黃渤海海洋水文氣象環(huán)境極值分布特征研究

汪 寧

（山東省青島市海軍北海艦隊(duì)海洋水文氣象中心，山東 青島 266003）

引言：海洋大氣環(huán)境，特別是海風(fēng)、海浪和海流，對(duì)于海洋軍事戰(zhàn)略的部署和航海條件有著重要的影響。較好的掌握海洋大氣環(huán)境極值的分布特征，便能夠充分利用海洋優(yōu)勢(shì)。寒潮，臺(tái)風(fēng)，氣旋等對(duì)海風(fēng)，海浪以及海流的影響最為重要，通過(guò)氣象實(shí)例的分析，以及數(shù)據(jù)的計(jì)算，可以很好的對(duì)黃渤海海洋環(huán)境水文氣象的極值分布進(jìn)行研究。

一、黃渤海海洋的具體情況

1、渤海的位置、面積、水溫

屬于渤海范圍的分別包括遼東灣和渤海灣以及萊州灣和中部海區(qū)，占據(jù)我國(guó)海域面積的1.63%，實(shí)際海域面積為77000Km2，具體位于遼東半島南和山東半島北的連線往西，在北緯37° 07′～41° 0′，東經(jīng)117°35′～121°10′。渤海位于北方，水溫跟隨北方大陸氣候變化，在2月份左右水溫在0度左右，嚴(yán)寒時(shí)候，秦皇島和葫蘆島除外，沿海岸邊都會(huì)冰凍，嚴(yán)冬過(guò)后，3月初融冰時(shí)，水溫在11度左右，會(huì)常有出現(xiàn)很多的流冰，8月份時(shí)的水溫到達(dá)21度。渤海海域的大部分海水含有大陸河川流進(jìn)來(lái)的淡水，所以含鹽量是中國(guó)近海最低。渤海海水的含鹽度為30psu（Practical salinity unit）。

2、黃海的位置、面積、水溫

根據(jù)黃海的地理特征海洋學(xué)家將黃海分為北黃海和南黃海，黃海的具體位置位于山東半島和蘇北平原中間，東臨朝鮮半島，北臨遼東半島，黃海海域面積為40萬(wàn)平方公里，黃海的最深海域位于東南部，最深海域海深為140米。山東半島、遼東半島和朝鮮半島之間的的海域稱為北黃海，屬于半封閉海域，北海域面積大約為8萬(wàn)平方公里，北海海域的平均水深為40米，最深海域位于白翎島的西南側(cè)，最深水深為86米。南黃海是指長(zhǎng)江口和濟(jì)州島的直線往北的圓形位置，屬于半封閉海域，南黃海的海域面積為30多萬(wàn)平方公里，南黃海域的平均水深是45米，南黃海域的最深海域位于濟(jì)州島北側(cè)，其海域最深度是140米。黃海水溫的溫度在15度到24度之間，水溫波動(dòng)比較平穩(wěn)。黃海海水的鹽度為32 psu，含鹽量較低。

二、黃渤海區(qū)域風(fēng)速浪高極值分析及分布特征

通過(guò)對(duì)30年的風(fēng)場(chǎng)流場(chǎng)和有效波高數(shù)據(jù)的分析以及最小二乘法估計(jì)最佳參數(shù)，可以估計(jì)不同重現(xiàn)期的水文氣象極值。[1]

圖4.2.1-a是渤海內(nèi)某點(diǎn)的風(fēng)速年極值分布，圖4.2.1-b是該點(diǎn)的波高年極值分布 ：

由圖4.2.1-a可得圖4.2.1-b：

（1）1971、1980、1983、1985、1989、1993、1997年的年極值風(fēng)速較大，1971、1974、1979、1983、1988、1993、1997年的年極值波高較大。

（2）1976、1981、1984、1991、1996、1999年的年極值風(fēng)速較小，1976、1981、1984、1991、1995年的年極值波高較小。

（3）受大風(fēng)影響，波高會(huì)因大風(fēng)的影響增大，整個(gè)的分布情況相對(duì)符實(shí)。

圖4.2.1-c是黃海內(nèi)某點(diǎn)的風(fēng)速年極值分布，圖4.2.1-d是該點(diǎn)的浪高年極值分布：

由圖4.2.1-c可得圖4.2.1-d：

（1）1972、1979、1981、1983、1986、1993、1997年的年極值風(fēng)速較大，1972、1979、1981、1983、1986、1993、1999年的年極值波高較大。

（2）1974、1978、1985、1991、1995年的年極值風(fēng)速較小，1973、1975、1978、1985、1991、1995年的年極值波高較小

