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.     

同化技术在渤海溢油应急预报系统中的应用

溢油应急预报对溢油事故现场处理具有重要指导意义。国内外已开展大量溢油数值预报技术研究,但由于各类误差的引入(尤其风和流数值预报误差的引入)以及模型本身的不完善等各种原因导致溢油数值预报无法满足日益提高的溢油预报精度需求。随着现场观测技术和监测水平的提高,如何充分利用实时观测数据提高业务化溢油应急预报精度,并满足应急预报迅速快捷的要求,成为目前业务化溢油应急预报的首要问题。国家海洋环境预报中心于2008年实现了渤海溢油业务化预报系统的建立和业务化应用,本文针对当前渤海溢油业务化应急预报中存在的现实问题,利用已有渤海海上5个石油平台从2010年1月至2011年2月的风场观测数据,初步开展最优插值方法(optimal interpolation assimilation method,OI)同化技术在国家海洋环境预报中心渤海溢油应急预报系统风场订正的应用研究。本文采用交错订正方法,确定了OI同化技术中相关尺度因子的选取,从而实现在这5个观测站地理分布情况下,OI同化技术应用中参数的最优化,之后在理想实验和实际案例的应用中,该同化方法明显提高渤海溢油预报精度。本文为如何进一步利用同化方法迅速快捷地实现溢油应急预报精度的提高提供了一定研究基础。     

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。     

波浪动力滑翔机岸基监控系统

波浪动力滑翔机是一款新型海洋环境观测平台,具有大尺度长时序海洋环境观测能力。利用C#.net开发环境,并结合GPS北斗双模技术和Google Earth COM API为波浪动力滑翔机开发了导航定位岸基监控应用程序,该程序主要包含卫星定位与数据传输、矢量地图的轨迹显示和路径设定、环境监测数据的分类存储与管理、平台运行状态可视化查询等功能。利用该岸基监控程序可实现在岸站对波浪动力滑翔机及其搭载的仪器进行全时段的可视化监视与控制,并完成对监测环境数据的接收、分类存储和可视化展示等操作。     

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     

海上溢油应急预报业务系统介绍

介绍了国家海洋环境预报中心正在研制开发的海上溢油应急预报业务系统的结构、流程、功能和溢油模式。应用该系统对渤海和黄海的几次溢油事件进行了预报试验,试验结果表明该系统能在一个小时内完成渤海三维模拟预报、中国海二维模拟预报,并动态显示溢油分布范围、油膜面积、位置、溢油的抵岸时间、地点、油量、影响范围、沉降海底的位置、海上残油量等信息。     

盐盘的形态统计及其对滨海盐沼演化的指示作用

利用GIS 技术和遥感图像分析技术对英国诺福克（Norfolk） 盐沼保护区的Google Earth 历史图像进行了盐盘形态特 征的提取和分析,并利用不同时间段的图像做了对比分析,获取了该试验区的盐盘变化特征。主要结论有：（1）通过 Google Earth 图像与现场GPS 数据以及航片的比对,发现在英国诺福克郡盐沼区Google Earth 图像能够反映盐沼地貌信息; （2） 利用Google Earth 图像对英国诺福克盐沼区的盐盘形态信息进行了提取,发现该地区盐盘面积平均值为18.14 m2,周长 平均为25.11 m,另外60 m2是盐盘面积的上限,80 m是盐盘周长的上限,同时盐盘基本呈现椭圆形; （3）通过1999年与 2006 年Google Earth历史图像的比较,发现在此期间诺福克地区的盐盘的主要变化是以新生盐盘为主,盐盘总面积也出现了 增加,盐沼净面积减少,说明由于盐盘的扩张导致盐沼内部的破碎化,使得盐沼出现了退化。     

东海区海洋观测预报减灾信息共享技术研究及框架设计

通过研究设计东海区共享网络、海区观测预报专题地图以及观测数据及预报产品共享工作流程,旨在搭建一套集观测预报数据共享、预报制作共享及平台服务共享于一体的东海区海洋观测预报减灾信息共享平台框架。该平台主要利用数据库及中间件技术实现东海区海洋观测资料及预报产品共享,并通过设计风暴潮预报制作系统,以及计算资源整合方案,实现预报业务的工作模式及资源共享,使预报资源效能发挥最大化;最终基于Web GIS建立一套信息展示共享平台,向共享网络内的专业用户及决策部门发布专题地图、观测数据、预报产品及减灾信息。通过以上研究工作,最终将实现观测预报数据共享--预报制作共享--平台服务共享的一体化、自动化业务流程。     

渤海海域多源遥感溢油风险评价与长序监测

渤海海域溢油事件频发,所以进行海洋溢油风险时空特征分析,对于开展卫星遥感溢油精确监测具有重要意义.作者采用多源高分辨率卫星遥感数据,提取渤海海域船舶及石油平台两类主要溢油风险源分布状况,结合2015—2020年间渤海海域海上溢油卫星遥感监测结果,分析多种传感器下不同类型溢油的成像特征,通过溢油风险源核密度分析方法,获得...     

