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。     

海洋溢油溯源数值模拟方法的研究进展

海洋溢油溯源数值模拟可以为海上溢油事故的应急处置提供技术支撑,同时对确定溢油事故的泄漏源和责任方也具有重要的指导意义。本文概述了海洋溢油溯源数值模拟方法的最新研究成果,总结分析了包括对流扩散过程的逆运算、受体模式、粒子追踪模式和垂向溯源方法等在内的四类数值模拟方法的基础理论和研究进展。同时,归纳了三种常用的溢油溯源数值模拟结果分析方法,并给出了每种方法的优缺点及其对应的适用条件。在分析海洋溢油溯源数值模拟方法应用现状的基础上,初步探讨面临的挑战。这对全面理解溢油溯源数值模拟方法的理论和应用提供了重要参考,并可为相关工作和后续数值模拟方法的改进奠定基础。     

近岸溢油漂移扩散预测方法研究——以胶州湾溢油事件为例

近些年,由于中国经济的高速发展,原油需求逐年增长,同时海上溢油事故发生的风险也在加剧。海上溢油会严重破坏海洋环境,危害我国经济发展,加强溢油漂移扩散预报研究能够为海上溢油应急响应提供技术支撑。因此,国家海洋信息中心研发了海上突发事件应急一体化预测预警系统。该系统基于GIS平台研发,能够在二维电子海图基础上叠加相关的海洋环境动力要素信息,模拟溢油扩散和漂移态势,同时计算剩余油量,估算溢油面积以及岸线吸附程度等。2013年11月22日,山东黄岛发生输油管道爆炸事故,造成大量原油溢入胶州湾。本文利用该系统结合高分辨率大气模型WRF的三重嵌套技术和海流模型SELFE的非结构化网格加密技术,对事故溢油漂移扩散开展了预测工作。预测结果显示,油污受胶州湾内往复流的影响极大,72 h后,胶州湾内外大部分海域都将存在油污,主要集中在黄岛沿岸海域、团岛及浮山湾附近,预测扫海面积为70.32 km2。经海事部门高分辨率卫星观测结果印证,系统模拟的溢油分布较为合理。该系统的业务化应用为相关海上溢油污染应急工作提供了一定理论依据和参考。     

中国近海海上溢油一体化预测预警系统研究——系统介绍（英文）

海上溢油污染会严重破坏近海海洋环境,还会直接危害沿海国家的经济发展。近些年来,由于我国经济的高速发展,原油需求年年增长,同时也加剧了海上溢油事故发生的风险。因此,提升我国海上溢油应急能力和溢油预测预警技术是有必要的。国家海洋信息中心基于多个数据库和数值模型集成,研发了中国近海海上溢油一体化预测预警系统,该系统可为溢油应急工作提供科学依据和参考。     

中国近海海上溢油一体化预测预警系统研究——系统介绍

海上溢油污染会严重破坏近海海洋环境,还会直接危害沿海国家的经济发展。近些年来,由于我国经济的高速发展,原油需求年年增长,同时也加剧了海上溢油事故发生的风险。因此,提升我国海上溢油应急能力和溢油预测预警技术是非常有必要的。国家海洋信息中心基于多个数据库和数值模型集成,研发了中国近海海上溢油一体化预测预警系统,该系统可为溢油应急工作提供科学依据和参考。     

论建立溢油对海洋生态环境污染预警机制的必要性

溢油是严重的海洋灾害。我国是海洋大国,港口和海上石油钻井平台众多,海上航线复杂,运输繁忙,发生海上溢油事故的风险较大。文章就海上溢油污染风险分析、溢油污染物对生态环境的损害和建立海洋生态环境污染预警机制的必要性及原则与基础工作进行了探讨并提出对策措施。     

海上溢油与治理

随着世界海洋石油工业和海上石油运输业的迅速发展，海上溢油及其对海洋环境的污染已成为人类面临的一大难题。目前，许多沿海国家都在开展与海上溢油有关的研究，发展溢油治理技术和设备，建立溢油应急反应系统。本文简要介绍了重大溢油事件及溢油对海洋环境的影响，同时介绍了海上溢油的治理技术、部分国家的研究情况和溢油应急反应队伍的建设情况。最后，就我国的海上溢油防治工作提出了一些建议。     

