黃渤海風(fēng)、浪、流等海洋水文要素特征分析

1、黃渤海風(fēng)、浪、流等海洋水文要素特征分析摘 要：隨著我國海洋建設(shè)的快速發(fā)展，深入了解海洋水文環(huán)境 特征，為海洋工程等提供保障已迫在眉睫。本文根據(jù)日常保障經(jīng)驗(yàn)， 結(jié)合相關(guān)理論，利用QN(QuikSCAT/ NCEP)混合風(fēng)場、模擬海浪 數(shù)據(jù)等資料，對黃渤海海域的海洋水文特征進(jìn)行分析，主要分析了該 海域的海表風(fēng)場、海浪場、潮汐潮流、海霧、鹽度、SST (海表溫度 Sea Surface Temperature)的特征，可為防災(zāi)減災(zāi)、航海、海洋水 文保障、海洋工程、海洋能資源開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞：黃渤海；海表風(fēng)場；海浪場；潮汐潮流；海霧；鹽度； SSTAnalysis of Sea Surfa

2、ce Wind Speed, Wave and Current in the Bohai Sea and Yellow SeaAbstract: With the rapid development of Chinas marine construction, in-depth understanding of hydrologic environment characteristics of marine, provide security is imminent for Ocean Engineering. In this study, the ocean environmentin th

3、e Bohai Sea and Yellow Sea such as sea surface wind field, wave field, Tidal current, fog, salinity, Sea Surface Temperature were analyzed, which can provide guidance to Disaster prevention and mitigation, navigation, marine security, ocean engineering, ocean energy development and utilization ofres

4、ources.Keywords: Bohai Sea and Yellow Sea; sea surface wind field; wave field; Tidal current; fog; salinity; Sea Surface Temperature1引言海洋是人類最大的資源寶庫，又是未來高技術(shù)局部戰(zhàn)爭的主要戰(zhàn) 場，既關(guān)系到國家安全戰(zhàn)略，又關(guān)系到國家和民族的長遠(yuǎn)利益1-5， “誰能控制海洋，誰就能控制世界6。海洋防衛(wèi)力量，海洋資源，海 洋環(huán)境，海洋空間，海洋開發(fā)和管理能力，是綜合國力的重要組成部 分。近海和二島鏈海域?qū)ξ覈诤胶！O業(yè)、軍事、礦物勘探、海洋 工程等諸多領(lǐng)域具有非常

5、重要的意義。開發(fā)利用海洋，必須充分了解 海洋水文環(huán)境特征，做到“開發(fā)利用海洋，評價(jià)和規(guī)劃先行”7-13， 方可有效避免盲目開發(fā)。海洋水文環(huán)境對軍事的影響主要表現(xiàn)在：對 艦船自身船體及操縱的影響、登陸作戰(zhàn)、導(dǎo)彈擊水概率、艦炮射擊精 度、布設(shè)魚水雷、艦載機(jī)的起降、反潛、海上搜救、非戰(zhàn)斗減員（人 員暈動(dòng)?。撏Ш叫邪踩?、隱蔽、潛坐、通信、補(bǔ)給等諸多方面14-22， 海軍尤其關(guān)注海表風(fēng)場、海浪場、潮汐潮流、海霧、鹽度、SST （海 表溫度Sea Surface Temperature）等要素。本文根據(jù)日常保障經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)理論，對黃渤海的海洋水文特征進(jìn)行分析，為防災(zāi)減災(zāi)、航 海、海洋水文保障、海洋工

6、程、海洋能資源開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。2黃渤海地理特征渤海(Bohai Sea ):位于大連西邊，是一個(gè)近封閉的內(nèi)海，海域 面積7.7萬km2,平均水深18m，最大水深85m，小于30m的范圍占 總面積的95%，海底平坦，多為泥沙和軟泥質(zhì)，地勢呈由三灣向渤 海海峽傾斜的態(tài)勢。渤海背靠我國心臟地區(qū)，是京津的門戶，在國防 上有極重要的意義。渤海海峽(Bohai Strait)：遼東半島老鐵山和山東半島蓬萊角之 間，南北相距57n mile，其間南北縱列40多個(gè)大小島嶼，在島嶼之 間形成了 8條寬窄不等的水道。這些水道經(jīng)過潮流長期的反復(fù)來回沖 刷，被切割的又陡又深，海峽中間經(jīng)常是狂風(fēng)勁吹、白浪滔天。廟

