星载SAR在上海沿海溢油监测中的应用

开展了星载SAR遥感影像的上海沿海溢油监测应用研究,建立了SAR影像的快速订购,数据预处理,SAR溢油特征和干扰因素分析、溢油信息提取的监测流程。研究过程中通过人工干预下的SAR溢油半自动检测方法提取历史SAR影像溢油信息,应用在油膜漂移预测预报模型检验案例中,两者结果吻合较好。在历史溢油事故案例中,利用SAR和光学遥感影像对油膜同时进行监测,结果在离岸海域,SAR溢油监测具有明显优势,但在长江口或近岸海域的岸滩地带需光学遥感进行辅助监测。从获取的上海沿海历史SAR遥感影像溢油监测初步统计结果来看,该海域溢油主要发生在长江口锚地和主要航线附近。     

基于SAR卫星遥感的溢油自动识别和预警业务化系统研发与应用

基于SAR卫星遥感技术,研发了海上溢油自动识别和预警业务化系统。系统基于SAR影像自适应阈值分割和分类器增强算法实现了油膜自动识别,并将溢油遥感识别与漂移预测预警有效结合,一方面提高了溢油监测效率和溢油识别准确率,另一方面同时提供溢油识别-预测-预警一体化信息,可为业务化监测系统的运行提供有利支撑。     

蓬莱19-3 油田事故溢油数值模拟

利用FVCOM(Finite-volume coastal ocean numerical model)数值模型和MM5风场预报模式,在对渤海海域水动力场进行数值模拟的基础上,基于"油粒子"的欧拉-拉格朗日跟踪法和随机走动原理,并考虑风对溢油油膜漂移扩散的直接作用,建立了海洋溢油油膜漂移轨迹和扩散的数值预测模型。利用建立的模型对2011年6月蓬莱19-3油田事故溢油进行了数值模拟,模拟结果与RADARSAT卫星遥感监测数据相吻合。研究结果表明:在渤海中部地区夏季事故溢油模拟预测中,风漂移因子取0.024最为合理,模型可用于渤海蓬莱19-3油田附近事故溢油轨迹和扩散的快速预报,从而为该区域的溢油事故应急响应提供科学依据。     

渤海海上溢油漂移扩散数值模拟研究

近几年渤海海上溢油突发事件频发,对海洋环境造成严重的污染。本文将业务化气象数值模型(Weather Research and Forecast model,WRF)、海流数值模型(Regional Ocean Model System,ROMS)的数值预报结果作为海洋环境驱动场,采用"油粒子"的海上溢油漂移扩散数值模拟方法,对在渤海发生的溢油扩散行为进行模拟预测。本文针对渤海溢油事件,设计敏感试验,研究不同风、流系数和网格分辨率对溢油扩散模拟结果的影响,获得适合于渤海的溢油数值模型参数,提高溢油漂移扩散预报的准确度,为海洋溢油应急处置和防灾减灾提供技术支持。     

溢油应急预报业务系统研制

本项目采用"油粒子"模型,通过改进模型中垂向运动模拟方法,考虑海流、海浪、浮力以及湍流对溢油的垂向分布作用,将溢油数值预报模型同三维海流预报系统、海面风场预报系统相衔接,实现了三维溢油漂移扩散运动     

渤海海域溢油应急预测预警系统研究Ⅰ.海洋动力要素预测技术研究

采用“油粒子”模型,模拟溢油在海洋中的漂移扩散运动,将海流、波浪和风场的模拟结果作为溢油漂移计算的外强迫,来驱动溢油漂移模型,计算其漂移路径.把计算的溢油漂移结果与地理信息系统等平台相结合,建立了渤海海域应急预测预警系统.本文作为该系统研制中的一部分,主要介绍了海流数值计算模型、波浪数值计算模型、风场数值计算模型和溢油...     

