一、海嘯預警浮標簡介

海嘯災害是重要的海洋災害，僅在二十一世紀以來已導致全球超過25萬人死亡失蹤。海嘯預警浮標是國際上公認有效的海嘯波早期發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測手段，是新一代海嘯預警系統(tǒng)的核心設備。海嘯預警浮標應用布設在海底的高精度壓力傳感器監(jiān)測海平面變化,自動識別海嘯波或異常波動并實時報告，具有反應靈敏、數(shù)據(jù)精準、實時性強等特點。

海嘯預警浮標由兩部分組成,位于海底的海嘯檢測儀能實現(xiàn)海底壓力數(shù)據(jù)采集、處理、海嘯波判斷和報告功能；位于海面的錨系浮標則接收海底海嘯檢測儀發(fā)送的數(shù)據(jù),經(jīng)過編輯處理后通過衛(wèi)星傳送給地面控制中心。同樣,地面控制中心也可以通過衛(wèi)星傳送指令給海面浮標,然后利用聲通信機實時轉(zhuǎn)發(fā)給海嘯檢測儀。

 

圖 1 海嘯預警浮標系統(tǒng)

二、突破關鍵核心技術，實現(xiàn)國際領先

我國于1983年正式成為國際海嘯協(xié)調(diào)組成員國，此后自然資源部（原國家海洋局）開始了我國海嘯預警業(yè)務。國家海洋技術中心在海洋公益專項等國家級科研項目的支持下，率先研制海嘯預警浮標系統(tǒng)，填補國內(nèi)技術空白，在我國海嘯預警系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。

通過多年海嘯預警浮標研發(fā)，掌握了具有自主知識產(chǎn)權的海嘯波識別算法，突破了水聲數(shù)據(jù)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)實時可靠傳輸?shù)汝P鍵核心技術，縮短了海嘯預警時間，為海嘯預警業(yè)務化運行提供了重要技術支撐。海嘯預警浮標技術成果獲得2021年海洋科學技術獎二等獎，技術性能達到國際先進水平。

海嘯預警浮標最大工作深度可達6000m，采用高精度壓力傳感器和數(shù)字濾波技術實現(xiàn)海平面高度測量分辨率為1mm；內(nèi)部嵌入基于牛頓插值多項式的海嘯波檢測識別算法，可自動識別波幅3cm以上的海嘯波。監(jiān)測數(shù)據(jù)通過水聲通信和衛(wèi)星通信向地面實時傳輸，報告海嘯波振幅和海嘯波時間數(shù)據(jù)。結合海嘯波傳播模式數(shù)據(jù)庫，從一個或多個海嘯浮標的時間序列數(shù)據(jù)進行反演，對整個大洋的海嘯威脅做出預計，并為可能受災沿海社區(qū)的定點淹沒預報模式提供輸入?yún)?shù)。在海嘯源外的深海直接且實時監(jiān)測海嘯能量，能夠改善海嘯預警的時效和精度。連續(xù)的大洋監(jiān)測，可大幅提高海嘯預報的準確性和時效性，幫助應急管理部門做出疏散或救災決定。

海嘯預警浮標已在南海示范應用成功，于2015-2016年進行了四次深海試驗，包括3871米試驗和108天應用示范試驗。成功實現(xiàn)了高精度海平面高度測量、數(shù)據(jù)處理和運算、海嘯波判斷識別、多個工作模式無縫切換以及數(shù)據(jù)實時和定時報告功能，取得良好示范運行效果。在試驗海域，海嘯預警浮標能夠在15-45分鐘內(nèi)監(jiān)測到馬尼拉海溝北部3個斷層所引發(fā)的海嘯，為海南島提供2小時左右的預警時間，為廣東、福建、浙江等大陸沿海提供3-5個小時的預警時間，有效提升了我國海嘯監(jiān)測預警服務能力，為沿海省市海洋經(jīng)濟發(fā)展提供了有力保障。

圖 2 海嘯預警浮標在南海布放

 

 

圖 3 海嘯預警浮標水下子系統(tǒng)布放