7、島 群島散布于海峽之中，把渤海海峽分成八個(gè)主要水道。各水道的寬度 和深度都不一，但總的來講，北面的寬而深，南面的窄而淺。渤海海 峽北面的老鐵山水道，是外海水進(jìn)入渤海的主要通道；而南面的水道 是渤海水流出渤海的主要通道。由于渤海海峽的地形復(fù)雜，這里的水 文氣象狀況也很復(fù)雜。黃海(Yellow Sea):東依朝鮮半島，北靠遼東半島，西連渤海和 山東，蘇北海岸，南面以長江口與濟(jì)洲島南端的聯(lián)線與東海為界，黃 海后方為京津、華北、東北等重要政治經(jīng)濟(jì)區(qū)，海域面積38萬km2, 平均水深44m (北黃海平均深38 m，南黃海平均深46 m)，由東南向 北逐漸變淺，近岸水深多在60米以內(nèi)，唯南黃海中央及東南水

8、深在 80米以上，最大深度位于濟(jì)州島北側(cè)深140米。黃渤海深淺不一、 海底地形復(fù)雜，海洋水文保障難度較大。3海洋水文特征3.1海表風(fēng)場、海浪場特征利用1999年8月至2009年7月的QN混合風(fēng)場，統(tǒng)計(jì)了黃渤海 的海表風(fēng)場特征。QN（QuikSCAT/ NCEP）混合風(fēng)場是對衛(wèi)星散射計(jì) （QuikSCAT）觀測數(shù)據(jù)和美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）分析數(shù)據(jù) 進(jìn)行時(shí)空混合分析的結(jié)果，其空間范圍為：88S88N, 0E360E, 時(shí)間范圍從1999年8月至2009年7月，其空間分辨率為0.5x0.5, 時(shí)間分辨率為6小時(shí)。QN風(fēng)場具有很高的精度和時(shí)空分辨率，常被 用作模擬天氣過程的驅(qū)動(dòng)場。經(jīng)驗(yàn)證表明

9、，Zheng等模擬的中國海海 浪數(shù)據(jù)具有較高精度，本文利用Zheng等模擬的海浪場數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了 黃渤海的海浪場特征。風(fēng)向、波向：春季，黃渤海溫帶氣旋活動(dòng)頻繁，風(fēng)向不穩(wěn)定，風(fēng) 浪浪向分布散亂，渤海及黃海北部海域偏南向浪增加很快，偏南向浪 總頻率逐漸大于偏北向浪總頻率。黃海中、南部海域仍有較多的偏北 向的風(fēng)浪，北向風(fēng)浪頻率為15%-20%。夏季，受來自太平洋東南季 風(fēng)的影響。渤海由于地形影響，東南季風(fēng)不太明顯。渤海北部海域以 南一西南向浪為主，頻率最大達(dá)26%，偏南向浪（東南至西南，下同） 的總頻率為35%-50%。渤海南部海域以東南一南向浪為主，頻率為 25%，偏南向浪的總頻率為35%-40%。

10、黃海受來自太平洋東南季風(fēng)的 影響明顯，以南一東南向浪為主，南一東南向浪頻率最大達(dá)30%-35%， 黃海偏南向浪的總頻率為40%-55%。秋季，同春季一樣，渤海和黃 海浪向分散，渤海及黃海北部仍以偏南向浪為主，頻率在16%-25% 之間，渤海海峽、黃海北部已開始轉(zhuǎn)向?yàn)楸毕蚶藶橹?，頻率較小，在 15%-20%之間，黃海中、南部海域已開始轉(zhuǎn)向?yàn)楸毕蚶藶橹?，頻率在 20% - 30%之間。冬季，渤海以北向浪為主，北向浪的頻率為25%， 渤海北部海域東北向浪為次，渤海南部海域西北向浪為次，頻率均為 16%。渤海偏北向浪(東北至西北，下同)的總頻率為45%。黃海以北 向浪為主，頻率為30%，黃海北部海域以

11、西北浪為次，黃海中、南部 海域以北北東向浪為次，頻率均為20%25%。黃海偏北向浪的總頻 率為55%。中國海海浪波高波向的季節(jié)特征請見圖1a-圖1e。有效波高(SWH Significant Wave Height)海表風(fēng)速：渤海 和黃海月平均波高變化在0.5-2.0m之間，基本特點(diǎn)是冬季高，秋季 次之，春、夏季最小。渤海冬季月平均波高最大為1.5m，夏季月平 均波高最小為1.0m。黃海北部冬季月平均波高最大為1.5m，夏季月 平均波高最小為0.5m。黃海中部冬季月平均波高最大為1.8m，夏季 月平均波高最小為1.0m。黃海南部冬季月平均波高最大為2.0m，夏 季月平均波高最小為l.0m。海表

