海洋环境观测前景
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海洋环境观测前景范文第1篇
近海是全球海洋中最为敏感也最受关注的区域，为人类社会的存在和发展提供了重要的物质资源支撑和空间环境保障。随着对近海生态系统功能、服务和价值的认识不断深入，以及近期人类活动与气候变化等多重因素胁迫下近海生态系统的显著变化，近海生态系统健康和生态安全问题开始受到高度关注。但是，目前对近海生态安全问题的认识仍不够充分，也缺少系统的评估工作，需要着手发展海洋生态系统的长期观测与信息获取能力，开展近海生态系统健康评估与变化预测，为推进基于海洋生态系统的管理提供科学支撑。
关键词
近海，生态安全，海洋生态系统评估，管理
海洋为人类社会的存在和发展提供了极为重要的物质资源支撑和空间环境保障。目前，全球一半以上的人口生活在沿海地区，近海资源、环境和空间已成为支撑人类社会持续发展的重要物质基础。同时，近海又是地球表面不同圈层的交汇区，具有生产力高、生物和生境多样性丰富等特征，但也承受着人类活动和气候变化等诸多因素影响，生态系统相对脆弱，是全球海洋中最为敏感、最受关注的区域[1]。近年来，近海生态系统出现显著变化，造成生态系统结构改变和功能退化，危及近海生态安全，也损害了近海生态系统所提供的服务及其对人类的福祉。中国是一个海洋大国，拥有18000多公里海岸线和300多万平方公里管辖海域，有世界上最为典型的宽阔陆架海区和具有巨大输水输沙量的大河河口海域。中国政府重视海洋资源开发、海洋环境保护和海洋权益维护，大力开发海岸线资源、海岛资源、港口资源、滨海湿地资源、海洋生物资源、浅海油气资源等，在沿海一线和近海海域建设了核电站，港口、人工岛、海上石油平台、海上风力发电站等大型海洋工程项目以及“海洋牧场”“人工鱼礁”等各类渔业工程项目。沿海社会经济的快速发展对于海岸带有限的空间资源提出了更高的要求，而高强度的人类活动也给近海生态系统带来了更大的压力，出现了近海环境恶化、生态灾害多发、渔业资源衰退等问题，严重影响社会经济的可持续发展，生态安全堪忧，需要采取适宜的管理对策[2]。
1近海生态安全
生态安全是近期形成的新认识，与可持续发展紧密相关，是对可持续发展概念的补充和完善。广义上的生态安全是指生态系统在保障人类生活、健康、福祉、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态；狭义上的生态安全则是指生态系统自身的完整性和健康状况[3]。在我国，近20年来生态安全方面的研究受到密切关注，许多学者对生态安全概念进行了解析和发展[4,5]，并围绕生态安全理论、生态安全评估和预警方法，以及区域生态安全等问题开展了系统研究。近海生态安全是生态安全的重要组成部分，对近海生态安全的关注首先源于对近海生态系统功能、服务和价值的深入认识[6]。近海海域拥有多样化的生境和丰富的生物多样性，通过不同生物种类之间以及生物与环境之间复杂的相互作用，使近海生态系统具有重要的功能（如碳、氮、磷等生源要素的物质循环、有机质合成和能量传递等），并为人类社会发展提供了供给、支持、调节和文化等多样化的生态系统服务。基于对大量相关文献的分析，Liquete等人[7]将近海生态系统提供的服务梳理为三大类14种，涵盖了食物生产、水体调控、生物材料、水质净化、大气质量调控、海岸带保护、气候与天气调节、营养物质循环、生物调控、旅游景观等诸多方面，这些服务高度依赖近海生态系统结构和功能的稳定性。然而，近海生态系统面临陆源污染、气候变化、富营养化、过度捕捞、生境丧失、无序养殖和物种入侵等多重胁迫，而且许多影响因素的作用仍在不断加强。过去100年里，全球人口数量、工农业生产和渔业捕捞活动的快速增长对近海生态系统稳定性造成了巨大压力，其影响前所未有。以碳、氮、磷等生源要素的生物地球化学循环过程的改变为例，大量化石燃料燃烧造成了大气CO2浓度的快速上升，不仅导致海水温度上升，还加剧了海洋酸化问题，并引起了海平面上升、海流改变、水体层化加强和溶解氧浓度下降等间接效应。1980—2011年，大气中CO2含量平均每年上升1.7ppm，从2001年开始，这一速率开始上升到每年2.0ppm[8]。可以预期，大气CO2含量上升对海水温度和海洋酸化的影响短期内仍会持续加剧。出于化肥生产需求，从19世纪末至今，进入地球生态系统中的活性氮增加了约20倍。20世纪90年代，通过化肥施用和化石燃料燃烧等过程进入环境中的氮达到1.6亿吨，远远超过陆地生物固氮量（1.1亿吨）和海洋生物固氮量（1.4亿吨）[9]。据估算，从19世纪末至今，全球活性氮入海通量增幅接近80%；到2030年，全球近海生态系统的氮通量还会再增加10%—20%。磷的生物地球化学过程也受到化肥施用、污水排放等人类生产生活活动的影响，每年经由河流从陆地输入海洋中的溶解态磷约有400万—600万吨，是自然状态下的2倍[10]。过量输入的氮、磷营养物质加剧了近海富营养化问题，也对海洋生态系统造成了巨大的压力。在人类活动和气候变化等因素影响下，近百年来近海生态系统发生了许多显著变化，许多重要生境丧失，海水温度上升，缺氧、酸化等问题开始显现。目前，全球50%的盐沼湿地、35%的红树林、30%的珊瑚礁和29%的海草床因破坏而丧失。受全球变暖影响，海水表层水温持续上升，加剧了水体层化现象，这会减弱营养物质交换，又可能导致中、低纬度海域初级生产力水平的下降。在近海许多海域，因富营养化导致的底层水体缺氧现象已非常普遍，对许多海洋生物，尤其是底栖经济动物造成巨大的胁迫，甚至影响到渔业资源。海洋酸化问题则会影响到颗石藻等初级生产者以及珊瑚礁和牡蛎礁等重要生境，甚至导致食物网结构的改变。除上述变化外，更令人关注的是近海生态系统发生突发性生态灾害事件的风险也在不断增加。通常情况下，生态系统是逐渐变化的，但一旦环境因素的影响超越生态系统的承受能力，生态系统可能会突发变化，有时甚至会出现生态格局的更替现象（regimeshift），危及生态安全。在近海，与富营养化密切相关的有害藻华问题、缺氧问题，以及渔业资源的崩溃，都是生态系统的异常变化。这种大幅度、非线性的生态系统变化，一方面会造成巨大的经济损失，另一方面也使得生态恢复的难度增加，甚至无法恢复。在我国，近海生态安全的形势十分严峻[11]。大部分近海河口和海湾区域面临着严重的富营养化问题，在渤海、南黄海、长江口邻近海域、东南沿海、北部湾等海域，不同类型的有害藻华问题突出；长江口邻近海域和黄、渤海部分近岸海区底层水体缺氧问题逐渐显现；近海亚健康和不健康海域面积不断增加，天然岸线不断缩减，珊瑚礁、红树林以及河口区等重要资源生物的生存生境丧失。这些问题对沿海地区社会经济发展和近海生态系统健康构成了严重威胁。但是，目前对近海生态安全问题的认识仍不够充分，也缺少系统的评估工作，需要着手发展海洋生态系统的长期观测与信息获取能力，开展近海生态系统健康评估与变化预测，推进基于海洋生态系统的管理。
