2005年、2006年冬季因为干旱和天文大潮的影响,广州地区居民生活用水、农业用水以及城市工业生产及其发展都受到咸潮的严重影响[4]。因此有必要对广州海域咸潮入侵现象进行实时在线监测。

咸潮在线监测站位从北往南布设在各水道入海口附近 (如图1所示),一期共布设5个站位。仪器实时采集水温、电导率、水位、TDS(总溶解固体值)等数据,并通过网络定时发送回电脑接收终端,同时在终端显示数据结果。通过对咸潮在线监测系统采集的数据进行分析,可判断咸潮入侵状况和入侵趋势。电脑接收终端数据展示见图3。

  

图2 海况视频监控中心管理系统

  

图3 咸潮在线监测系统接收终端数据展示

  

图4 水文气象岸基观测站数据接收终端

  

图5 浮标在线监测系统实时观测数据

1.3 水文气象岸基观测站

岸基观测站的特点是能对近岸海洋水文气象环境进行实时连续的观测,广州海域十分靠近内陆,岸基观测站是较方便且实用的观测方式。

岸基观测站主要建于广州沿海岸边区域,主要观测参数有潮位、气压、气温、湿度、风速风向。目前已建岸基站2个,分别位于国家级中心渔港和重要公共设施用岛。数据接收系统见图4。系统中可清晰的展示实时监测的潮位及气象数据,对于灾害天气及风暴潮前夕潮位和气象数据的观测及对预报结果的验证都起到了较为重要的作用。

2.1.3.3 缓冲溶液pH的优化 本方法考察了不同pH对组分迁移时间和分离效率的影响,见图3。最终确认缓冲液优化pH为8.60。

1.4 海洋环境浮标在线监测系统

浮标在线监测是海洋环境长期定点实时立体监测的基本手段,以其机动灵活、实时、准确度高、测量参数多、代表性好、全天候、动态、连续测量等优点,在海洋资源开发、环境监测、海上运动、防灾减灾、国防建设和科学研究等领域得到了广泛应用。浮标监测分布面广、测量周期长,已经成为海洋和水文监测的主要手段[3]

乾隆三十七年(1772年)开始,由乾隆皇帝主持,纪昀等360余位高官、学者参与编纂,3800多人抄写,历时十三年,编撰完成了中国历史上最大的一部丛书。因分经、史、子、集四部,故名为《钦定四库全书》。《钦定四库全书》分44类、66属,共收书3460余种,7.9余万卷,约8亿字,是集中国古籍之大成的彪炳史册的文化巨著。

广州市规划在2016-2018年间新建5套海洋环境在线监测浮标,浮标主要有两大功能:水文气象观测及水质观测,目前已成功投放2套水文气象浮标且正常运行,主要观测参数有波高波向、流速流向、风速风向、水温、盐度、气温、气压等。2017-2018年计划新增3套浮标,观测内容涵盖水质、水文及气象等要素。浮标在线监测系统实时观测数据见图5,图中不仅可以看到实时观测数据,系统还可对风速风向、波浪、能见度做简要的统计和判断,对海况预报具有较好的指示作用。

数据接收子系统主要用于收集并管理预警预报所需的海洋观测数据及公开的预警预报产品。主要包括: (1)本单位岸基海洋观测站采集的数据; (2)各机构公开的台风预警预报信息;

1.5 广州市海洋综合观测系统在台风中的应用

广州市海洋综合观测系统对广州海域的海况、水文及气象等要素进行观测,在海洋灾害发生前后及期间提供可视化、实时观测数据,为海洋综合管理、应急指挥等提供辅助决策。以2016年经过广州市的台风 “妮妲”为例,广州市海洋综合观测系统详细观测和记录了 “妮妲”来临前后广州海域的海况、水文、气象情况。