“深水地平线”事故深海溢油输移扩散的数值模拟

为深入认识深海溢油输运过程和提高深海溢油事故的应急响应能力,文章以2010年墨西哥湾“深水地平线”事故为例,采用深海溢油输移扩散模型,以三维流场和海面风场为主要环境动力,数值模拟溢油深海泄漏后的浮射扩散、水体中输移扩散以及在风场和流场共同作用下在海面上输移扩散的全过程,同时模拟实施海底消油剂喷注处理措施后溢油输移轨迹和扩散范围的变化。研究结果表明：数值模拟结果与相关报道的悬浮油带实际观测结果以及美国国家海洋与大气管理局的海水异常遥感监测结果总体相符,可为更加全面和精细的深海溢油输移扩散数值模拟研究奠定良好的基础。     

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.     

海上溢油数值模型研究进展

我国是海洋大国,近年来,海上活动持续增多,发生海上溢油事故的风险随之加大,海上溢油污染事故一旦发生,如不得到及时控制,必将严重损害我国近海海洋环境。为了完善我国海上溢油应急反应体系,提高我国处理重大海上溢油事故的应急反应能力,海上溢油污染应急技术研究已经得到开展。本文综述了溢油预测模型的发展过程以及相关的研究成果,包括：溢油扩展模型、溢油漂移模型、油粒子模型和溢油风化模型等。这为进一步开展溢油预测和溢油污染应急工作提供了理论依据和参考。     

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。     

基于自扩展深度置信网络的原油油膜绝对厚度反演研究

海上溢油事故危害海洋生态安全、人类健康与经济发展.开展基于遥感技术的海面溢油量的估算研究,对于保护海洋生态环境具有重要意义,而油膜厚度反演是溢油量估算的核心环节.本文通过搭建室外实验场景,模拟真实海面溢油环境,基于现场实测高光谱遥感数据,开展海面溢油厚度反演研究.本文将深度学习与遥感技术融合,提出了基于自扩展深度置信网...     

海面溢油无人机高光谱遥感检测与厚度估算方法

海上溢油是海洋国家所面临的共同问题,但至今仍没有一种可靠实用的海上溢油准确识别和油量遥感监测方法。为此,本文以无人机高光谱遥感为手段,开展了海面溢油检测与厚度估算方法研究。实验中,通过搭建室外大型水槽溢油实验装置,获取了模拟真实海洋环境条件下不同溢油量的遥感和现场光谱数据,在此基础上,分析并提取了海上溢油特征光谱波段,给出了海上溢油高光谱检测模型;针对现场实验条件下水面油膜厚度难以测定的问题,设计了3种利用总体溢油量的油膜厚度估算模型。得到如下主要结论:（1）675 nm和699 nm是海上溢油检测的有效特征波段,但对极薄的油膜没有检测能力;（2）提出了归一化溢油指数模型、反比例模型和吸收基线模型等3种海上溢油油膜厚度估算模型,其中对于薄油膜（厚度≤ 5 μm）和厚油膜（厚度>50 μm）,反比例模型是溢油厚度反演的首选也是唯一选择。对于中厚度油膜,晴朗天气条件下,归一化溢油指数模型是油膜厚度反演的首选,同时反比例模型和溢油吸收基线模型也都有较好的反演能力,而在多云天气条件下,反比例模型效果最佳。     

溢油扩展、漂移及扩散预测技术研究进展

海上溢油灾害会严重破坏中国近海海洋环境,还会直接危害我国经济发展。因此,开展溢油预测预警技术研究是非常有必要的,能够为海上溢油应急响应提供技术支撑。本文综述了溢油扩展、漂移及扩散数值预测技术的发展过程及相关研究成果,包括溢油扩展模型、溢油漂移与扩散模型、溢油预测预警系统,为未来开展溢油应急工作提供了理论依据和参考。     