2未来海洋生态系统管理
2.1加强近海生态系统长期观测与信息获取能力
对近海生态系统的长期观测和信息获取是开展近海生态系统管理的基石。当前，我国在近海生态系统的观测与能力建设方面已初具规模，海洋信息化水平也得到显著提升。然而，与其他国家相比还存在相当大的提升空间。要加强近海生态系统长期观测与信息获取能力，需要系统部署，提升对重点海域的长期观测、原位观测和实时观测能力，同时在机制与体制上解决海洋观测数据共享共用的问题。近海生态安全及生态灾害问题的出现是海洋生态系统结构与功能变动的体现。生态系统中的因果关系常具有滞后效应，短期研究难以揭示数年或几十年的变化趋势，也不能解释这些变化的因果关系[12]。因此，获得近海生态系统长期变化的信息对于揭示近海生态灾害成因、解决近海生态安全问题极为重要。其中，甄别气候变化与人类活动、甄别长期压力与短期波动、甄别可调控因素与不可调控因素非常关键，这也属于长期生态学的研究范畴。目前国际上知名的长期观测网络，如国际长期生态研究网络（ILTER）、美国长期生态研究网络（US-LTER）、英国环境变化监测网络（ECN）、中国生态系统研究网络（CERN）等，在生态系统长期变化与示范服务方面取得很多重要成果[13-15]。但是，长期生态研究网络中与海洋相关的部分难以满足国家解决海洋问题的需求，需要在此基础上进一步设立国家长期观测断面，并开展相应的长期研究工作，这一方面日本的国家断面、欧洲的大西洋观测断面、英国哈迪基金会的浮游生物连续记录仪长期观测等都提供了很好的先例。我国在中国生态系统研究网络中只设有胶州湾、大亚湾、三亚湾3个海洋长期观测站。虽然不同的部门与项目也设立有近海观测系统，但远不能满足近海生态系统长期观测和研究的需求。随着近海生态问题的日益突出，需要基于已有观测系统，针对近海生态安全、生态灾害、近海生态系统评估等问题设立我国的国家级长期科学观测断面与观测网，优选观测指标和分析方法，并进行数据质控标准化。通过长期观测揭示影响我国近海生态系统变动的关键过程，构建近海生态系统评估方法体系，提出近海生态灾害防控、退化生态系统修复的措施与对策。近海生态安全问题的预警、预报具有时效性，需要在部署长期科学观测网的基础上，从科学和技术2个方面着力提升针对近海生态系统的实时、原位观测能力，包括针对海洋生态系统的不同要素进行原位传感器的研发，提升观测精度和实时数据传输能力，以及对实时观测数据的分析能力。目前针对物理海洋学要素的传感器技术相对来说较为成熟，但是化学海洋学，特别是生物海洋学传感器仍然存在技术瓶颈，无法满足对海洋生态安全预警预报的需求。如何突破这些技术瓶颈，构建和完善多学科耦合的近海观测网，对于我国近海生态安全与生态系统的管理至关重要。数据获取和数据共享是所有学科领域共同面临和关心的问题。由于海洋观测的特殊性，数据的共享显得尤为重要。美国的长期生态研究网络采取开放的数据政策，明确地提出了如何、获取和使用长期观测数据,以及对数据用户和数据提供者的要求。对于我国的海洋观测，如何进一步优化数据管理，并提供体制与机制上的保障，确保海洋观测数据共享共用，是需要从国家和各部门层面重点考虑的问题。综上所述，在我国近海信息获取方面，需要开展全局性、战略性顶层设计，统一海洋数据标准，建立有效的海洋数据共享机制；加强立体观测手段，开展重点区域加密观测，传感器网格化系统集成；建立海洋环境实时在线监测体系，实施典型生态系统的实时监测与灾害预警。
2.2开展近海生态系统健康评估与预测研究
近海生态系统健康评估是海洋管理和开发利用的重要途径。它以“生态系统途径”为指导原则，通过科学认知，了解和掌握海洋环境的健康状况，分析人类活动等压力给海洋环境造成的影响，为海洋管理和决策者提供科学依据，为平衡海洋生态系统保护和海洋经济发展之间的关系，实现对海洋环境的保护和恢复、促进海洋经济的可持续发展提供量化的科学标准。生态系统健康研究始于20世纪70年代，近年来在河口、海湾等近海生态系统的评估中也得到了广泛应用。围绕近海生态系统健康评估的核心问题，如近海生态系统健康概念的定义、评估方法、评估指标以及标准等[16,17]，各国政府和学者进行了理论和方法上的探索，开展了大量研究工作。相比其他生态系统，海洋生态系统边界具有开放性，结构功能也更为复杂，不同海域的生态系统又具有特异性，加之对生态系统健康的认知差异，海洋生态系统健康定义以及评估面临着种种困难与挑战。近年来，近海生态系统健康研究已从单一的生态系统自身结构和功能特征[18]，逐步发展成为涵盖生态、社会、经济、人类健康等诸多方面，以及强调海洋生态系统服务功能的多学科综合研究[19,20]。目前，在海洋生态系统健康的评估研究和应用中，最为常用的方法有2种：指示物种法和指标体系法。指示物种法通过对海洋生态系统中一个或多个指示物种及其生理生态指标和结构功能指标的监测，对物种健康状况进行分析，进而对整个海洋生态系统的健康状况进行监测和评估[21]。指示物种法相对简单，对数据量需求较低，因此在生态系统健康评估研究中较早得到应用。常用指标有生物完整性指数（IndexofBiologicalIntegrity,IBI）、Shannon-Wean-er多样性指数、海洋生物性指数（AMarineBioticIndex,AMBI）和底栖生物指数等。但是，指示物种法也存在指示物种筛选标准不统一、对生态系统变化的指示作用不明确等问题，难以对复杂的近海生态系统健康状态进行全面、综合的评估。指标体系法通过对海洋生态系统不同组织水平、层面、尺度的指标进行筛选和提取，建立评估指标体系，能够综合反映海洋生态系统的整体健康状况。随着海洋生态系统健康研究的不断深入，社会经济、人类活动、人类健康等指标也被纳入指标体系，结合海洋生态系统自身的指标，从生态系统的结构、功能、服务等不同角度出发，对海洋生态系统的健康水平和演变趋势进行全面、综合的评估。