12、風(fēng)速的分布特征與有效波高分布特征 較為相似。波周期：渤海和黃海月平均周期變化于2.3-7.0S之間?；咎攸c(diǎn)： 黃海南部月平均周期大于渤海和黃海北部月平均周期。渤海冬季月平 均周期最大為3.8s，夏季月平均周期最小為2.5s。黃海北部冬季月平均 周期最大為5.4s，夏季月平均周期最小為2.3s。黃海中部冬季月平均 周期最大為4.9s，夏季月平均周期最小為2.9s。黃海南部冬季月平均 周期最大為7.0s，夏季月平均周期最小為3.3s。為了便于觀察，波高以背景色表示，波向均取矢量箭頭，波高單 位：mFig.1 China Sea wave field in spring (a) and autum

13、n (b), significant wave height unit: m3.3海霧我國沿岸海域的海霧，總的趨勢是北多南少。年平均有霧日數(shù)： 黃海和東海較多，渤海和南海一般較少。遼東半島東部、山東半島的 成山頭至青島、長江口至福建北茭和瓊州海峽一帶為多霧區(qū)，其中成 山角年均霧日為83天，最多一年達(dá)96天，最長連續(xù)霧日有長達(dá)27 天的記錄，有“霧窟”之稱。黃渤海的海霧又以平流霧出現(xiàn)頻率最高， 輻射霧次之，其次是蒸發(fā)霧，冬、春季和夏初，沿岸多海霧，尤以7 月最多。3.4潮汐潮流潮汐：黃渤海的潮汐主要是太平洋的潮波傳入所產(chǎn)生的，在受到各海區(qū)的地轉(zhuǎn)和地形的影響下，產(chǎn)生各自的潮波系統(tǒng)。渤海，只有秦 皇

14、島和黃河口附近為正規(guī)全日潮，其外圍環(huán)狀區(qū)域?yàn)椴徽?guī)全日潮， 此外的大部分海區(qū)均為不正規(guī)半日潮。潮差大多為2-3m，渤海海峽 區(qū)平均為2m左右。沿岸平均潮差以秦皇島附近最小，不到2m。最 大在遼東灣頂，營口達(dá)5.4m，其次在渤海灣頂，塘沽達(dá)5.1m。黃海， 除成山頭以東、海州灣和濟(jì)州島附近為不正規(guī)半日潮外，大部分海區(qū) 均為正規(guī)半日潮。潮差一般是海區(qū)中部小而近岸大，東岸一般又比西 岸大。朝鮮半島的西側(cè)，潮差一般為48m，最大在仁川附近，可達(dá) 11 m，是世界有名的大潮差區(qū)。中國大陸沿岸潮差一般為24m，成 山頭附近最小，還不到2m。然而西岸也有潮差較大之處，例如掠港 至小洋口一帶，平均可達(dá)3. 9

15、m以上。潮流：潮流的大小與潮差成正比，黃渤海除個(gè)別地方外，都是半 日潮流和不正規(guī)半日潮流，渤海潮流的流速一般約1-2節(jié)，葫蘆島、 秦皇島及登州頭附近為2.5-3節(jié)，渤海海峽老鐵山水道近岸最大潮流 流速可達(dá)6.3節(jié)。黃海潮流多為回轉(zhuǎn)式，海區(qū)中央流速小，約l節(jié)， 近岸大，而東岸又比西岸更大。我國沿岸在2節(jié)左右，個(gè)別地區(qū)達(dá)3 節(jié)，最大流速出現(xiàn)在成山頭附近，可達(dá)3-4節(jié)。為了便于觀察，流速以背景色表示，流向均取矢量箭頭，流速單 位：m/sFig.4 Current in the China Sea in April, unit: m/s3.5 鹽度、SST中國海表層海水鹽度主要受大陸徑流、外海流入的高

16、鹽海水的影 響，其次是蒸發(fā)、降水量等的影響，渤海年平均鹽度值約為30,黃 海約為31；渤海海域SST的年平均值約為12C，黃海約16C。4展望海洋水文環(huán)境研究是一項(xiàng)長遠(yuǎn)、意義重大的工作，“開發(fā)利用海 洋，評價(jià)和規(guī)劃先行”，避免盲目開發(fā)，深入研究我國近海乃至整個(gè) 全球海域的海洋水文環(huán)境特征，可為防災(zāi)減災(zāi)、航海、海洋水文保障、 海洋工程、海洋能資源開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)我國“由黃水邁 向藍(lán)水”。參考文獻(xiàn)：鄭崇偉，潘靜，田妍妍，等.全球海域風(fēng)浪、涌浪、混合浪波候圖集M.北京:海洋出版社，2012.ZHENG Chong-wei，PANJin, TIAN Yan-yan, et al. Wave

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