无独有偶,我国唐代的另外一部佛经《开元占经》也有所提及。瞿昙悉达在他的《开元占经》表示了“‘红月亮’代表争与兵,又有国死大人”[7]。换句话说就是红月出现将会改朝换代,国家灭亡,臣子死于非命。同样也是将红月看做灾难的预兆。这与我国有句谚语:“月有辉煌,暗色矢光,天灾降旨。”是一致的。民俗是一个相对保守的文化,不容易受到其他因素的影响,能够较完整的保持他本来的面目。民俗中对红月也是持这样的观点,因此,在传统观念中红月作为灾祸的预兆就更加明显。

在台风期间,通过海况视频监控系统可记录、保存台风来临前、登陆中及过后的广州沿岸海域海况视频资料。 “妮妲”登陆期间,从海况视频监控系统可观察到,8月1日17时左右,南沙区渔政大楼、南沙区海港大厦等监控区域开始下雨,番禺区海域暂时风平浪静。8月2日8时-11时,台风从南沙区到达番禺区,从视频监控可看出,台风眼附近海况较好,风平浪静,台风外围下雨;从莲花山码头视频监控可看到,9:00-12:30时,番禺莲花山岸段有增水情况发生,但最终未发生漫滩漫堤。

  

图6 2016年8月台风 “妮妲”登陆前天气和海况

  

图7 2016年8月台风 “妮妲”登陆过程中莲花山码头现场

台风 “妮妲”2016年8月2日3时35分以强台风级别在广东省深圳市大鹏半岛附近登陆,最大风速达42 m/s,中心气压960 hPa,以25 km/h的速度向西北方向移动。8月2日8时到达广州市南沙区,9时到达广州市番禺区,最大风速为28 m/s,中心气压985 hPa,以22 km/h的速度向西北方向移动。8月3日5时离开广东境内,进入广西柳州西北部,并于8时在西部消散。

“妮妲”期间的咸潮在线监测数据 (图8),因台风向西北方向移动,表面风将外海高盐水向上游推移,导致部分站位测得盐度值迅速升高,明显高于河道水体含盐度限值 (《生活饮用水水源水质标准》CJ3020-93),该情况共持续5-6 d,在 “妮妲”消散近两天之后盐度值逐渐回归正常范围。

  

图8 “妮妲”期间咸潮在线监测数据变化过程

  

图9 “妮妲”登陆前后潮位及风速风向变化

2 风暴潮漫滩与风险评估系统

十二五规划期间,广州市海洋防灾减灾信息化建设取得两大主要成果:一是建成了广州市海洋综合观测系统;二是建成了风暴潮漫滩风险评估系统及业务化预报平台。观测与预报相辅相成,是防灾减灾体系必不可少的组成部分。两大成果的主要特点是: (1)观测手段多样化;(2)观测站点密集,且在广州海域均匀分布,观测盲点较少; (3)观测数据充足,为预报提供了重要的基础数据; (4)业务化的预报平台功能齐全,预报预警平台智能化,不仅可实现对广州海域进行精细化预报,还能实现对风暴潮灾害的提前预警; (5)风暴潮漫滩风险评估系统可实现对各沿海区县可能发生的风暴潮灾情及风险性进行预评估,为防灾减灾提供决策依据。

期刊评级主要是通过引文数据库,期刊前几年发表的文献在统计当年被引用次数除以该刊前几年发表的文献数(有些会包含新闻等,有些不含)。

风暴潮漫滩与风险评估系统是针对广州海域常发性灾害风暴潮而建设,主要用于台风天气引起的风暴潮灾害预报预警及灾前风险预评估。系统包括数据接收、风暴潮漫滩与风险评估、业务化预报等功能。系统功能结构图见图10。

2.1 数据接收子系统

3.加强和完善基于低碳理念的酒店文化建设。作为酒店的核心竞争力之一,酒店文化的存在至关重要,这对于酒店吸引顾客和专业的管理人才来说不可或缺。针对低碳文化的发展和兴起,酒店需要及时顺应低碳潮流,向员工传播和灌输低碳理念,使其能够更好的理解和接受。在建设酒店文化时,需要结合低碳理念,不仅要使酒店得到经济效益,还要使其能够承担低碳和环保的社会责任。