指标体系法在物理学、化学、生物学、生态学和毒理学等方法基础上，利用计算机数学模拟等新技术，已成为目前海洋生态系统健康研究工作中最常用的评估方法。目前，广泛应用于指标体系建立的主要模型方法有海洋健康指数（OceanHealthIndex,OHI），压力-状态-响应（Pres-sure-State-Response,PSR）概念框架及其改进框架，以及赫尔辛基委员会生态系统健康评估方法（HELCOMEco-systemHealthAssessmentTool,HOLAS）等[22-25]。近海生态系统健康评估研究在国外已有一系列成功的项目和计划，特别是在北美、欧洲和澳大利亚有许多成功的应用案例：加拿大自20世纪90年代以来，对五大湖区生态系统健康开展了系列评估研究[26]；美国环境保护署《全国近岸状况报告》[27]，对其近岸水体状况进行评估；澳大利亚自建立河口与海洋生态环境质量评估指标系统后，又开展了“生态健康监测计划”[28]，并对大堡礁海域水质和生态系统健康进行了评估研究。欧盟的《水框架指令》提出了较完整的海洋环境评估技术指标[29]，并进一步制定了《海洋战略框架指令》，将定期海洋环境监测及评估纳入动态管理进程。国内对于海洋生态系统健康评估也给予了越来越多的关注，相继开展了一些相关的研究，并在近海多个河口、海湾等开展了生态系统健康状况评估工作。然而国内目前近海生态系统健康评估研究中所使用的指标体系，大多是对国外已有指标体系的借鉴和引用，以及针对应用对象的适应性改造。针对我国近海生态系统特征的本土化指标体系的建设仍在探索阶段，海洋生态系统健康评估的理论、方法和验证研究仍需要进一步完善和发展。近海生态系统健康研究需要进一步深入地了解人类压力、全球变化与海洋生态系统结构与功能演变之间的关系，建立更综合、全面的海洋生态系统健康评估体制，利用更有效的生态系统评估、预测模型来支持更有效的管理决策，了解恢复生态结构功能的重建机制和方法，并通过有效的保护政策来保证海洋生态系统的服务功能。
2.3推行基于生态系统的海洋管理
基于生态系统的管理（EBM）最早于20世纪60年代提出，其基本理念是从生态、系统和平衡的角度思考解决环境资源问题。这一理念的提出是科学家对全球规模的生态、环境和资源危机的一种响应，作为生态学、环境科学和资源科学的复合领域，自然科学、人文科学和技术科学的新型交叉学科，不仅具有丰富的科学内涵，更具有迫切的社会需求和广阔的应用前景[12]。20世纪80年代，基于生态系统的管理在基础理论和应用实践方面都得到了一定发展，逐渐形成了完整的理论-方法-模式体系[30,31]。在此基础上，1992年的里约热内卢联合国环境与发展大会（UNCED）提出要从整个生态系统来管理海洋资源和人类的海洋开发活动，促进沿岸和近海环境综合管理及持续利用，形成了基于生态系统的海洋管理理念。Long等人[32]对基于生态系统的海洋管理的发展简史予以了概括，并提出了基于生态系统的海洋管理的15个原则。综合上述理念，基于生态系统的海洋管理的基本内涵是充分考虑海洋生态系统的整体性与内在关联性，在科学认知海洋生态系统结构与功能的基础上，对海洋开发活动、海域使用进行全面管理，以保护海洋健康和维持其生态系统服务功能，实现海洋资源的可持续利用和海洋经济的可持续发展。20余年来，基于生态系统的海洋管理逐渐被世界各国普遍接受并得以迅速发展。国际上已有不少成功案例可以借鉴。澳大利亚于1998年出台了《澳大利亚海洋政策》，成为基于生态系统的海洋管理的典范[33]。美国的一系列国家海洋政策报告都高度重视基于生态系统的海洋管理，相关的政策文件如《21世纪海洋蓝图》《美国海洋行动计划》等[34]。与此同时，一系列的基于生态系统的海洋管理研究得以开展，这些研究涵盖了不同的国家、海域、学科领域，在海洋生态系统健康评估、模式的研发、政策的制定方面给予了重要支撑。其中，基于生态系统的渔业管理[35-38]、基于生态系统的海岸带管理[39,40]、海洋空间规划[41-43]等方面研究进展尤为突出，为我国实施基于生态系统的海洋管理提供了很好的借鉴。生态系统的结构与功能相互依存、相互制约。任何特定生态系统的管理都要与特定的生态系统特点相一致，全球性的评估并不能满足国家和亚区域尺度决策者的需要[12]，一个国家的评估结果也无法用于其他国家的政府决策。因此，要综合管控我国近海生态系统，必须发展基于我国近海的生态系统管理策略。我国已经高度认识加强海洋生态系统的保护和修复对于维持海洋资源的可持续开发利用的重要性。在国务院的《全国海洋主体功能区规划》中，针对我国海域资源开发利用存在的五大问题，明确提出要尊重自然，树立敬畏海洋、保护海洋的理念，把开发活动严格限制在海洋资源环境承载能力的范围之内，坚持点上开发、面上保护，确保海洋生态系统健康状况得到改善，海洋生态服务功能得到增强，沿海岸线受损生态得到修复与整治[44]。与此相适应，我国学者近年来对基于生态系统的海洋管理也开展了理念的推广与科学研究。研究海域涉及到天津近海、胶州湾、莱州湾、江苏近海、黄海、东海等区域[45-48]，主要侧重于围垦和渔业的影响以及基于上述问题的海洋生态系统管理。这表明我国对于基于生态系统的海洋管理开始得到重视，但总体上看，我国尚未建立基于生态系统的海洋管理体系。
鉴于此，针对当前我国近海迫切需要解决的生态安全与生态灾害问题，需要在观测、研究、评估的基础上，选取典型海域，构建近海生物（渔业）资源可持续发展与管理示范工程，沿岸重大工程设施的海洋安全示范工程，近海生态灾害预测、预报与防控示范工程，提高重大海洋事务决策的科学性、精准性和时效性。在示范工程的基础上，进一步推进整个近海生态系统风险评估智能专家系统的构建与应用，基于海洋大数据服务基础平台的建设，建立一套适用于中国近海生态系统健康评估的模式，针对生物资源以及有害藻华、低氧、水母暴发等生态灾害，形成高效、智能的观测、预警系统，与沿海地区政府部门和大型企业密切合作，推进观测资料和模拟结果的实时共享，支撑高效、智能的海洋生态安全管理系统，提升我国近海资源开发利用、近海生态环境保护、基于海洋生态系统管理的综合能力。
作者：孙晓霞 于仁成 胡仔园 单位：中国科学院海洋研究所 中国科学院大学
参考文献
1中国科学院.海岸海洋科学.北京:科学出版社,2016.
