冰上丝路安全：北极航道航行风险度评估的研究

全球气候变暖导致北极海冰快速融化,北极航道的全面开通成为可能。受航道内冰情与气象海洋等综合因素影响,航道航行存在较大风险。本文主要基于北极海冰密集度卫星遥感观测结果,综合风速、温度、能见度与水深等数据信息,利用权重和风险等级划分法建立了无破冰能力船只在北极航道航行风险评估体系,计算得到日平均航道航行风险度。通过与“雪龙”号科考船在西北航道航行线路与航道航行风险度比对,发现“雪龙”号科考船均沿低航行风险度航道航行。研究结果表明：利用北极航道航行风险评估体系计算日平均北极航道航行风险度是可行的,可为极地科考或航道选取提供准确的航行风险评估信息,对积极推进“冰上丝绸之路”建设具有重要意义。     

02年秋东海海域三次大风天气过程分析

由于海上测控试验任务的需要,2002年秋季远望号测量船适时进行海上校飞。本文对该期间影响东海区域的三次冷空气天气过程进行了对比分析,揭示了三次大风天气过程的不同特点,对东海海域秋季大风天气过程进行了简单的总结,供后续的校飞气象保障以及相应海域的船舶航行、作业气象服务作参考。     

论北极西北航道航行自由与环境保护的平衡路径

近年来,随着发展"绿色航运经济"的话题热度不断升温,北极西北航道因其潜在的巨大通航价值成为各国诉争的焦点,与此同时,船舶通行所带来的对海洋生态的侵蚀破坏,例如燃油废料和塑料垃圾等,引发了国际法视域内的诸多争议。以加拿大为代表的西北航道沿岸国滥用国际海洋法框架下关于航行自由和环境保护的模糊地带,肆意扩张国内法的管制范围对他国的航行自由进行不合理限制的问题愈加凸显。为了国际航海秩序的和平稳定,实现北极航运的可持续发展,文章以北极西北航道沿岸国借助"环境保护"名义限制他国在西北航道航行自由权的法律援引模式为切入,对航行安全控制区制度和特别敏感海域制度的法律争议进行分析,综合体系解释的方法和国际法实践判例的指引,构建北极西北航道航行自由与环境保护的平衡路径。     

南非东南沿岸异常大风天气过程分析

2005年9月底,在远望船前往印度洋作业海域,经过南非东南沿海的航行中,经历了一次冷锋大风天气过程,当时现场实测瞬时风速达到34m/s以上,并在事发海域发现多起沉船事件.这次冷锋大风天气过程的最大特点是强度大,前期征兆不明显,对海上在航船舶安全危害性极大.本文在资料缺乏情况下对这一过程进行了尽可能详细的分析.     

基于权重的改进A~*算法航线规划研究

航线规划是保障船舶安全航行的重要措施之一,为避免在船舶航行过程中遇到的大风、大浪等危险因素对船舶的安全造成威胁,提出了一种基于权重的改进A~*算法航线规划方法。根据风浪网格数据,筛选出危险点集,利用基于权重的改进A~*算法快速寻找安全航行路径。实验结果表明,该方法能够高效、精确地标识出船舶安全航行的路径,提高了船舶巡航监测在航率、保证巡航的安全和监测任务的有效进行。     

北极东北航道海冰变化特征分析研究

21世纪以来,北极海冰正在发生快速变化,海冰覆盖范围明显减小,厚度显著变薄,在此背景下,东北航道的提前开通成为可能.本文对多年来北极东北航道内的海冰变化特征和近几年东北航道的开通情况进行了分析研究,认为东北航道在9月份开通的可能性最大,8月份次之,10月份通航的困难较大;历年的航道开通起始时间变化较大,俄罗斯新西伯利亚群岛和北地群岛,与大陆之间的海冰对东北航道的开通起着关键作用.东北航道的海冰年际变化较大,这给未来东北航道使用带来了较大挑战.     

江苏海域赤潮发生消亡与水文气象因子关系研究

本文从赤潮发生前的天气系统与赤潮位置关系,发生与消亡时水文气象各因子变化情况出发,对2007～2015年发生在江苏海域的各个赤潮案例进行全方位分析。研究发现:在赤潮发生海域邻近都有低压或温带气旋出海过程,且大部分在黄海海域停留了24 h左右。天气系统一般出现在赤潮前1～12 d,且赤潮大部分发生在天气系统移动方向的左侧。赤潮发生前出现的降压、升气温、降水、向岸大风、升水温、降盐、向岸浪等特征,有利于赤潮的发生;赤潮发生后期出现的升压、降气温、无降水、大风、降水温、升盐、大浪等特征,可能有利于赤潮的消亡;同时,初步给出引发赤潮发生与消亡的各水文气象要素变化的量值范围。研究得到的结论,可用于江苏海域赤潮发生与消亡条件预测。     

