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年丹麥實施第一個海上風(fēng)電場試驗開始，2020年已有10多個國家在海岸帶地區(qū)安裝了風(fēng)電機組（圖 1）。要實現(xiàn)聯(lián)合國2050年“碳達峰、碳中和”可持續(xù)發(fā)展目標，全球海上風(fēng)電裝機總量需由2020年的35GW達到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)、準則和政策來指導(dǎo)各國實現(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)國家重點實驗室博士生張婷（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遙感數(shù)據(jù)，根據(jù)海上風(fēng)機結(jié)構(gòu)高后向散射雷達遙感特性，基于遙感云計算和大數(shù)據(jù)分析，研發(fā)了基于時序雷達衛(wèi)星遙感的頻次檢測與自適應(yīng)閾值智能識別算法，采用了嚴格的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，識別出全球海上風(fēng)電機組的時空分布及動態(tài)變化，數(shù)據(jù)空間分辨精度達到10米，準確度達到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、準確度和時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)海上浮動或臨時目標消除；(3)雷達高后向散射目標識別；(4)目標地物形態(tài)學(xué)空間運算；(5)數(shù)據(jù)噪聲與極大極小目標濾除；(6)數(shù)據(jù)后處理與質(zhì)量檢驗。

至2020年，全球共有14個國家在沿海區(qū)域安裝了6924臺海上風(fēng)電機組，主要分布在北半球，歐洲裝機數(shù)量占72%，亞洲數(shù)量占27%。英國、中國、德國三國風(fēng)機安裝數(shù)量占全球80%，其中中國裝機總量在全球排名第二。歐洲北海海區(qū)裝機數(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間記錄，并開源共享（詳見下文鏈接），可促進對全球和區(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。該項研究由國家重點研究計劃（2018YFE0101000, 2016YFE0133700）共同資助。