基于GLCM的SAR溢油纹理特征分析

溢油对海洋生态环境造成巨大的危害,溢油遥感监测已成为海洋遥感监测的主要内容,但由于在SAR图像上溢油的表现和其它海洋现象类似,难以区分油膜与类油膜,给遥感监测带来困难。本文以Envisat-ASAR为数据源,选择南海为例,采用GLCM方法对溢油的SAR纹理进行分析,计算海水与溢油的GLCM特征值,结果表明:采用变化、均值等特征对溢油的SAR纹理有很好的表现,从而为溢油信息的提取提供基础。     

胶州湾海面溢油轨迹的数值模拟

对胶州湾湾口两侧——团岛和薛家岛 1个月的潮位观测资料进行调和分析 ,得出湾口两侧 M2 ,S2 ,O1,K1分潮的调和常数 ,进而建立了胶州湾内的预报潮流场。考虑风场对海面溢油的影响 ,给出了预测胶州湾溢油飘移轨迹的数值模型 ,对 1 983年 1 1月 2 5日“东方大使”号油轮在中砂礁触礁后的溢油的油膜漂移轨迹进行了数值模拟 ,结果与事故后观测到的结果相符 ,说明了数值模拟的正确性     

渤海溢油数值预报研究

以溢油漂移扩散模式为核心,采用"油粒子"方法来模拟溢油在海洋环境中的漂移扩散行为,与业务化渤海三维海洋数值预报模式、中尺度海洋风场数值预报模式相衔接,获得海流、海面风场等海洋环境预报产品作为溢油模式的外强迫,建立了渤海溢油数值预报系统.本文简要介绍了该系统的组成、运行机制和模拟试验情况,并讨论了建立我国全海域溢油预报系统的有关问题.     

胶州湾海面溢油轨迹的数值模拟

对胶州湾湾口两侧－－团岛和薛家岛1个月的潮位观测资料进行调和分析，得出湾口两侧M2，S2，O1，K1分潮的调和常数，进而建立了胶州湾内的预报潮流场。考虑风场对海面溢油的影响，给出了预测胶州湾溢油飘移轨迹的数值模型，对1983年11月25日“东方大使”号油轮在中砂礁触礁后的溢油的油膜漂移转变进行了数值模型，结果与事故后观测到的结果相符，说明了数值模拟的正确性。     

乐清湾北港区溢油轨迹的分形模拟

在验证良好的区域二维潮流数学模型基础上,建立采用“油粒子”方法的溢油模型,包含油膜的拓展、漂移和扩 散等过程。模型采用四阶龙格库塔法求解粒子的平流过程,采用分数布朗运动产生non-Fickian 扩散来模拟油膜拓延。在 此基础上,对乐清湾北港区溢油风险进行预测模拟,分析在潮流和风不同作用情况下油膜的漂移轨迹和对周围敏感区的影 响。     

海上溢油油膜运动不同数值模拟方法的比较研究

为能够迅速响应突发的海上溢油事故,本文利用油粒子法建立了溢油应急模型,以预测油膜漂移轨迹和形状。为弥补油粒子法无法模拟溢油初期油膜扩展过程和无法响应溢油量变化的缺陷,本文设计实验,使用将油膜扩展与油粒子法结合的两阶段法,发现能够较好地模拟溢油扩展过程;并用分数布朗运动代替传统布朗运动模拟油粒子扩散过程,模拟结果能够响应溢油量变化,更好地模拟油膜分散破碎的过程。模型中还考虑了蒸发过程使油粒子数量减少。     

渤海溢油三维漂移数值模拟研究

国家海洋局北海预报中心于2011年开发了渤海三维溢油模型,该模型在分析国内外溢油模型现状的基础上,借鉴当今流行的数值模拟方法,使用油粒子模型与油膜扩展模型相结合的方式,用拉格朗日方法追踪每个带有一定油量的油粒子的轨迹,针对每一个油粒子则使用油膜扩展理论计算其油膜扩展过程。该模型可实现对溢油油污上升及水平输运过程、海表面油污浓度的预报,通过三组理想试验和2012年的海上溢油实验数据,对模型的各项功能、稳定性及模型精度进行了对比验证,结果较好,模型可实现对渤海海域海底或水下发生溢油的数值模拟。该模型解决了以往二维溢油模型在模拟钻井平台及海底输油管道泄漏等溢油事故方面的不足,可更好地为溢油灾害对海洋环境影响的估计提供有效参考信息。     