北极东北航道自然环境风险区划——以俄罗斯北部海域为例

在全球变暖背景下,针对北极海冰融化和东北航道开通的航行风险问题,采用风险评估理论,利用海冰密度、风速、能见度、气温和高程等指标数据,构建风险指标体系,开展了对北极东北航道主要航段自然环境危险性风险(以下简称综合风险)的评估与区划等工作,讨论各指标因子对综合风险的贡献度,得到如下结果:1)经验上来看,北极东北航道适宜通航的月份为7~10月,从风险量化角度分析得出东北航道7~10月自然环境风险较其它月份低,对经验结论进行了验证。2)研究区综合风险分布为"东高西低",即巴伦支海的综合风险较低,咯拉海、拉普捷夫海和东西伯利亚海风险较高。3)可通航月内(7~10月),9月份综合风险最低,其次是8、7月份,10月份综合风险最高。4)除去个别年份(2008和2009年),研究区在2004~2015年综合风险呈现下降趋势,2015年达到最低值。5)敏感性分析得:海冰对综合风险的贡献度最大;风速、水深次之;气温对综合风险贡献最小。     

近年北极东北和西北航道开通状况分析

利用微波卫星遥感数据对北极东北航道和西北航道近年来的冰情变化,以及影响航道开通的关键区域和每年的开通状况进行了分析和总结,并对航道未来的可能冰情状况进行了展望,期望对航道利用者有所帮助。东北航道全线开通期主要集中在8月下旬至10月上旬,开通总天数多在40~50d;西北航道南线开通期主要集中在8月上中旬至10月上旬,开通总天数多在50~60d;西北航道北线开通时间主要集中在9月。东北航道冰情最为复杂的是连接拉普捷夫海和喀拉海的北地群岛区域海冰,也是影响航道开通的关键区。影响西北航道南线开通的关键主要是威廉王岛附近维多利亚海峡、威尔士王子岛东侧的皮尔海峡和北侧巴罗海峡区域的海冰状况;影响北线开通的关键区域是班克斯岛西北部的麦克卢尔海峡和梅尔维尔子爵海峡;东北航道可通航性优于西北航道。虽然气候变化大背景下北极海冰总量减少,但由于海冰流动性增强,局部海冰变化愈发复杂,海冰分布年际差异较大,需要加强北极海冰监测和预报能力,为未来航道利用提供保障。     

南麂海域大浪与大风的分布关系

本文根据南麂海洋站１９８３～１９８９年实测风和浪的资料，分析了大风和大浪的关系。结果表明：大浪日、大风日各月出现次数不匀。风浪大浪日及涌浪大浪日出现比率分别占５６％和４４％。各向大浪波高均值变化幅度不大。各向大浪波高极值却有较大差异。风浪Ｈ１／１０波高为１．５～２．０ｍ、当风速为１１～１３ｍ／ｓ时，大浪出现频率最高。本文还给出了波龄较大的风浪大浪波高与大风风速的经验关系。基于不同类型的台风路径，得到了本区从Ｈ１／１０波高为１．５ｍ以上时台风中心的位置。利用此结果可以预报本区大浪出现的时间。     

Characteristic analysis of wind field and sea wave field over the NW Pacific Ocean

The NW Pacific Ocean is not onIy the only transportation way between America andAsia, but also the source influencing on inIand climate and marine variability of adjacentseas in China. Based on ship observation data during l950 - l995 in the NW Pacific,with data from several hundreds to 30 thousand in every 5"x5" grid network, throughanalyzing the monthly mean directions of prevailing wind, wave and swelI, wind speed,pressure, wave height and frequencies of gaIe of 6 and 8 sca1e, high sea…     

西北航道夏季气旋登陆期间海冰对波浪的影响

西北航道是指从北大西洋经加拿大北极群岛进入北冰洋,再进入太平洋的航道,是连接大西洋和太平洋的捷径。为了探讨西北航道通航期极端天气条件下强风及海冰对波浪场的影响机制,建立并验证了考虑海冰影响下的西北航道风浪演化模型,并以2012年8月北极气旋登陆期间为例探讨西北航道通航期波浪特性及波能流密度的时空演化及其对风和海冰的响应。研究结果表明,北极夏季海冰大多分布于西北航道以北海域,而风向大部分集中在SSW(南偏西22.5°)至SW(南偏西45°),西北航道海冰的存在并不会引起有效风区的明显减少,也不会引起无冰海域波能流的明显减小(不超过5%)。但是,当风向变为北向风时,无冰海域波能流减小幅度最多高达62%。最后,综合海冰和波浪要素的时空分布,提出了极端天气条件下西北航道通航期的最佳适航路线,为西北航道的夏季安全通航提供了科学依据。     

Prediction of visibility in the Arctic based on dynamic Bayesian network analysis

With the accelerated warming of the world, the safety and use of Arctic passages is receiving more attention.Predicting visibility in the Arctic has been a hot topic in recent years because of navigation risks and opening of ice-free northern passages. Numerical weather prediction and statistical prediction are two methods for predicting visibility. As microphysical parameterization schemes for visibility are so sophisticated, visibility prediction using numerical weather prediction models inclu...     

