南海海域環(huán)境條件監(jiān)測數(shù)據分析

劉 昊，張寶雷，田冠楠

(中海油能源發(fā)展采油服務公司，天津 300451)

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南海海域環(huán)境條件監(jiān)測數(shù)據分析

劉 昊，張寶雷，田冠楠

(中海油能源發(fā)展采油服務公司，天津 300451)

針對南海油氣開發(fā)的需求，為了解南海環(huán)境條件，對珠江口區(qū)塊海洋調查數(shù)據和番禺、流花觀測資料進行系統(tǒng)分析，總結得出監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境條件特點。

南海；監(jiān)測數(shù)據;環(huán)境條件

南海是我國海洋油氣開發(fā)的一個重要區(qū)域，開發(fā)南海深水油氣是必然的趨勢，對南海海洋環(huán)境條件的研究則是南海油氣開發(fā)研究的重要基礎[1-3]。作為世界海況條件最惡劣的三大海域之一[4-5]，南海環(huán)境條件的監(jiān)測具有很大的困難，監(jiān)測數(shù)顯得彌足珍貴[6-8]。根據多年的監(jiān)測數(shù)據結果，分析南海水文氣象環(huán)境，對南海的特殊海洋環(huán)境條件以及其特點進行分析。資料來源為珠江口區(qū)塊海洋調查數(shù)據和番禺、流花區(qū)域觀測系統(tǒng)觀測資料。

1 珠江口區(qū)塊資料分析

珠江口區(qū)塊陸架較寬，呈東北-西南向展布，坡度平緩。珠江口外陸架寬度215～280 km，南海北部大陸架外緣分布著呈階梯狀下降的大陸坡,其水深大約介于230～3 500 m,等深線呈東北-西南向分布，地形自西北向東南傾斜，平均坡度為13‰～23‰，陸坡寬度140～280 km，水深變化大，地形復雜，并向深海盆地呈階梯狀下降。珠江口南部大陸坡，大致以水深1 000 m為界，其上地形較平緩，其下坡度較陡，成為調查區(qū)一個大的陸坡帶。

根據珠江口區(qū)塊2006—2007年的調查資料，監(jiān)測分為4個航次，每個季節(jié)1次。

1.1 氣候特征

珠江口區(qū)塊為熱帶，亞熱帶季風氣候，熱帶海洋性氣候顯著；6～8月份吹南或西南風，10月至翌年2月、3月吹東北風，4月、9月一般為季風交替過渡期。冬季(1月份)整個廣東沿岸都為東北季風。春末至夏季廣東沿岸盛行西南和東南季風，5～8月份風向較穩(wěn)定。夏季(7月份)各岸段風向，粵東以西以南風為主，珠江口為偏南風，粵西為東南風。6～11月份為臺風期，尤以7～9月臺風登陸數(shù)最多。根據1949—1984年臺風資料統(tǒng)計，36年中平均每年受臺風、熱帶低壓影響16.2次。干濕季節(jié)明顯，4～10月份為雨季，11月份至翌年3月份為旱季。雨量充沛，大都在1 500～2 500 mm之間。氣溫自北向南遞增，沿海一帶最冷在1月，汕頭和東沙分別為13.6、20.6 ℃。根據1960—1980年統(tǒng)計，每年9月至翌年3月受北方冷空氣、寒潮侵入而降溫。

1.2 溫度、鹽度

夏季，目標海域表層水溫約為28～29 ℃間。冬季，水溫呈沿岸水溫低、陸架水溫高，東北水溫低、西南水溫高的分布趨勢，目標海域表層水溫約為22～24 ℃間。春季，因太陽輻射加強，氣溫逐漸回升，觀測海域表層平均水溫比冬季約高2 ℃，目標海域表層水溫 24～27 ℃。秋季，伴隨著西南季風自北而南的迅速消退，東北季風逐漸建立，海表水溫較復雜，目標海域表層水溫24～26 ℃。

