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单词 海洋环境预报和海洋灾害警报
释义

【海洋环境预报和海洋灾害警报】
 

拼译:marime enviroment forecasting and Oceanic disasters warning
 

海洋是一个巨大的(矿物、生物、水、能源、空间、交通等)资源宝库,又是孕育多种自然灾害的温床。台风、风暴潮、海上狂风巨浪、海冰、海温异常、海啸等都能造成重大灾害。大范围海温异常(如著名的厄尔尼诺现象)更能引起全球性的气候异常与各种气象-海洋灾害。因此,对上述各种海洋环境要素和海洋灾害进行深入研究并作出正确的预报-警报,是开发海洋、利用海洋、防灾减灾的必要前提。中国国家海洋局经过近30年的努力,已经建成由国家海洋预报台和青岛、上海、广州、海口预报区台组成的海洋环境预报-海洋灾害警报体系,为国民经济作出了重大贡献。

风暴潮 指由强烈的大气扰动(台风、温带气旋)所引起的海面异常升高(增水)现象。由于受地球自转和太阳、月亮的引力影响,海水潮位会出现每日一高一低或二高二低的潮汐波动,称为天文潮。每月有2次月天文大潮,每年7~9月都会出现年天文大潮。台风和温带气旋引起的风暴潮如果和天文大潮相叠加,就会产生大海潮,而造成严重灾害。

孟加拉、美国和中国是受风暴潮灾最严重的3个区域。例如孟加拉国1970年11月一次死亡30万人;1991年4月29日死亡14万人,损失30亿美元。美国1989年9月一次损失90亿美元;1992年8月24日损失200多亿美元。中国历史上也有过一次风暴潮灾死亡10万余人的记载;1992年8月29日~9月1日,南起福建-台湾,北至辽宁-河北9个省市全线遭受特大风暴潮袭击,直接经济损失90多亿元。风暴潮是最严重的一种海洋灾害。

风暴潮预报方法主要有经验、数理统计和数值预报3类,有两种行之有效的方法。第1种为诺模图方法,以中国渤海海域为例。根据历史资料归纳出5套27条台风路径,计算出中等强度以3种不同速度袭击渤海湾的81种情况下的8个站的风暴潮位场的逐时值。在实际预报时,根据此诺模图和表查算并订正出最大风暴潮位值。第2种是数值模式预报方法,即采用有限振幅的浅水型二维运动方程,着重考虑海表面风应力和底摩擦应力,优化选定台风的气压和风速分布公式,将中国海划分为5个区块(将重灾岸段放在计算区块的中间),计算时按6h间隔输入各种和最优台风参数(台风中心位置、中心气压、最大风速及其半径),就能计算出风暴潮位空间场和各站时间变化曲线。国家海洋预报台对历史上31次台风风暴潮过程进行了模拟计算,最大潮位值及其发生时刻的预测和实测值很相吻合,相关系数分别高达0.947和0.902,方差分别只有27.8cm和3.16h,并在1988~1991年对39次台风过程作了实时跟踪业务化预报,效果很好,平均潮位误差24.9cm,潮时误差21.1min,预报时效12.25h。1992年8月29日~9月1日的特大风暴潮,从福建到河北,共有15个站破历史最高潮位记录,8个站出现历史上第2大值高潮位,直接经济损失高达90多亿元。国家海洋预报台对南方4个省市提前24~48h,对北方4个省市提前6~8h作出了特大海潮警报。潮位预报误差(以30cm以内为正确)在10cm以内的站占总数的34%,30cm以内占76%,为抗灾减灾作出了重要贡献。