  

图10 风暴潮风险评估与预警系统功能结构图

  

图11 数据接收子系统

2.2 风暴潮漫滩数值预报模型及风暴潮漫滩预警子系统

在风暴潮风险评估与预警系统建成之后,以台风 “妮妲”为例,利用数值预报模型对 “妮妲”登陆过程及登陆前后进行了数值模拟,利用风暴潮风险评估系统对台风来临前后灾情及受灾风险性进行了评估。数值预报模型模拟的8月2日11时 (“妮妲”经过广州海域)广州海域模拟浪场见图15,等值线呈楔形分布,广州海域浪高最高达到3 m,近岸浪高为1~2 m,浪高由外至内减小。

  

图12 风暴潮预警预报子系统

2.3 风暴潮风险性评估及灾情预评估子系统

预评估子系统的主要功能是在风暴潮数值预报模型的基础上,结合广州沿海区域的人口分布、土地利用分布、重要承灾体分布数据,利用专业的分析和评估方法对广州沿海区域可能受到风暴潮影响的风险性及灾情进行预评估,同时实现对海洋灾情预评估的可视化表达,为防灾减灾提供辅助决策支持。评估子系统见图13。

通过光谱衍射测试实验,不断优化中心频率处的输入阻抗值及LC参数值,观察不断优化的阻抗匹配电路对光谱衍射强度的影响,根据衍射强度确定最佳阻抗匹配点。在60 MHz~200 MHz的AOTF工作范围内对光谱衍射强度数据进行抽样采集并处理,并将抽样的衍射强度图进行拟合[5-6],最终在优化匹配阻抗下其衍射强度如图8所示,优化阻抗的光谱衍射强度比理论阻抗的衍射强度波坑下降更深,光谱衍射强度越大,则光谱分辨率及成像清晰度越高。

2.4 业务化预报平台

业务化预报平台作为风暴潮风险评估与预警系统的重要组成部分,主要用于广州市日常海况的预报。通过建立海洋预警预报业务化平台,可实现对广州市近海海况的日常预报,包括对滨海旅游区、重点养殖区、重点工程区的海浪、潮汐、海流、海温的预报产品制作及预报信息发(3)公开的海洋气象预报机构产品等。通过对海洋观测数据、海洋灾害信息的收集、传输、存储、展示、分析,为预警预报奠定良好基础。系统界面见图11。布。业务化预报平台见图14。

  

图13 风暴潮风险及灾情评估子系统

  

图14 业务化预报平台

2.5 风暴潮风险评估与预警系统在台风灾害中的应用

风暴潮漫滩数值预报模型及风暴潮漫滩预警子系统主要是通过建立风暴潮漫滩数值预报模型来计算增水结果,对台风期间可能发生的风暴潮增水、漫滩进行提前预警预报,并结合三维仿真模型在GIS系统中实现对风暴潮增水、漫滩的三维仿真动态显示,其主要特点是可以实现将增水的数值预报结果可视化、仿真化。预警预报子系统见图12。

零价铁粉中总铁质量分数为 93.04%,硫为0.01%,碳为2.43%,不溶成分为2.15%,购自日本同和控股(集团)有限公司,型号为E-200;腐殖质来源于木本泥炭,原产印度尼西亚,胡敏酸质量分数为 105.9 mg·kg-1,胡敏素为 69.5 mg·kg-1,富里酸为 12.4 mg·kg-1;按照零价铁与腐殖质的质量比为12.5∶87.5配制复合调理剂,由江苏旭曜科技有限公司生产,为粉剂。

  