目標海域夏季表層鹽度在33.0～34.0之間。冬季鹽度比夏季鹽度提高，在34.0～34.5之間，東部陸架區(qū)域鹽度比夏季約高0.6。春季鹽度介于34.2～34.4之間。秋季鹽度約在34.0～34.2之間，且秋季各層的最高鹽度值均低于春季航次相應層次0.2之多。

1.3 最大海流

根據潛標錨系觀測站位分布，MX-NH04、MX-NH05潛標站位于目標海域內部，水深分別為200和100 m。對這2個站的資料進行統(tǒng)計分析。

春季航次中調查海區(qū)MX-NH04、MX-NH05潛標站觀測的最大流速為102.8 cm/s，流向為160°，發(fā)生在MX-NH04站的底層；MX-NH05表層最大海流較小，在65.0 cm/s以下。秋季航次中，觀測到的最大海流為97.7 cm/s，發(fā)生在MX-NH04站的表層，時間為2007年9月30日22:30。MX-NH05各層，秋季的最大流速均超過春季。

對于流速和流向，春季，MX-NH04、MX-NH05站海流表、中、底層的流速差別較小，流向主要集中在SSW～WNW向，具有W、SW向流的運動特征；秋季，調查海區(qū)各潛標站海流受東北季風影響較為明顯，各站層的海流主要以SSW～WWN向流為主。見表1、2。

表1 春季最大海流統(tǒng)計(部分結果)

表2 秋季最大海流統(tǒng)計(部分結果)

2 番禺觀測資料分析

觀測資料包含了番禺區(qū)域自動氣象站系統(tǒng)觀測2011年5月19日～2012年6月30日的風速風向、溫濕、氣壓等資料，綜合數(shù)據完整率98.9%。

2.1 溫度、濕度、氣壓

月平均氣溫8月份最高，為30.8 ℃；12月份最低，為18.9 ℃。最高氣溫出現(xiàn)在9月份，為37.2 ℃；最低氣溫出現(xiàn)在12月份，為15.4 ℃。月平均溫度分布見圖1。月平均相對濕度7月份最高，為92%；8月份最低，為85.2%。月平均濕度分布見圖2。月平均氣壓12月份最高，為1 013.6 hPa；5月份最低，為887.9 hPa。月平均氣壓分布見圖3。

圖1 月平均氣溫分布

圖2 月平均濕度分布

圖3 月平均氣壓分布

2.2 風

2011年6月～2012年5月的風速風向聯(lián)合統(tǒng)計顯示，ENE，NE，E向風頻率最高，分別為13.8%，24.1%和12.6%。最大風速為47.3 m/s，方向為E向，出現(xiàn)在2011年9月。

夏季(2011年6、7、8月)3個月當中，分別是SSE、SSW、S向風出現(xiàn)頻率最高，達到30.1%、15.7%、10.8%，最大風速分別出現(xiàn)在S、E、NW向，為22.7、32.2、16.9 m/s，，整體風力等級以3～4級風為主，比例達到50.3%。受臺風“洛坦”過境影響出現(xiàn)了11～12級大風。

秋季(2011年9、10、11月)3個月當中，分別是ENE、NE、ENE向風出現(xiàn)頻率最高，達到18.1%、30.1%、44.1%，最大風速分別出現(xiàn)在E、NE、ENE向，為47.3、37、25.8 m/s，整體風力等級以5-6級風為主，比例達到53.3%。出現(xiàn)了高于12級的臺風，其中最大風力等級達到15級，主要是由于2011年第17號臺風“納沙”和第19號臺風“尼格”過境引起。

冬季(2011年12月、2012年1、2月)3個月當中，分別是NE、ENE、ENE向風出現(xiàn)頻率最高，達到58.5%、44.7%、37.1%，最大風速分別出現(xiàn)在NE、ENE、ENE向，為24.4、20.8、21.4 m/s，整體風力等級以5～6級風為主，比例達到65.3%。冬季該區(qū)域風向較為集中，主要以ENE向為主，比例達到39.4%，并且最大風速也多出現(xiàn)在該方向。