区域海上溢油应急处理能力评价研究

文章应用数值模拟方法,针对不同等级溢油事故发生时的油膜飘移扩散轨迹进行模拟研究。同时,根据上海港海域水文气象条件和应急处理措施,选取合理的影响因素,建立区域海上溢油应急处理能力评价指标,并对上海港海域的溢油应急处理能力进行了评价与分析。     

海上溢油数值模型研究进展

中国是海洋大国,近年来,海上活动持续增多,发生海上溢油事故的风险随之加大,海上溢油污染事故一旦发生,如不得到及时控制,必将严重损害中国近海海洋环境.为了完善中国海上溢油应急反应体系,提高中国处理重大海上溢油事故的应急反应能力,开展了海上溢油污染应急技术研究.本文综述了溢油预测模型的发展过程以及相关的研究成果,包括:溢油...     

基于元胞自动机的海洋溢油模型

本文采用三维元胞自动机模型,对海洋溢油过程进行了模拟,对风流、水流等水平方向的影响系数进行了改进。考虑了蒸发、垂直扩散、岸边附着、溶解、乳化等因子的影响,并且引入乳化含水率将乳化因子进行实际量化,构建了海洋溢油模型。并以"Deep Spill"的溢油实验为基础进行了模拟,实验结果 Kappa系数达到0.902,与实际相比具有较好的一致性。本文对海洋溢油事故进行预测模拟,为提出合理有效的应急预案提供科学依据。     

国内外模拟溢油波浪水槽的最新研究进展

利用模拟设备模拟海面真实溢油情景是研究溢油分散、污染损害评估及其组成变化特征最方便、快捷的方式,因此模拟设备的水体环境越贴近海洋实际,研究数据越真实可靠。文章对国内外模拟溢油的波浪水槽进行详细评述,主要包括美国国家溢油应急测试机构建立的Ohmsett波浪水槽、加拿大贝德福德海洋学研究所的波浪水槽、挪威科技工业研究院的波浪水槽和国内比较典型并已有相关报道的深圳市计量质量检测研究院的海上溢油风化模拟系统。通过对以上最具代表性的国内外波浪水槽的介绍、分析和比较,借鉴国外研究经验,对我国模拟溢油波浪水槽的建构提出建议,旨在为溢油研究工作者提供多种可参考的波浪水槽设备,完善现有模拟设备的不足。     

基于元胞自动机的海上溢油扩散模拟

利用逻辑回归算法和决策树C5.0算法分别获取溢油扩散的转换规则,并构建了基于逻辑回归的CA模型和决策树CA模型。这两个模型仅需要设置起始影像、影响因子和权重等少数的变量,便可以方便地模拟出溢油的动态变化情况。把逻辑回归CA模型和决策树CA模型应用到Deep Spill项目的海上溢油模拟实验,结果表明逻辑回归CA模型的模拟总精度达到96.4%,Kappa系数达0.893,而决策树CA模型的模拟结果更为理想,其精度和kappa系数分别提高了0.2%和0.006。利用元胞自动机能够很好地模拟并预测出海上溢油的动态变化,可以满足对溢油快速响应的要求。     

海口港新海港区配套用地施工溢油漂移扩散研究

填海造陆施工溢油问题是海洋工程环境影响评价内容之一,海口港新海港区配套用地位于琼州海峡澄迈湾东海岸。研究首先采用DELFT3D软件技术建立了工程海区水动力数学模型,在模拟验证成果与天然实测资料达到精度要求后,对琼州海峡及工程近区潮流特征进行了模拟分析。然后基于"拉格朗日"水流运动理论,建立了"油粒子"溢油漂移扩散模型。依据海洋工程环境影响评价技术导则要求,对海区夏季主导风、冬季主导风作用下和溢油点位置潮流东流、西流初始时刻组成的四工况进行溢油漂移扩散模拟,给出溢油扩散轨迹和扫海面积,为项目建设海洋环境影响评价及溢油事故应急治理提供了技术支撑。