南海海面风应力特征分析

用南海的船舶气象资料分析了南海海面风应力的四季特征。指出冬季风应力最大,且指向西南;夏季次之;春、秋两季较弱,最小在春季。本文还进一步分析了南海风应力与大涌频率、浪高的相关关系,并建立了相应的相关方程。     

西太平洋海面风场数据集的建立及其应用

再分析风场数据至今已发展了约30年,目前人们使用区域乃至全球网格化再分析数据集愈加频繁,但风场再分析数据在强天气过程中的强度明显不足,将风场再分析数据同台风观测数据相融合是解决问题的重要途径,本文通过“构建经验台风圆形风场-叠加台风移行风场-流入角修正-叠加背景再分析风场”的基本思路,融合了西太平洋联合警报中心的所有台风观测数据,形成了一套1981—2016年再分析和台风观测相结合的风场数据集。本文选取近十年在中国南海登陆的6例台风,通过与气象观测站数据对比,发现这六例台风相较于再分析数据都有10%以上的误差减小,本工作对于东中国海及南海等台风多发区域风能资源评估的整体提升可达4%,单点风能平均提高55 W/m^2。最后,通过海洋动力数值试验验证高风速下的水位模拟误差可以减少至工程标准的10%以内。综上,本文认为合成风场有助于海洋灾害和风能资源的评估和研究。     

出访关岛、文莱和新加坡的水文气象保障分析

2003年10月中旬到11月中旬,舰艇编队出访关岛、文莱和新加坡期间,多次遇有台风、冷空气等灾害性天气。保障中通过分析西太平洋海域的船舶报资料、卫星云图和日本传真图资料以及编队发回的海上实况资料等信息,结合南海海域和菲律宾海域10—11月份多年的水文气象平均资料,对出访过程中所要航行的海区做了整体的掌握和重点的分析,为编队航行提供了及时准确的天气海洋预报,使编队能及时规避冷空气和台风等灾害性天气,圆满完成了出访期间的水文气象保障工作。     

强台风“卡努”过境期间的风和海浪特征分析

南海北部海域夏季台风活动频繁,对海上生产活动和人民生命财产安全造成极大威胁,由于台风路径的不确定性,其中心附近区域的风浪观测资料十分稀少。中国气象局(China Meteorological Administration, CMA)热带气旋最佳路径数据显示2017年10月强台风“卡努”中心经过南海北部陆坡的SF301浮标,该浮标完整记录了台风过境的风浪数据。利用浮标观测资料,分析了强台风“卡努”过境期间的风和海浪特征。观测结果表明,“卡努”经过浮标时,中心气压为959.9 hPa,风速随时间呈双峰分布,前、后眼壁区的10 min平均风速分别为30.2 m/s和24.9 m/s, 1 s极大风速分别为44.2和38.6 m/s。海浪以风浪为主,观测有效波高和最大波高最大值分别为10.8和14.3 m,滞后最大风速30 min,波向和风向变化趋势一致。台风过境期间,有效波高与海面10 m风速接近线性关系,非台风期间二者呈二次多项式关系。海浪无因次波高和周期呈幂指数关系,无论是台风期间还是非台风期间二者关系十分接近Toba提出的3/2指数律。     

黄渤海海域16个石油平台站风速资料的初步质量检测

对天津建设的16个石油平台站2017年2-10月的2 min平均风速和极大风速的逐时资料进行了质量检测。其方法包括气候学界限值检查、内部一致性检查、持续性检查、时间一致性检查、空间一致性检查以及质量控制综合分析。结果表明:有87.5%的石油平台站风速观测资料质量较好,能够为海洋气象预报、风能资源评估等提供宝贵的基础支撑。与此同时,由于石油平台上油烟较大、海上高湿、高盐等环境因素影响导致了12.5%的平台站风速资料质量较差,造成其大量时间段的资料不能被直接使用。从而,一定程度上说明了与地面观测资料一样,在使用海洋气象资料之前应进行系统的质量控制,只有清楚并解决海洋气象资料中存在的质量问题,才能保证业务应用、研究分析以及资料统计与加工的准确性和可靠性。     

The mesoscale numerical simulation of the flow field of the Hainan Island and the Leizhou Peninsula

The flow field over Hainan Island and the Leizhou Peninsula in summer and winter is discussed with three-dimensional mesoscale model developed in the University of Virginia and using the representative meteorological data of January and July.Simulation results indicate that the local weather characteristics over the Hainan Island are distinctly influenced by theWuzhi Mountain terrain. The cloudy or rainfall weather over the northeast of the Wuzhi Mountain occurs easily, under proper large-scale conditions of flow, temperature and humidity. while west wind prevails. The overcast or rainfall weather is often induced by strong convection in the afternoon over west of the Hainan Island under easterly prevailing wind.