一、海嘯預(yù)警浮標(biāo)簡介

海嘯災(zāi)害是重要的海洋災(zāi)害，僅在二十一世紀(jì)以來已導(dǎo)致全球超過25萬人死亡失蹤。海嘯預(yù)警浮標(biāo)是國際上公認(rèn)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(yù)警系統(tǒng)的核心設(shè)備。海嘯預(yù)警浮標(biāo)應(yīng)用布設(shè)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(shí)時報(bào)告，具有反應(yīng)靈敏、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、實(shí)時性強(qiáng)等特點(diǎn)。

海嘯預(yù)警浮標(biāo)由兩部分組成,位于海底的海嘯檢測儀能實(shí)現(xiàn)海底壓力數(shù)據(jù)采集、處理、海嘯波判斷和報(bào)告功能；位于海面的錨系浮標(biāo)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(biāo),然后利用聲通信機(jī)實(shí)時轉(zhuǎn)發(fā)給海嘯檢測儀。

 

圖 1 海嘯預(yù)警浮標(biāo)系統(tǒng)

二、突破關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)國際領(lǐng)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(yù)警業(yè)務(wù)。國家海洋技術(shù)中心在海洋公益專項(xiàng)等國家級科研項(xiàng)目的支持下，率先研制海嘯預(yù)警浮標(biāo)系統(tǒng)，填補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)空白，在我國海嘯預(yù)警系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。

通過多年海嘯預(yù)警浮標(biāo)研發(fā)，掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(shí)時可靠傳輸?shù)汝P(guān)鍵核心技術(shù)，縮短了海嘯預(yù)警時間，為海嘯預(yù)警業(yè)務(wù)化運(yùn)行提供了重要技術(shù)支撐。海嘯預(yù)警浮標(biāo)技術(shù)成果獲得2021年海洋科學(xué)技術(shù)獎二等獎，技術(shù)性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。

海嘯預(yù)警浮標(biāo)最大工作深度可達(dá)6000m，采用高精度壓力傳感器和數(shù)字濾波技術(shù)實(shí)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(xiàng)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(shí)時傳輸，報(bào)告海嘯波振幅和海嘯波時間數(shù)據(jù)。結(jié)合海嘯波傳播模式數(shù)據(jù)庫，從一個或多個海嘯浮標(biāo)的時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，對整個大洋的海嘯威脅做出預(yù)計(jì)，并為可能受災(zāi)沿海社區(qū)的定點(diǎn)淹沒預(yù)報(bào)模式提供輸入?yún)?shù)。在海嘯源外的深海直接且實(shí)時監(jiān)測海嘯能量，能夠改善海嘯預(yù)警的時效和精度。連續(xù)的大洋監(jiān)測，可大幅提高海嘯預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和時效性，幫助應(yīng)急管理部門做出疏散或救災(zāi)決定。

海嘯預(yù)警浮標(biāo)已在南海示范應(yīng)用成功，于2015-2016年進(jìn)行了四次深海試驗(yàn)，包括3871米試驗(yàn)和108天應(yīng)用示范試驗(yàn)。成功實(shí)現(xiàn)了高精度海平面高度測量、數(shù)據(jù)處理和運(yùn)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(shí)時和定時報(bào)告功能，取得良好示范運(yùn)行效果。在試驗(yàn)海域，海嘯預(yù)警浮標(biāo)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(yù)警時間，為廣東、福建、浙江等大陸沿海提供3-5個小時的預(yù)警時間，有效提升了我國海嘯監(jiān)測預(yù)警服務(wù)能力，為沿海省市海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有力保障。

圖 2 海嘯預(yù)警浮標(biāo)在南海布放

 

 

圖 3 海嘯預(yù)警浮標(biāo)水下子系統(tǒng)布放