海洋监测的必要性

0引言

发展海洋科学、维护海洋权益、开发海洋资源、建立海洋产业，首先应从认知海洋空间，了解海洋现象，寻求反映机理，探讨演变过程，发现海洋秘密，总结海洋规律等逐步做起。海洋环境监测是对海空、海面、海水、海底、海岸、海岛周边发生的物理、化学、生物、地质现象和过程进行的观察、感知、测量、记录、分析、监控。海洋环境监测途径一是天基的遥感卫星、测量卫星等;二是空中飞机、无人侦察机、飞艇搭载的光电探测雷达及空基遥感装置、高分辩率成像装置、气体气旋分析装置等;三是岸基或岛基的高频天波雷达、高频地波雷达、微波超视距雷达、激光雷达、光学探测与成像装置、无线电信号侦测及综合技术观测装置、临海陆地的气压、气流、风力、蒸发通量测量系统等;四是搭载于航行舰船及专用测量试验船、海洋工程平台、浮标、潜标、蛙人、潜水器的各种物理生化传感器、光电探测器、水声探测器、水质采样与分析装置、鱼群及相应生物链探测装置等;五是布放在海底的海床基、坐底式测量装置、海底光电缆、高中低压接驳器、声组合水听器、光纤传感器以及海底探测传输设备与海洋浮标、潜标、AUV、UUV、海洋舰船构成的海洋观测网。这5种监测途径的实现和信息获取，都需要数据通信网做保障，其包括卫星通信、短波和超短波通信、海底光缆和电缆通信、水声通信、中继组网通信等。海洋环境监测从功能上又分为海洋动力环境监测、海洋生态环境监测、海洋地质环境监测和海战场环境监测四大类，它们的监测方向各有重点，监测数据有很大的专业差距，但服务面向相关度是很紧密的，诸多海洋环境监测数据是多领域共享的。下面侧重海洋动力环境监测和海战场环境监测，论证海洋监测在海洋发展和维权活动中的支撑先导作用。

1海洋环境对海上维权平台和装备的影响

海军舰艇和各种海洋维权执法船在海洋航行，舰船装备在海洋应用，舰船载武器和水中兵器在海洋作战，信号在大气和海水中传输，都面临着海洋的风场、浪场、流场、声场、磁场、压力场、温度、盐度、深度、密度、腐蚀度和海面大气水气等环境参数的影响。海军及海警海监的典型装备包括:水面舰船、高速快艇、常规潜艇、核潜艇;海航飞机、舰船载直升机、无人机、空中飞艇;舰炮、舰载导弹、鱼雷、水雷;舰船载雷达、声呐、通信、导航、光电及电子战设备等。海洋装备是构成海上维权战斗力的物质基础，对保卫国家安全、维护海洋权益、治理海洋环境、开发海洋资源具有十分重要的作用。海洋维权装备的使用环境复杂多变，从热带到寒带、从水上到水下，从春季到冬季，海洋环境中的各种因素对装备性能的发挥都有重要影响。例如海风、海浪、海流、海冰、海雾对舰船航行安全有重大影响;云、雨、雷电对飞机飞行安全影响很大;海水的温度、密度、盐度、跃层对潜艇活动有重大影响;磁场变化影响舰船、飞机、潜艇的导航;电磁效应、蒸发波导和大气波导效应、电离层变化对雷达探测、无线电通信的传播特性和传输品质有影响;海杂波、雨、雾影响雷达探测和导弹精确制导;大气透明度和雨雾对光电设备的使用和性能有很大影响;海洋的温、盐、深、密、流对声呐探测、水声通信、鱼雷声制导有很大影响;低空风影响炮弹和导弹的弹道;潜器座底与海底地质相关，等。

1.1海洋环境对舰船水面航行的影响

对舰船水面航行影响较大的环境参数有风、浪、雾、海流和海冰。大风对舰船海上航行安全构成重大威胁，暴风对海油工程和停靠港口的船舶还有巨大破坏力;海浪是海上航行的克星，发生过多次巨浪将船体拦腰截断的惨剧;“睡浪”的最大波高可超过30m，船舶遇到后很难逃过这种灭顶之灾。海雾使海上能见度大大降低，使舰船容易发生严重相撞事故;海冰运动时的推力和撞击力巨大，能对舰船海上航行造成重大危害，“泰坦尼克”号邮轮撞击冰山，我国渤海“海二井”石油平台被流冰摧毁等是很著名的例证。

1.2海洋环境对潜艇水下航行的影响

海水的密度跃层、环流对潜艇活动有重大影响，当潜艇遇到海水密度跃层形成的“海底断崖”时，会突然下沉，危及潜艇安全。当潜艇遇到海洋环流和内波时，会产生严重的振动和颠簸，变得难以操纵和控制，甚至难于走出困境。

1.3海洋环境对雷达探测与无线传输的影响

舰载雷达肩负着对空探测和对海探测的功能，海杂波、云雨杂波对雷达探测会产生较大干扰，形成假目标和虚警，直接影响雷达探测和导弹精确制导。对于被动超视距雷达，海洋环境中的气象参数(如温度、气压、气温、蒸发通量等)会影响大气波导形成，从而影响雷达探测性能。无线传输与电磁波在海空介质中的传播特性和品质相关，空中电离层的变化会对海上通信产生干扰和多径效应，影响通信质量。

1.4海洋环境对导航的影响

海水表面和水下磁场的变化对舰艇、飞机、潜艇的导航有重大影响。通常海洋磁场是比较稳定和均衡的，但是在某些特殊情况下，如海底矿山和地质原因，会使区域磁场异常，使电罗经指示的方向发生偏差，影响导航精度。

1.5海洋环境对水声探测与传输的影响

海水对于声波的传输是一种时变、空变的随机不均匀变参信道。声呐在水下工作，其性能受海洋环境的影响非常大。声速会受到海水温度、深度、盐度的影响。声信号传播会受到季节、水域、内波、潮汐、海流、海面波浪、气流等气象因素和海底沉积层及其组成结构的影响;如我国中沙和南沙岛之间水深4km以上的海域存在稳定的深水通道，在传播实验中可清晰地收到600km以外的爆炸信号，而在南沙复杂海底地形区，同样爆炸声源的接收距离仅为1～2km;季节对声传播的距离影响很大，如有的声呐设备在冬季作用距离可达数十千米，而在夏季却发现不了肉眼都已经看到的目标。海洋中的生物群、水团、暗礁、海底山丘、泥沙等对声呐设备准确识别探测目标实非易事，最典型的困难当属对被泥沙掩埋的水雷的探测和识别。海洋环境噪声对声呐探测信号的提取也有着十分重要的影响，它是水声信道中的一种干扰背景场。海洋环境噪声包括:由风浪造成的湍流噪声、雨噪声、气泡噪声;生物噪声、地震噪声、冰噪声、热噪声等。这些海洋环境条件对声呐的探测距离和目标识别、对用声呐导航的潜艇航行安全性、用声制导鱼雷攻击的准确性、水声通信的作用距离等都产生重大影响。