图15 台风 “妮妲”登陆过程模拟浪场

根据评估系统灾情预评估及风险性评估结果(图18-19),主要承灾体分布于广州市南沙区和番禺区。广州市南沙区、番禺区、黄埔区可能受风暴潮灾害影响,综合灾情等级均为I级,全市直接经济损失约4 007万,全市受灾人口约12 522万人,其中受灾最严重及受灾风险性最高的区域均为南沙区。

  

图16 台风 “妮妲”登陆过程模拟增水结果

  

图17 三维漫滩展示结果

风险性评估是指运用GIS空间叠加及包含算法,输出暴露在不同危险性等级下的承灾体、重要承灾体的风险等级、人口影响及综合的风险性分布。灾情评估是指结合广州市土地利用数据及沿海土地利用分布数据,建立各类土地利用易损性评估标准,评估广州所有沿海土地利用单元的易损性;并利用区县级边界对每个区县范围内各网格单元的土地利用易损性等级评估结果进行统计,输出区县级单元的土地利用易损性等级。

  

图18 台风 “妮妲”登陆前灾情预评估结果

  

图19 台风 “妮妲”登陆前受灾风险性预评估结果

模拟增水结果见图16,广州沿岸达到了80~120 cm的增水,越靠近内陆增水数值越大,与观测结果接近。三维漫滩展示结果见图17(为更直观的展示漫滩过程,漫滩结果相对于 “妮妲”引起的风暴潮实际增水结果放大数倍,实际未发生漫滩),图17(a)为假设漫滩发生时海水漫过堤坝淹没陆地的过程演示,图17(b)为假设漫滩发生后的淹没范围演示。从模拟结果可看出,如发生漫滩,受灾最严重的区域为南沙区龙穴岛 (红色范围表示淹没程度最严重),几乎完全被淹没。

3 讨 论

3.1 现状与特点

珠江口上连珠江河网,下接南海。南海是热带气旋多发区,南海沿岸风暴潮和风暴潮流容易沿着珠江口、珠江河网上溯,给沿岸带来巨大灾害[5]。而广州市处于珠江河网内,并直接与珠江口相连,因此常年受到风暴潮灾害的威胁,故对广州市风暴潮灾害的预报预警十分必要。广州市风暴潮漫滩及风险评估系统不仅可在台风期间提供风暴潮预警预报,还可为广州海域提供精细化的日常海况预报。这也是广州市防灾减灾信息化建设的重要组成部分。

目前为止,岸基观测站、海况视频监控系统在台风 “妮妲”来临期间已为广州市海洋综合管理和防灾减灾提供了重要的观测数据,为台风灾情提供预判依据;同时,岸基观测站、海况视频监控系统及咸潮在线监测系统已为海平面变化实地调查提供了丰富的观测数据。通过咸潮在线监测系统,对枯水期咸潮入侵的趋势及强度有了准确的判断。风暴潮漫滩风险评估系统可在台风天气进行风暴潮增水及漫滩数值模拟和预警预报,对风暴潮灾害进行风险评估,并通过业务化预报平台向各级单位、沿海渔民和居民及时发布预警预报信息,将台风灾害可能造成的损失降到最低;通过业务化预报平台还可对日常海况进行预报及信息发布。在系统建成之后,以台风 “妮妲”为例,对 “妮妲”登陆过程引起的风暴潮增水及漫滩进行模拟,对 “妮妲”登陆前沿海各区县的灾情及危险性进行预评估。总体来讲,广州市海洋防灾减灾信息化系统功能齐全、形式多样、系统功能强大及平台智能化,具有一定的代表性和前沿性。

在估计出门槛值的前提下,我们要对门槛效应的显著性进行校验,其目的是检验以门槛值为划分标准的两组样本模型估计参数是否显著。同时,为了确保模型的准确性要对门槛值的个数进行检验。由于门槛值γ是未知的,所以F统计量的分布为非标准的卡方分布,因此本文采用Bootstrap自助抽样法进行先验估计,对(1)式分别在不存在门槛值、存在1个门槛值、存在2个门槛值的假设下进行检验。 检验结果见表2。