2苏纪兰.海洋生态安全的重要性.科技导报,2013,31(16):3.
3肖笃宁,陈文波,郭福良.论生态安全的基本概念和研究方法.应用生态学报,2002,13(3):354-358.
4余谋昌.论生态安全的概念及其主要特点.清华大学学报（哲学社会科学版）,2004,19(2):29-35.
5马克明,傅伯杰,黎晓亚,等.区域生态安全格局:概念与理论基础.生态学报,2004,24(4):761-767.
11中国海洋可持续发展的生态环境问题与政策研究课题组.中国海洋可持续发展的生态环境问题与政策研究.北京:中国环境出版社,2013.
12傅伯杰,刘世梁.长期生态研究中的若干重要问题及趋势.应用生态学报,2002,13(4):476-480.
13牛栋,杨萍,何洪林.美国长期生态学研究网络（LTER）信息化基础设施现状、挑战与未来发展趋势——LTER信息化基础设施战略规划介绍(I).地球科学进展,2008,23(2):201-205.
14于秀波,付超.美国长期生态学研究网络的战略规划——走向综合科学的未来.地球科学进展,2007,22(10):1087-1093.
15李文华,张彪,谢高地.中国生态系统服务研究的回顾与展望.自然资源学报,2009,24(1):1-10.
20张朝晖,石洪华,姜振波,等.海洋生态系统的服务功能来源与实现.生态学杂志,2006,25(12):1574-1579.
30褚晓琳.基于生态系统的东海渔业管理研究.资源科学,2010,32(4):606-611.
海洋环境观测前景范文第2篇
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。
海洋环境观测前景范文第3篇
【关键词】 地波雷达 海洋环境监测 电磁波
一、发展历史
上世纪四、五十年代人们发现在海岸担任探测和警戒任务的雷达总是受到来自海面不明原因的“干扰”。有研究人员发现“数十米波长的电磁波与海洋表面的相互作用，将产生Bragg绕射现象”。原来那些干扰是波长等于无线电波波长一半、传播方向平行于（接近或远离）雷达发射波束方向的海浪与无线电波“谐振”散射所产生的回波。研究揭示了上述“干扰”的物理来源，使地波雷达超视距探测海面状态成为可能。1968～1972年，在NOAA工作的D.E.Barrick定量解释了海面对无线电波的一阶散射和二阶散射的形成机制，为高频雷达探测海洋表面状态建立了坚实的理论基础。Barrick创造性地运用一组交叉环/单极子天线（三个接收通道）即可获取大面积海流的分布信息。他的紧凑式雷达天线技术大大降低了地波雷达购置和安装成本，直接导致了高频地波雷达的规模化推广应用，为海洋学家和沿岸防灾减灾及环境保护提供了新型观测手段。
二、工作原理
无线电波朝海面发射时，在海水表面会存在一种电磁波传播模式，称为地波（Ground Wave）是一种表面波（Surface Wave），因此高频地波雷达也叫做高频表面波雷达（HF Surface Wave Radar）。在中波和短波段海水表面的地波传播衰减很小，而且地波在一定程度上会沿着弯曲的地球表面传播，到达地平线以下很远的地方，即实现超视距传播。因此利用地波超视距传播特性进行探测的高频地波雷达也称为地波超视距雷达（Over-The-Horizon Radar），探测距离根据发射功率和频率的不同通常可达到200～500km。另外两种类型的超视距雷达分别是天波超视距雷达和利用大气波导特征的微波雷达，前者通过电离层对高频无线电波的反射实现对数千公里外目标的探测，后者可以对一两百公里外的目标进行探测。
地波雷达海况探测的基础类似于晶格对X射线的Bragg散射，入射的两条射线（相同波源）被原子散射，在特定的观察方向上，如果两条射线的波长差为2的整数倍，那么将会观察到亮条纹；如果波长差比2的整数倍多，那么两射线能量相消，观察到的是暗条纹。
真实的海面不会是简单正弦波列，但是可以用类似于Fourier变换的方式把一个真实的海面分解成为千千万万简单正弦波列成分的叠加，这些正弦波列有不同幅度、周期、初相和传播方向。那么这无数列正弦海浪成分是否都对电磁波产生散射呢？当然都会！但是并非所有的成分都产生相同的贡献，贡献最大的海浪成分还是图1所示的那类正弦波列，即满足，并且波矢量方向位于电磁波入射平面内的正弦海浪。对于岸基雷达探测，即L = / 2，也就是波长等于雷达电波波长一半的海浪会对电波产生最强的后向散射（图1）。
综上所述，虽然海面由无数的波浪组成，但岸基地波雷达主要只对特定的海浪感兴趣：
A. 波长等于电波波长的一半；
B. 传播方向要么接近雷达，要么远离雷达。
海面上满足上述条件的海浪总是存在，因此雷达总可以收到较强的海面回波，这也是前面所说当初人们发现海面上总是存在雷达“干扰”的原因！
我们知道运动的物体可以对入射波产生多普勒效应，电磁波照射到动态的海面上时，回波也会由于多普勒效应而产生相对于雷达发射频率的偏移。对回波信号进行谱分析就会发现，回波谱峰相对于雷达载频有多普勒频偏，其特点有二：
1. 同时存在正、负频偏，频谱图上的正、负谱峰称为左、右Bragg峰；
2. 左、右Bragg峰的频率偏移量基本相同，且主要只与雷达工作频率有关。
导致这两个特点的因素正好与上述产生主要散射的海浪特点相对应：特点1对应上述特征B，特点2对应上述特征A。在理解特点2时需要明白海洋重力波传播的一个基本结论：海面上确定波长的重力波，其传播相速度也是确定的。相速度确定的话，它对电磁波所产生的多普勒频移就是确定的了，也就有了上述特点。