海上溢油数值预报技术研究综述

介绍溢油事故国际国内背景及海上溢油行为和归宿研究情况,综述了溢油数值预报技术的历史发展过程,对主要的3类溢油数值模型的优缺点进行了分析比较,介绍了国内外溢油研究现状,探讨研究中存在的问题,指出溢油数值预报技术研究未来的发展趋势。     

海洋石油平台溢油风险评价研究

通过层次分析法,系统分析了我国钻井平台及生产平台的溢油风险因子,初步建立了该类设施的溢油风险评价指标体系,并运用多级模糊综合评级模型对目标设施的溢油风险进行综合评价。利用该评价方法对渤海某一钻井平台进行溢油风险分析,结果表明该平台溢油风险等级较低,风险因子中海区环境及平台疲劳老化程度的风险相对突出。该评价方法可及时判断目标设施的溢油风险等级,为减少、预防各类平台溢油事故提供技术支持。     

针对事件链的溢油监测需求分析及组网观测方案初探

本文针对普遍关注的溢油事件,分析了重大溢油事件应急监测中迫切需要解决的七个问题:溢油源确认核查、溢油面积准确估算、水下溢油探查、针对溢油应急过程的海洋环境监测、针对重点海域的溢油凝视监测、服务于溢油事件过程的次生事件风险观测;总结了溢油监测传感器的技术特点,分析了卫星、航空、固定式观测平台、移动式观测平台、水下固定和移动观测平台等5类溢油观测平台的技术现状与不足,提出了溢油跨学科组网观测构想,并初步设计了观测网络的组成及运行模式,以期对溢油组网观测系统的建设有所推动。     

渤海海域溢油应急预测预警系统研究Ⅱ. 系统可视化及业务化应用

本系统基于.NET平台,采用C#作为开发语言,对ArcEngine 9.3进行二次开发,融.NET平台的可移植性与ArcEngine 9.3的可视化和空间显示分析功能于一体,实现了溢油行为与归宿预测模块与GIS平台的统一。把溢油漂移的计算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。也集成了环境敏感资源信息数据库、应急设备、队伍信息数据库和溢油漂移模型,为溢油应急提供溢油敏感资源及应急资源的日常管理,实现溢油漂移预测结果与敏感资源图的叠加耦合,达到对环境敏感资源的快速预警,形成了溢油敏感资源及应急资源管理系统。作为该系统研制中的第二部分,主要介绍了系统的可视化、系统的预报流程、系统案例验证以及业务化应用的研究工作。     

墨西哥湾溢油事故对我国深海溢油污染防治管理的启示

文章通过对美国墨西哥湾“深水地平线”钻井平台原油泄漏事故的分析与思考,针对我国深海油气资源勘探开发中存在的溢油风险,从应急响应体系、监视预报技术、应急处置技术、损害赔偿基金和行政监管与政企合作等不同方面,探讨了我国深海溢油的防治管理对策,以期为我国海洋石油开发利用、海洋环境保护以及深海溢油污染的防治管理提供有益的参考     

2011年6月-8月渤海湾溢油事故长期后报数值模拟

三维业务化溢油应急预报系统不仅能提供逐时的海洋环境信息预报和溢油漂移扩散,还能对溢油事件进行后报数值模拟。2011年6月4日在渤海湾蓬莱19-3B采油平台发生溢油事件,同月17日19-3C平台也发生溢油事件。此次溢油事故造成了数千平方公里海水受污染。本文采用国家海洋环境预报中心自主研发的溢油模型对蓬莱19-3溢油事件进行长期后报数值模拟,在风流海洋环境场的驱动下,模拟了2016年6月到2016年8月,两个平台溢油的漂移扩散情况、影响范围,靠岸时间和影响岸段等。风场采用基于WRF模型模拟得到的再分析风场,并用实测风对再分析风场进行订正,流场采用基于POM模式在再分析风场驱动下得到的海流。后报结果显示,溢油主要向西北方向漂移,并最终靠岸,其扫过的海域也主要在平台的西北方向,这与观测结果一致,验证了后报的可靠性。     

墨西哥湾溢油事故对我国深海溢油污染防治管理的启示

文章通过对美国墨西哥湾“深水地平线”钻井平台原油泄漏事故的分析与思考,针对我国深海油气资源勘探开发中存在的溢油风险,从应急响应体系、监视预报技术、应急处置技术、损害赔偿基金和行政监管与政企合作等不同方面,探讨了我国深海溢油的防治管理对策,以期为我国海洋石油开发利用、海洋环境保护以及深海溢油污染的防治管理提供有益的参考。     

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。     

Google Earth在填海工程动态监测中的应用

根据国家海洋局海域管理要求,填海工程在施工过程中需要对其进行海域使用动态监测。填海工程界址和面积以及岸线变迁监测的技术手段主要包括GPS测量、水深测量和水下侧扫等。文章结合Google Earth海量免费高分辨率遥感影像优势且支持二次开发特点,探讨Google Earth在填海工程动态监测内、外业工作中的应用;基于Google Earth开发一套外业数据采集及Google影像下载软件,为其在填海工程动态监测中的常规化应用提供便捷工具。应用结果表明,Google Earth可为填海工程动态监测外业测量工作提供实时定位及快速叠加分析,Google影像可为填海过程分析提供参考数据并为成果图件制作提供底图数据,Google Earth可作为填海工程动态监测工作中高效的辅助工具。     

无主漂油源集合预测方法研究

采用基于"拉格朗日"粒子追踪方法的油粒子数值溯源模式,引入天气预报中的"集合预报"方法,考虑气象、海洋环境背景场误差因素,研究无主溢油源的集合预测方法。对某次渤海中西部溢油溯源事件的数值模拟结果表明,溢油源集合预测分析结果与溢油源实际调查情况相符,表明无主漂油源集合预测方法科学、结论可信。