海上風(fēng)能是重要的可再生清潔資源，為全球沿海地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供重要能源。自1991年丹麥實(shí)施第一個(gè)海上風(fēng)電場試驗(yàn)開始，2020年已有10多個(gè)國家在海岸帶地區(qū)安裝了風(fēng)電機(jī)組（圖 1）。要實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國2050年“碳達(dá)峰、碳中和”可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，全球海上風(fēng)電裝機(jī)總量需由2020年的35GW達(dá)到2030年280GW。大規(guī)模風(fēng)電安裝將帶來重大的海岸帶資源能源利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題，特別是海上風(fēng)能科學(xué)利用、風(fēng)電場空間優(yōu)化選址以及近岸鳥類、魚類、底棲生物以及水文水動(dòng)力等生態(tài)環(huán)境效應(yīng)問題。目前全球尚未有統(tǒng)一的技術(shù)、準(zhǔn)則和政策來指導(dǎo)各國實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電綠色可持續(xù)利用，其中最重要最基礎(chǔ)的一項(xiàng)問題是缺乏全球尺度的高質(zhì)量高精度并且開放的海上風(fēng)電空間數(shù)據(jù)。
近日，華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生張婷（第一作者）、田波副研究員（通訊作者）、博士后Dhritiraj Sengupta等在nature旗下雜志《Scientific Data》上公開發(fā)布了全球10米高分辨海上風(fēng)電空間數(shù)據(jù)集（Global offshore wind turbine dataset）。該項(xiàng)研究收集了全球沿海地區(qū)2015年至2020年間7萬景哨兵一號雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，根據(jù)海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)高后向散射雷達(dá)遙感特性，基于遙感云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析，研發(fā)了基于時(shí)序雷達(dá)衛(wèi)星遙感的頻次檢測與自適應(yīng)閾值智能識別算法，采用了嚴(yán)格的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，識別出全球海上風(fēng)電機(jī)組的時(shí)空分布及動(dòng)態(tài)變化，數(shù)據(jù)空間分辨精度達(dá)到10米，準(zhǔn)確度達(dá)到99% （圖 2）。相比全球歐美等國家發(fā)布的風(fēng)電數(shù)據(jù)產(chǎn)品，數(shù)據(jù)覆蓋度、精度、準(zhǔn)確度和時(shí)效性方面具有重大提升。

圖2 全球海上風(fēng)電數(shù)據(jù)集構(gòu)建技術(shù)流程圖, （1）全球海岸區(qū)域劃分；(2)海上浮動(dòng)或臨時(shí)目標(biāo)消除；(3)雷達(dá)高后向散射目標(biāo)識別；(4)目標(biāo)地物形態(tài)學(xué)空間運(yùn)算；(5)數(shù)據(jù)噪聲與極大極小目標(biāo)濾除；(6)數(shù)據(jù)后處理與質(zhì)量檢驗(yàn)。

至2020年，全球共有14個(gè)國家在沿海區(qū)域安裝了6924臺海上風(fēng)電機(jī)組，主要分布在北半球，歐洲裝機(jī)數(shù)量占72%，亞洲數(shù)量占27%。英國、中國、德國三國風(fēng)機(jī)安裝數(shù)量占全球80%，其中中國裝機(jī)總量在全球排名第二。歐洲北海海區(qū)裝機(jī)數(shù)量占全球52%，中國黃渤海區(qū)域全球占比為19%。中國海上風(fēng)電安裝數(shù)量約為1830臺，主要分布在遼寧、河北、江蘇、上海、浙江、福建、廣東7個(gè)沿海省市區(qū)域，江蘇省占全國總安裝數(shù)量的71%。該數(shù)據(jù)集包含全球海上風(fēng)電的精確空間位置分布及其建造軌跡時(shí)間記錄，并開源共享（詳見下文鏈接），可促進(jìn)對全球和區(qū)域海上風(fēng)電場空間分布格局和模式的理解，對保障海上航道安全，評估海洋生態(tài)環(huán)境影響以及實(shí)施海洋空間規(guī)劃和可持續(xù)性管理提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)支撐。該項(xiàng)研究由國家重點(diǎn)研究計(jì)劃（2018YFE0101000, 2016YFE0133700）共同資助。