上面所说的是没有海水流动的情形。由于各类物理、化学过程的作用，海面上总是有海流存在，海流作为海水的整体运动，会在上面所说的由波浪传播相速度所导致的较大固定频移的基础上再附加一个由流速所导致的微小频偏，这个附加频偏对左、右Bragg峰的影响是相同的：远离雷达的流速分量使左、右Bragg峰均向负频率方向偏移，接近雷达的流速分量使它们向正频率方向偏移。
地波雷达就是通过测量这个附加频偏从而获知海面海流速度的。当然一部雷达只能测量到海流的径向分量，要获得矢量海流，要么用两部以上的雷达从不同方向探测，要么就需要结合海洋动力学模型进行推算。
三、发展现状及面临问题
（一）发展现状。海洋动力学参数（海面风、浪、流）的探测是高频地波雷达的一种主要用途。高频地波雷达可以以十分钟的时间分辨率连续获取数万平方公里海面的海洋状态参数分布，这是任何其它探测手段无法做到的。目前国际海洋界已普遍接受高频地波雷达能有效探测流场的观点，国内外主要地波雷达的海流探测已达到可用于常规业务化海洋观测的水平。而在海浪、风场参数的探测方面，地波雷达处于研究开发阶段，距离实际应用尚有一定的距离。主要困难在于提取海浪和风场参数所依据的回波信号比较弱（比海面的主要散射回波低20～40dB），容易受噪声和干扰的影响，相应的反演理论和技术也处于研究探索阶段。通过雷达实时选频系统选择干净频率、应用噪声抑制、多频率雷达探测和抗干扰技术可以在一定程度上缓解这一问题。
（二）抗干扰问题。地波雷达工作在短波段，而短波段是高频通信、广播和各类大气、天电噪声等比较集中的频段，同时在高频段中低端，电离层干扰是严重影响雷达探测性能的主要干扰。对于以目标探测为主的高频地波雷达，电离层干扰常常会导致一两百公里开外的目标基本无法探测。
（三）雷达结果的应用规范问题。海态探测用高频地波雷达输出的是时间上连续的大面积流场、风场和浪场的分布，时间分辨率一般为十分钟到一个小时，所提供的信息在时间、空间和采样方式所对应的物理含义上与其它测量方式（如浮标、船测、航空测量以及卫星遥感等）存在很大的不同。地波雷达距离制订明确的应用规范还存在较大距离。
（四）小型阵列条件下的目标探测问题。由于小型阵列的方位分辨率低、民用地波雷达发射功率低以及前述的噪声和干扰（包括海洋回波的干扰）等问题，对目标尤其是小目标和机动目标的检测概率、虚警率、定位和跟踪精度等方面都存在需要克服的一系列问题。
参 考 文 献
[1] 叶春明，卢雁.高频地波雷达发展动向与分析[J].舰船电子工程，2010年01期.
海洋环境观测前景范文第4篇
【关键词】自主水下航行器;方向;深度;控制
1.引言
随着海洋技术的发展，自主水下航行器（AUV）的应用和研究变得更加迫切。在军事和民用方面，AUV有大量应用前景，例如寻矿、水下测量，探测、观测与处理等。AUV完全符合低成本、无人探测和监测海洋复杂水下环境和其他水下生态系统的需求。
本文重点介绍控制系统的设计。由于AUV航行的不规则性和环境模型建立的复杂性，在一个不确定的开放环境下控制一个AUV面临很多挑战性的控制问题。许多文章都提出了各种先进的水下控制方法，一些非线性的控制系统设计都需要精确的系统模型，一些则需要大量的不确定的参数。由于水动力的不确定性，获得一个精确的AUV系统模型非常不易。
一种好的自适应控制系统不需要精确的系统模型，它可以由不确定的估算和输入的航行路线来建立。本文提出了一种带有六个自由度的水下机器人定位控制的方法，研究了自适应控制系统在水下航行器不规则运动模型的应用，仿真结果表明，非线性模式的控制系统比常规的PID方法具有更好的控制性能。
2.AUV模型
为了描述航行器的位置和姿态，惯性参考坐标系和自身参考系如图1所示。
图1 AUV自身参考系和惯性坐标参考系
描述AUV的模型非线性微分方程组如下所示：
即：
自身的速度向量如下：[U V W]惯性参考系下航行体自身调节速率矢量;[x y z]惯性参考系下航行体重心位置矢量;δr： 舵角度;δs：船尾角度;Xprop：推进器动力。
3.目标控制
对目标的控制是通过追踪由导航系统产生的参考系实现的。本文中假定用于搜索和探索海洋的轨迹是已知的。为了识别和搜索大海中的某个区域，其主要的操作形式如图2所示。本图显示了AUV要求按照指定的深度和设定的路径移动;按照“S”型路线搜索并进行干扰补偿，例如海底涌流带来的干扰。方向和深度曲线如图3所示。
图2 AUV搜索模式
图3 方向和深度曲线
4.控制器设计
必需设计一个满足以下性能的控制器：（1）能估算不定参数;（2）能跟踪输入参数;（3）能抗干扰。
5.自适应控制器设计
假设系统模型为;
（7）
S在方程8中定义：
（8）
消掉s：
（9）
由方程（8）（9），得到方程（10）：
（10）
方程（11）表示控制信号：
（11）
Lyaponuv 公式如等式（12）：
（12）
结合方程（12），系数h，a1，a2可以由下列方程确定：
（13）
（14）
（15）
a2是评估海洋涌流强度的一个参数，比如搅动力。
自适应控制器的评估结果如图4，5，6所示。在仿真中，假设海流为2节。方程的变量是未知的，可以通过方程13、14、15来确定。
图4 干扰情况下使用自适应控制器的AUV运动
图5 干扰情况下使用自适应控制器在x，y，z方向上的 AUV运动
图6 干扰情况下使用自适应控制器在翻滚、倾斜、偏航方向上的AUV运动
6.结束语
本文阐述了一种关于AUV系统位置控制的自适应控制方法。由于非线性多元动力学变量的不确定性和干扰的不可估量性，AUV的位置控制成为一个重要的课题。AUV的动力方程是非线性、多元化和不确定的。对这套系统来讲，海洋的涌流是重要的干扰，需要确认方程中的变量――水力学的系数，而一些变量不需要精确的数值，比如水力系数。计算这些变量相当复杂并需要很多时间和精力，这些变量随着环境条件而变化。