（3）經(jīng)分析，該海域的波高波動(dòng)大部分因風(fēng)的原因，風(fēng)速分布和波高分布情況絕大部分都一致。

經(jīng)過(guò)以上分析研究表明寒潮大風(fēng)和臺(tái)風(fēng)會(huì)引起的波高是年最大的波高，黃海海域的風(fēng)速年極值和波高年極值的分布情況的數(shù)據(jù)比較相對(duì)符實(shí)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，渤海的年極值波高明顯小于黃海，同時(shí)顯示渤海的極值波高與極值風(fēng)速的一致程度明顯小于黃海的分布趨勢(shì)。

三、黃渤海區(qū)域流速極值分析及分布特征

通過(guò)對(duì)30年的風(fēng)流場(chǎng)數(shù)據(jù)分析，可以畫出每一年流速極值的分布圖，根據(jù)下邊四副不相同的幾個(gè)年代的年極值情況分布圖來(lái)對(duì)黃海和渤海年極值的分布情況進(jìn)行分析。

通過(guò)對(duì)右上四副圖的數(shù)據(jù)分析得出，在黃海和渤海的海域多年來(lái)的最大流速在50cm/s和100cm/s之間。渤海海灘的強(qiáng)流區(qū)分別存在與老鐵山水道、遼東灣頂部、黃河口、登州水道四個(gè)強(qiáng)流區(qū)，老鐵山水道由沿遼東半島西岸進(jìn)入遼東灣；遼東灣頂部是因?yàn)榈匦蔚脑驅(qū)е略搮^(qū)域的流動(dòng)較強(qiáng)；登州水道通往黃海的重要區(qū)域。位于北黃海沿朝鮮半島往南的區(qū)域?qū)儆趶?qiáng)流區(qū)域，其中幾個(gè)非常強(qiáng)的流速區(qū)位于朝鮮半島的幾個(gè)海灣中，部分地方居然不止1.5m/s。第一個(gè)強(qiáng)流區(qū)位于濟(jì)州島的西北方向、朝鮮半島的西南方向，因這些地區(qū)有潮流所以使這些強(qiáng)流占優(yōu)勢(shì)。第二個(gè)強(qiáng)流區(qū)位于山東成山頭以東，第三個(gè)特別明顯的強(qiáng)流帶因受長(zhǎng)江中淡水的影響，位于黃海南部的浙江沿岸海域。黃海東部的流速均大于西部的流速。

結(jié)論:黃渤海海域在我國(guó)具有重要的戰(zhàn)略地位，因此加強(qiáng)黃渤海區(qū)域的水文氣象極值分布特征的研究是非常重要的。本文通過(guò)對(duì)以往多年的風(fēng)速年極值和浪高年極值以及流速的數(shù)據(jù)研究得出，南黃海的因?yàn)槌惺茱L(fēng)區(qū)的的區(qū)域較長(zhǎng)，大浪大部分都位于南黃海區(qū)，很清楚的顯示黃海受海浪影響比渤海明顯，同時(shí)，北黃海受大浪影響要比渤海明顯。在南黃海海域，對(duì)于多年來(lái)難得一遇的臺(tái)風(fēng)以及強(qiáng)溫帶氣候所造成的影響是不一樣的，極值波高所受中短期的多年來(lái)才有一次的溫帶氣旋的影響較大，而臺(tái)風(fēng)在中長(zhǎng)期的多年一遇極值波高中影響較大。風(fēng)速，波高和流速除了受寒潮臺(tái)風(fēng)等影響較大外，還受地形影響。因此極值分布的研究要從多方面進(jìn)行分析。

只有更好的掌握黃渤海區(qū)域的水文氣象環(huán)境極值分布，才能更好的利用海洋氣象優(yōu)勢(shì)，保護(hù)我國(guó)的航海安全以及海洋權(quán)益，保護(hù)海洋環(huán)境。

[1]陳子燊，劉曾美路劍飛，于吉濤，基于廣義極值分布的設(shè)計(jì)波高推算[J]，熱帶海洋學(xué)報(bào)，2011(03)

[2]鄧兆青，周良明，吳倫宇，郭佩芳，渤海重現(xiàn)期波高的數(shù)值計(jì)算[J]，海洋湖沼通報(bào)，2007(S1)

[3]尹文昱，張永寧，渤海海峽風(fēng)浪特征統(tǒng)計(jì)分析[J]，大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2006(04)

[4]劉德輔，,王樹(shù)青，郭海燕，海洋立管綜合環(huán)境條件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究[J]，海洋工程，2001(02)