3.2 不足与展望

广州市海洋防灾减灾信息化建设虽已取得一定成绩,但仍然存在许多有待改进的地方。海洋基础观测方面,目前还是主要以海基实时在线观测为主,尚未涉及到天基及水下观测,因此遥感资料、航测数据较少;观测主要以单点为主,尚未涉及到对整片海域进行空间尺度的观测;咸潮观测站位只分布在水道与河口的连接处,上游各水道观测站点覆盖较少。海洋预警预报方面,目前虽已建立了风暴潮风险评估系统与业务化运行平台,但在数值预报模拟及天气形势分析能力上还有所欠缺,精细化预报的精度还有待提高。

按照广东省海洋与渔业厅 《海洋观测预报和防灾减灾 “十三五”规划》部署,根据 《广州市海洋信息化规划 (2016-2020)》要求,在“十三五期间”,广州市海洋防灾减灾信息化建设主要包括以下几个方面: (1)加强海洋观测能力。一是通过增加天基观测手段,通过遥感、航测数据实现对海洋灾害的观测;二是新建地波雷达观测站,增强对近岸海域空间小尺度范围内海流、海浪场的观测能力; (2)提升海洋预报服务水平。一是对海洋观测预报员进行业务化预报培训,提升海洋观测预报员的业务化预报能力;二是引进海洋数值预报模型人才,增强预报模型数值计算的技术力量;三是加强海洋数值预报模型的硬件条件建设,为海洋业务化预报提供必要的硬件设施; (3)提高海洋防灾减灾能力。除了将观测与预报紧密结合,提高海洋预报能力,还要完善海洋防灾减灾机制,提高海洋防灾减灾宣传力度,加强对公民的海洋科普宣传,提升防灾减灾能力及效率,更好的为全市海洋防灾减灾建设服务。

参考文献:

[1] 邓松’刘雪峰’游大伟’等.广东省 1991-2005 年 5 种主要海洋灾害概况[J].广东气象’2006’4: 19-22.

[2] 史键辉.广州区域中心海洋灾害预报的展望[J].海洋信息’1993’11: 4-8.

[3] 尹路’李延斌’马金钢.海洋观测技术现状综述[J].舰船电子工程’2013’11: 4-7.

(1)对接BEPS第5项行动计划成果,完成国内税法中有害税收实践规定的自查和同行审议。BEPS第5项行动计划成果《考虑透明度和实质性因素,有效打击有害税收实践》,重点关注与无形资产税收优惠制度有关的实质性活动的要求,以及提高透明度的问题。中国已经就高新技术企业所得税优惠政策进行了自我评估,虽然评估方法与AP-BEPS报告所建议的“关联法”不完全一致,但其采用的标准其实比“关联法”更为严格。因此,中国自评和接受“有害税收实践论坛”主持的AP-BEPS其他成员国同业审查结论一致,中国高新技术企业所得税优惠政策不构成有害税收实践,中国不必要也不会改变该项所得税优惠政策。

本研究通过3个子研究,验证了近邻信任可以减少低收入群体的短视行为。该研究结果与Jachimowicz等人(2016)在美国社会验证的社区信任可使穷人更偏向远期决策的结果基本一致,使其在中国社会背景下得到支持。同时,有关社区治理的案例研究发现,有效的社区治理可以减少贫困,使居民不过度消耗环境资源,做出更加利于长远发展的远期决策,而邻里之间的信任便是使社区治理机制有效运作的关键因素之一(张捷,2013),侧面支持了研究结果。

[4] 李越’张萍’王旸.枯季不同风向对广州附近水道咸潮影响分析[J].广东水利水电’2009’12: 14-18.

[5] 王永信’史键辉’于斌’等.台风暴潮沿珠江河 道上 溯分析[J].海洋通报’1998’5: 10-16.

 
马荣华,杨巧玲,黄云峰
《海洋信息》 2018年第01期
《海洋信息》2018年第01期文献

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