参考文献
海洋环境观测前景范文第5篇
在国外，海洋经济这个概念并不常见，仅见于少数的海洋统计报告及发展政策中。2004年美国海洋政策委员会将“海洋经济”明确定义为“直接依赖于海洋属性的经济活动，或在生产过程中依赖于海洋作为投入，或利用地理位置优势，在海面或海底发生的经济活动”［1］。迄今为止，国内尚未有一个明确、统一的定义。相对应用比较广泛的是2007年国家海洋局起草的“海洋及相关产业分类的国家标准”中启用的海洋经济(oceaneconomy)定义，即开发、利用和保护海洋的各类产业活动，以及与之相关联活动的综合。现代海洋经济包括为开发海洋资源和依赖海洋空间而进行的生产活动，以及直接或间接为开发海洋资源及空间的相关服务性产业活动。世界范围内的海洋产业发展经历了从资源消耗型到技术、资金密集型的产业结构升级，海洋经济正在并将继续成为全球经济新的增长点。海洋经济的高速发展必须建立在完善的现代物流体系和相应的物流服务能力的基础之上。近几年，高端物流平台对海洋经济发展的重要作用引起了关注。国内学者李芏巍(2008)将高端物流定义为:物流过程中资源整合、优势互补、物流一体化分工协作的产业链条，是一个以供应链为核心的物流集成系统。包含:物流策划与供应链的管理咨询系统;物流与供应链解决方案的设计;物流与供应链实施与控制;物流与供应链的运作与管理;全球化的网络服务;物流信息化与信息化网络服务;供应链上多个环节的资源整合服务;物流的特殊服务［2］。刘念(2009)认为，高端物流是现代物流管理向供应链管理转变过程中产生的新的物流形态，它是处于供应链高端的物流活动，它具有高科技含量、高附加价值、高产业带动力、高辐射力和低资源消耗、低环境污染的特征，并且符合世界物流发展的主要方向，即:物流内涵的向外拓展、物流过程的上下延伸、物流覆盖面的不断扩大以及物流管理的日益专业化、标准化和信息化［3］。武京军、刘晓雯(2010)运用灰色关联分析法、区位熵分析法、系统聚类分析，考察沿海各省2001—2008年海洋产业发展情况，结果表明:海洋物流运输业在全国主要海洋产业关联排序中位列第一［4］。高端物流平台集科技人才、科技信息及产业供应链专业化管理于一体，是供需双方及第三方物流的领导支撑力量，其聚合并优化海洋资源，为客户提供贴身供应链解决方案。具有高附加值的高端物流平台的同时将带动沿海地区整体产业结构的调整，进而承接国际新产业、新产品的转移与升级，对未来提升我国海洋经济发展水平，促进海洋经济可持续性健康发展起着重要的推动作用。构建高端物流平台，提升与海洋产业相关的物流发展水平，促进物流新技术在海洋经济领域应用，提高通关效率，优化港口环境和服务水平，以高端物流为纽带，促进陆海统筹发展，就成为全球和全国沿海城市的发展趋势。近年来，北京、上海、天津、广州、深圳、连云港、青岛、厦门等经济比较发达的城市，也都陆续提出了“发展高端物流、建设高端物流产业园区”的物流业发展思路。因此，研究高端物流平台与海洋经济发展联动作用及实施路径具有重要的现实意义。
二、高端物流与海洋经济联动发展的战略选择
随着海洋开发的深入，加上港口建设等使得海洋在经济发展和资源利用中的作用日益凸显。物流业在此过程中得以大力发展，陆与海的有效结合形成促进物流发展的两个双翼。笔者研究海洋经济与高端物流联动发展的战略选择，目的在于通过以高端物流为纽带，实现海陆统筹、通过协同发展来促进双方效率的不断提高，进而达到系统整体的最优资源配置。
(一)实施沿海开发战略
当前世界海洋经济发展的特点和趋势主要表现为海洋经济发展速度迅猛，在国民经济中的地位日趋重要;海洋经济意识普遍增强;人口、经济向沿海地区聚集，人类经济活动与海洋资源利用的联系日益紧密;河口海岸和河口岛屿成为海洋经济开发的热点和重点。在我国，一系列数据也可以说明，国民经济正在越来越多地依赖于海洋经济。在推进海洋开发的过程中，应由浅海向深海延伸、由单一向综合转变、由低端向高端发展，把海洋资源优势与陆域产业、科技、人才等优势有机结合起来，构建海陆统筹的港口集疏运、能源供给、水资源保障、信息通信、防灾减灾等网络，实现海陆产业联动发展、基础设施联动建设、资源要素联动配置、生态环境联动保护。基于此，我国海洋经济布局包含了整个沿海地带。从北往南看，包括辽宁沿海经济带、河北曹妃甸工业区、天津滨海新区、河北渤海新区、江苏沿海经济带、福建海西经济区、广西北部湾经济区和海南国际旅游岛以及2011年批复的山东、浙江、广东三省的规划和成立的舟山群岛新区，我国海洋经济发展的带状和点状空间布局基本成形。
(二)实施港口发展战略
港口既是海洋运输的必经通道，又是高端物流的重要节点。在当今国际供应链系统中，港口集成了系列服务功能，为沿海城市带来大量的物资流、技术流、资金流、信息流，并以其强大的资源集聚和整合能力，为港口城市及其周边地区经济快速发展提供巨大的空间。加之内陆无水港的发展以致现代港口物流追求的集运效率进一步得到提升，物流运输方式从车、船换装提升到联合运输、联合经营等，港口为此提供相应的服务功能来满足需求，港口从传统装卸服务发展成为以国际集装箱为主的门到门多式联运［5］。港口发展战略可以有力地推动港口和港口产业的发展，港口和港口产业的迅猛发展又能有力地推进城市及其经济圈的腾飞。当今港口已经成为沿海城市经济发展的增长极，成为沿海城市吸引和集聚现代工业、物流业的最佳区域，是一个区域走向繁荣富强的基础和推动力。根据《全国港口布局规划》，港口建设和航运事业的发展在我国经济发展战略布局中占有重要的地位。