董家口港溢油漂移数值模拟

采用油粒子模式,以原油为溢油油种,在模拟潮流的基础上分别预测了董家口30万t码头航道溢油油膜在静风、西北风和不利风向3种情况下的油膜动态漂移过程。对溢油油膜漂移路径及扫海范围的模拟,可为码头溢油应急计划的制定提供一定的导向作用。     

海庙港溢油扩散数值模拟研究

为了分析海庙港新增通用泊位工程对周边水域的影响,利用MIKE21建立二维水动力模型,模拟其水动力特性,采用实测资料对模拟结果进行验证。在获得水动力数据的基础上,对溢油事故进行环境影响预测。结果表明,风、潮工况对溢油运动轨迹影响较大,当风向与潮流方向一致时,油膜中心运动速度较大,油膜中心点间距较大,而当风向与潮流方向相反时,油膜运动方向甚至会与潮流方向相反,不同的风向直接导致溢油漂移方向不同。     

基于简缩极化SAR的溢油检测与分类方法

针对简缩极化SAR在海上溢油的检测与分类应用开展研究,利用欧式距离全面分析了简缩极化SAR的36种极化特征在溢油检测与油膜分类中的性能,发现简缩极化特征中的奇次散射系数的溢油检测性能最好,简缩极化熵的疑似溢油鉴别性能最好。在此基础上,提出了结合二叉树原理的简缩极化SAR溢油检测与油膜分类算法,并分析了RADARSAT-2和SIR-C全极化溢油数据模拟的简缩极化数据。结果表明,此方法对溢油的检测精度可达95.67%,对于疑似溢油的识别精度可达95.71%,证明了简缩极化SAR在溢油检测与分类中具有较好的应用前景。     

中国近海海上溢油预测与应急决策支持系统研发

开发了中国近海海上溢油预测与应急决策系统,由三维水动力模型、溢油风化模型、环境敏感区图和决策支持模型组成。系统能够预测海面油膜的漂移-扩散行为和风化过程,提供敏感区污染预警和资源优先保护次序、溢油应急优化方案以及溢油清污效果实时动态模拟。作为海上溢油应急反应决策平台,系统能够通过网络提供服务。     

徐圩港区邻近海域溢油模拟分析

利用MIKE21水动力模型对徐圩港区附近海域进行潮流数值模拟,并利用实测资料对模型计算的潮位、流速及流向进行验证。验证结果显示:数模结果与实测值吻合较好。该潮流数学模型可以反映研究海域水动力特性,并作为溢油模块的水动力基础数据。基于欧拉-拉格朗日"油粒子"理论考虑油膜运动过程中扩散、蒸发、乳化等过程,建立了徐圩港区邻近海域二维溢油扩散模型,模拟不同潮时情况下发生溢油,考虑不同风况(夏季常风向、冬季常风向和最不利风向),分析不同情况下的溢油油膜漂移路径、漂移路程及扫海面积。结果表明:72 h内油膜最大扫海面积及漂移路程均出现在落潮期最不利风时溢油,分别为28.2 km2和25.8 km。在夏季常风和最不利风的落潮期发生溢油,油膜会经过口门飘向西北侧海域,对该区域生态环境会造成一定影响。     

事故性溢油对湄洲湾环境影响的预测

本文采用已建立的湄洲湾潮流场和水质点拉格朗日运动模型，利用概率预测模式，描述一旦发生事故性溢油，海上表面油膜的漂移和扩展过程，预测最大可能的污染海域范围；并建立海上溢油动力模式，探讨连续排放溢油的漂移和扩展过程，通过Mackay公式算出在油膜覆盖下水体的油含量。     

海洋溢油污染预测预警技术

本项目对溢油应急体系建设与溢油污染预测预警关键技术进行攻关,为海上溢油应急快速反应、指挥决策和控制处理提供技术支持。自主研发渤海海域溢油漂移轨迹动态快速预报模型和溢油漂移轨迹及归宿模型;