海浪 海洋表面的一种波动现象,包括风浪、涌浪和近岸浪3种。风浪是风直接作用下产生的浪。涌浪是风向、风速突变后尚存的波浪。近岸浪是由外海的风浪或涌浪传到海岸附近,受到地形作用而改变波动性质的海浪。在温带气旋和台风影响下,海面常出现4~6m以上的灾害性巨浪,甚至十几米高的狂涛恶浪。海浪可使船舶横摇、纵摇和垂直运动。当船舶自由摇摆周期与海浪周期相近时,共振可使船舶倾覆;当海浪波长与船长相近时,船舶的自重可使之拦腰折断。由于海水密度大,巨浪的压力可达30~50t/m2,这股巨大力量足以掀翻或摧毁各种船舶。巨浪拍岸时,也足以摧毁或破坏各种建筑物。估计80%的海难事件是由灾害性海浪引起的。

海浪的预报除了用天气学方法根据天气系统演变分析预报浪区的移动变化外,还可根据风速、风时(风向风速不变条件下,风作用的持续时间)和风区(风掠过的海面距离)用各种公式和图表计算浪高。近代则采用各种数值模式作海浪的数值预报。国际上目前已发展到第3代WAM模式,从波谱能量平衡方程出发,除风能量输入项、能量消衰项、底摩擦项以外,还着重考虑了波-波间相互作用项。从而能更合理地描述出波浪成长、传播和消衰的物理过程。中国青岛海洋大学与预报中心合作提出用于业务化预报的混合型海浪数值预报模式,风浪部分采用参量化方法,涌浪部分采用谱分量方法,从而使整个模式的精度得到保证,而且计算手续简便,使用高级微机在40min内就可作出西北太平洋和海浪数值预报。

海冰 北极和南极地区全年都有不同程度的海冰,并随季节变化而往中纬度扩张、增长和伸缩。中国北部海域是北半球海冰的最南边界,渤海和黄海最北部每年冬季也都有不同程度的结冰。海冰最容易出现的辽东湾,在正常年份的冬季海冰范围65~90n mile,重冰年可达125n mile以上。1969年竟出现渤海全部封冻现象。海冰不仅使海上交通和渔业生产中断,还能摧毁船舶和石油平台,造成严重损失。海冰预报方法主要是根据物理要素的各种海冰计算公式、数理统计方法和背景分析预报方法,现在已发展为数值预报方法。预报中心根据海冰热力学-动力学方程,进行渤海海冰的本构关系和冰脊的参数化、外强迫力作用下海冰漂移规律、以及气-冰-水间热量收支和热传导的研究,并与大气模式和大气边界层模式相联系,提出了渤海海冰数值预报模式。经3年准业务化预报,72h冰外缘线预报误差在5km以下,冰厚预报误差在5cm左右。

中国积极参加南极考察,在南极大陆建立了2个南极考察站,每年都派科学考察船去南极,因此南极海冰预报就成为南极考察安全保障的主要问题。目前已对南极海冰的演变规律有了很好的研究成果,并用数理统计方法作出南极海冰的长期预报。正在对南极海冰的数值预报作进一步的研究。

海温 这里主要指海表面温度。海温对渔业有重大影响,海温突变带往往是鱼群密集区;海温分布轴线也常常能反映洋流的走向。卫星遥感能相当精确地测定表面海温。预报方法主要是数理统计方法。中国也发展了几种海温数值预报模式,正在为海温的业务化数值预报运行作准备。大范围海温异常,特别是赤道东太平洋海温异常,即所谓厄尔尼诺现象,可引起全球性气候异常。现在对厄尔尼诺已有了许多统计学和动力学的研究成果,但精确的数值预报还有待于进一步的研究。

另外,潮汐主要是天文潮汐,已能作出很精确的预报。海啸是由海底地震、海底火山爆发引起的海面异常起伏。海啸波高最高可达50多米。目前还无法预报海啸的发生,只能在其发生后在大洋上移动时作出海啸波的移行警报。

【参考文献】:

1 包澄澜,王喜年,解思梅,等.海洋灾害及预报.北京,海洋出版社,1991,1~205

(国家海洋环境预报中心包澄澜教授撰;解思梅审)

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