在港口建设方面，规划明确了长三角地区要尽快建成以上海为中心、以江苏和浙江港口为两翼的上海国际航运中心，上海国际航运中心要“具有全球航运资源配置能力”;珠三角地区要有效整合港口资源，完善广州、深圳、珠海港的现代化功能，形成与香港港口分工明确、优势互补、共同发展的珠三角港口群体;天津滨海新区要建成为中国北方国际航运中心;海峡西岸经济区要形成以厦门港、福州港为主，布局合理的东南沿海地区港口发展格局;江苏沿海地区要重点加强沿海港口群建设;广西北部湾经济区要打造泛北部湾港口物流中心。港口不仅成为就业和经济增长的催化剂，而且吸引了大批的商业机构聚集于此。国际经验表明，港口及临港经济区的发展并不完全依赖于其设施规模，而在于因地制宜的总体规划和管理。因此，借鉴国内、外的经验，把握发展机遇，是各级地方政府在新一轮的经济发展中不能不关注的主题。
(三)海陆联动战略
海陆相互依存、相互影响、相互贯通，是一个有机整体。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出“坚持陆海统筹，制定和实施海洋发展战略，提高海洋开发、控制、综合管理能力。”国内、外实践也表明，单纯的海洋资源开发对国民经济的贡献是有限的。加强海陆经济的联动，实现海陆资源互补、产业互动和布局对接已成为海洋经济发展的必然。中国近几年经济的发展使得海陆关系越来越密切，海陆资源的互补性、产业的互动性和经济的关联性进一步增强。陆海结合，以陆带海，以海补陆，综合利用，既可以拓展经济发展空间，促进区域经济发展，同时也直接关系到沿海经济带发展战略实施取得的成效，在很大程度上影响沿海经济发展的状况和前景。在实施海陆联动战略中要打破海陆分割的二元结构，破除海陆界限的束缚，树立资源互补、产业互动、布局互联的海陆一体化发展新理念，统筹规划海陆产业、统筹配置海陆资源要素、统筹基础设施建设、统筹整治生态环境，把海洋与临海、涉海产业作为一个系统工程来推进，集中力量，开发大港口，紧盯大项目，培植大产业，抢抓大配套，形成强力推进沿海、沿江开发的态势，促进陆海联动，形成以海带陆、以陆促海、海陆协调、整体推进的新格局，推进海陆经济一体化发展。
三、高端物流平台与海洋经济联动发展的实施路径
开发海洋资源、发展海洋经济已成为国内外沿海地区实现经济振兴的重要举措。国际化知名自由港均制定并着手实施以构建高端物流平台为切入点，发展海洋经济。我国实现高端物流平台与海洋经济联动发展的实施路径可以从以下方面入手。
(一)构建高端物流支撑体系，促进海洋经济发展
1．大力发展物流金融。随着经济金融化趋势的加深，国际航运中心要求同时是国际金融中心已成为基本规律。目前伦敦在航运融资、海事保险、海事仲裁、海损理算等航运金融业上具有无可争议的领先位置;纽约、汉堡在航运融资、船舶融资领域，东京、纽约、汉堡在海上保险领域，香港、新加坡、纽约在航运资金结算及国际航运价格衍生品交易领域，具有全球领先优势。相对而言，近年来我国沿海港口货物吞吐量迅速增加，在全球10大综合港、集装箱港中均占有半壁江山，但航运金融业发展水平较低。为此，国发［2009］19号文件中，把上海国际金融和航运中心建设重点放在了通过航运融资、海事保险、航运交易、航运资金结算等航运金融服务的培育上。近年来，上海决策层也明确提出将上海港的发展重心，从货物吞吐量增加转移到以航运金融为核心的航运服务业培育上。
2．大力发展高技术服务。林绍花(2010)认为实施科技兴海战略，大力发展战略型海洋新兴产业，提升海洋经济的素质和水平必须依靠科技力量［6］。目前，国际上海洋高技术发展有以下五个重点领域，即海洋生物技术、海洋生态系统模拟技术、海洋油气资源高效勘探开发技术、海洋环境观测和监测技术、海底勘测和深潜技术。在这五个重点领域中涉及到高端物流的有海洋环境观测和监测技术、海底勘测两大重点行业，这对于我国发展海洋经济具有重大的支撑作用。高端物流的核心是突出系统整合、优化的理念，对分散的运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能，运用信息技术和供应链管理手段，实现商流、物流、信息流、资金流的有效结合，从而提高效率、优化服务，更加有效地促进区域的分工与协作，形成区域间的交流与互动，协调区域经济与社会的和谐发展。
3．完善海运配套服务体系。在国内、外海运企业和海洋运输产业发展的同时，集国内水运服务企业、国际船舶公司、无船承运业务企业、国际船舶管理公司、外籍航商办事处等多种服务机构或企业于一体的海运配套服务体系也逐渐完善。借鉴国际通行做法，我们应该积极探索海关特殊监管区域的政策和制度创新，完善市场准入机制和政策配套机制，重点发展提供融资咨询、融资担保、结算、通关、信息管理及相关增值服务的供应链管理企业，鼓励引进为电子商务交易提供物流及相关增值业务的综合服务型企业。世界经济发展史表明，一个区域的发展往往依托于一些经济基础较好的点，再通过这些增长点向周围辐射、扩散，从而带动整个区域经济的崛起。目前我国海洋经济中的物流业大部分还处于低端产业，在我国调整产业结构背景下，打造高端物流平台将对海洋经济的发展和产业升级起到极大的促进作用。
(二)以临港经济为依托，打造高端物流平台
物流经济发展规律告诉我们，物流的形成从来都不是孤立的，繁荣的物流背后都有强大的区域经济作后盾。物流业的发展是港口经济和沿海经济发展的重要风向标。大港口只有与大工业相互依托，才能带动区域经济的繁荣，进而激活腹地发达的物流业。因此，打造高端物流平台，实现“原料产地海洋运输临港工业制造多种运输途径进入不同区域市场”的大生产和大运输相结合的发展模式，将充分利用国外、国内两种资源和两个市场。
1．构建冷链物流平台。目前，在我国海洋水产物流产业发展过程中冷链物流发展滞后已经成为造成物流体系增值服务水平偏低和物流主体发育不良等问题的重要因素。冷链物流是一项系统工程，涉及发改委、农委、交委、商务委、供销社等部门的横向联动以及政府、物流协会、企业的纵向联动。一方面各部门应建立联系协调机制;另一方面政府应制定冷链物流发展的政策和措施，行业协会协助政府发挥桥梁、纽带作用，相关企业合作支持加以运营，合力推动冷链物流的逐步发展。加快发展海洋水产的冷链物流，已成为未来市场不可阻挡的强烈需求和发展趋势。我们应建立以国有企业为龙头、民营企业为支撑，打造全程低温冷链物流体系，在国家政策与市场需求条件的支持下，抓住发展的关键时刻，与国外企业合作，加快冷链物流项目进程，在全国范围内开展冷链食品的运输及下游销售，上台阶、出亮点、增绩效，迅速抢占市场。在构建冷链物流平台的过程中，首先要完善冷链物流标准体系，包括:(1)制订各类海洋水产品原料处理、分拣加工与包装、冷却冷冻、冷库储藏、包装标识、冷藏运输、批发配送、分销零售等环节的保鲜技术和制冷保温技术标准，制定冷链各环节的有关设施设备、工程设计安装标准;(2)围绕海洋水产品质量全程监控和质量追溯制度的建立和发展，制定数据采集、数据交换、信息管理等信息类标准;(3)建立符合国际规范的HACCP、GMP、GAP、ISO等质量安全认证制度和市场准入制度;(4)对于海洋水产品等密切关系居民消费安全的产品，执行国家强制性标准。其次，要打破行业、地域、所有制等方面的限制，合理配置资源和健全经营网络，培育和壮大一批经济实力雄厚、经营理念和管理方式先进、核心竞争力强的第三方冷链物流企业。
2．构建物流金融平台。我国金融物流市场需求旺盛，国内、外物流企业都力求抓住这一巨大的市场机遇积极开拓自己的金融物流业务。近些年来我国金融物流业务在广度和深度上都发展很快，众多的物流企业和金融机构将金融物流这一理论成果应用于实务，开展了一系列金融物流业务。中储、中外中远物流、广东南储等国内大型物流企业，怡亚通、越海物流、飞马国际等新兴物流企业，UPS、DHL等跨国物流公司在中国金融物流市场已经占据了各自的竞争优势。物流金融是银行热衷开发的信贷产品，是中小企业欢迎的融资渠道，同时给物流企业创造了监管合作的空间，形成多赢的局面。因此，金融物流是有广阔发展前景的。
3．构建物流信息平台。物流信息化将成为物流产业调整与升级的重要内容。现代物流服务已经超出了传统意义上的货物包装、配送、仓储或者寄存等常规服务。由常规服务延伸而出的增值服务正在成为物流发展的新趋势，在此基础上物流信息改造及物流平台建设将涵盖加强物流技术装备的研发与生产，鼓励企业采用仓储运输、装卸搬运、分拣包装、条码印刷等专用物流技术装备;鼓励企业采用集装单元、射频识别、货物跟踪、自动分拣、立体仓库、配送中心信息系统、冷链等物流新技术;以政府部门提供的公共信息服务为支撑，建设区域性电子商务综合平台，加快建立安全、方便的网上支付体系，实现信息互通共享、集中。以企业、产业的信息需求为动力推动公共物流信息平台的建设，建立以物流信息采集、信息传输、信息储存、信息共享和信息使用为核心的标准化、多功能、一体化物流信息处理平台，为各类企业提供物流信息服务，促进物流信息资源共享和物流网络互联互通。
4．构建供应链平台。供应链管理观念的形成和供应链平台的构建将加速物流服务方式向网络化、信息化方向发展。企业物流整合，分离外包速度加快，外包的方式由简单的仓储运输业务向供应链一体化深入，制造业与物流业进一步融合。金融物流就是物流业和金融业融合发展的结果，物流业与其他行业融合发展已经成为物流业发展的新趋势。供应链金融是物流企业与金融机构合作，在供应链运作过程中向客户提供的结算、融资和保险等相关服务的创新业务，其核心是物流融资，即物流企业与银行等金融机构通过合作创新，对供应链上企业资金投放、商品采购、销售回笼等经营过程的物流和资金流进行锁定控制或封闭管理，依靠企业对处于银行和物流企业监控下的商品和资金的贸易流转所产生的现金流实现对授信的偿还。
(三)以临港经济为纽带，促进临海经济与海洋经济联动发展
推动临港经济可持续性发展对于企业开发资源，拓展生存空间具有重要的现实意义。临港经济作为一种现代经济发展服务模式，正在成为未来沿海主要城市经济发展的重点。一些发达国家和地区的实践证明，依托港口发展枢纽经济，对于拉动区域经济发展、增加就业都具有重要意义。随着我国经济的快速发展，可以预见的是在港口和区域经济的快速驱动下，临港经济必将进入一个快速发展的时期。优化的港口效率、环境和服务水平将作为临港经济快速发展的前提条件。优化的航运集疏运体系和航运服务体系，完善的港口联络协调机制，简化的通关流程和促进服务便利化的改革政策等，对进一步提高港口工作综合效能，提升港口集聚和辐射功能，对提高我国港口的国际竞争力和发展临港经济起着重要的推动作用。以临港经济为纽带，大力开发和充分利用保护“岸、滩、岛、景、渔”等资源，坚持海陆统筹、合理布局、增强陆海资源互补性、产业互动性和经济关联性。加快海洋资源综合开发，加强海洋基础设施建设和环境保护，完善海洋公益服务，合理布局发展空间，突出海洋新兴产业的核心地位，把积极培育和发展以港口为中心的海运业、临港工业、海洋渔业、滨海旅游业、海洋高新技术产业五大产业作为我国临港经济与海洋经济联动发展的重要举措。通过以上举措将天然的临海优势尽快转化为现实的海洋经济优势，使海洋经济成为我国经济发展的重要支撑力量和新的经济增长点。