春季(2012年3、4、5月)3個月當中，分別是ENE、S、S向風出現(xiàn)頻率最高，到達35.3%、22%、17.7%，最大風速分別出現(xiàn)在E、N、E向，為22.7、25.4、17 m/s。春季該區(qū)域風向由較為集中逐漸轉變?yōu)樵诟鱾€方向均有分布，風力等級也并沒有集中在某幾個等級上，而是從2～6級均有分布。見圖4。

圖4 番禺區(qū)域2011年6月、2012年2月風玫瑰圖

2.3 波浪

波浪的觀測包含1年的數(shù)據，數(shù)據的有效率為99.5%。觀測數(shù)據中，最大波高為9 m，方向為SE，出現(xiàn)在2011年9月；平均波高最大3 m，方向為ENE，出現(xiàn)在2011年12月。常波向在10月份到次年2月份以ENE為主，而5～9月份以SW向為主。強波向在10月份到次年4月份以ENE與E向為主，而6～9月份以偏W向為主。

根據2011年5月～2012年7月的波高周期觀測數(shù)據聯(lián)合統(tǒng)計結果可知，在11月份到次年3月份，主要波高在2～4 m，周期集中在8～10 s，而3～10月份波高主要在0.5～2 m，周期在6～8 s。見表3。

表3 波高、主波向、強波向統(tǒng)計表(部分結果)

3 流花觀測資料分析

觀測資料包含了流花區(qū)域自動氣象站系統(tǒng)觀測2011年5月3日～2012年9月4日的風速風向、溫濕、氣壓等資料，綜合數(shù)據完整率95.8%。

3.1 溫度、濕度、氣壓

觀測數(shù)據中平均氣溫8月份最高，為30.4 ℃，12月份最低，為22.3 ℃，最高氣溫出現(xiàn)在9月份，為35.9 ℃，最低氣溫出現(xiàn)在12月份，為8.9 ℃，月平均溫度分布見圖6；月平均相對濕度6月份最高，為84.3%，8月份最低，為73.6%，月平均溫度分布見圖9；月平均氣壓12月份最高，為1 013.5 hPa，2012年6月份最低，為998.6 hPa，月平均溫度分布見圖7。

圖5 月平均氣溫分布

圖6 月平均濕度分布

圖7 月平均氣壓分布

3.2 風

2011年6月～2012年5月的風速風向聯(lián)合分析統(tǒng)計顯示，NE，NNE，ENE向風頻率最高，分別為29.9%，14.1%和11.1%。最大風速26.5 m/s，方向為NE和ENE向，出現(xiàn)在2011年11月。

夏季(2011年6、7、8月)3個月當中，分別是SSE、SSW、WSW向風出現(xiàn)頻率最高，分別達到了20.4%、18.4%、12.1%，最大風速分別出現(xiàn)在SE、SW、WSW向，分別達到23.8、22.7、17.1 m/s。該區(qū)域夏季風向較為分散，風力等級以2～3級風為主，分別達到56.8%、54.4%、57.7%。

秋季(2011年9、10、11月)3個月當中，均是NE向風出現(xiàn)頻率最高，分別達到了26.6%、59.6%、52.7%，最大風速分別出現(xiàn)在ENE、NE、NE向，分別達到25.1、19.9、26.5 m/s。該區(qū)域秋季，風向集中，主要分布在NE一個方向上，風力等級以5～6級風為主，平均比例達到了49.7%。

冬季(2011年12月、2012年1、2月)3個月當中，均是NE向風出現(xiàn)頻率最高，分別達到了47.6%、52.5%、46.2%，最大風速分別出現(xiàn)在NNE、NE、NNE方向，分別達到25、21.3、22.1 m/s。該區(qū)域冬季，風向集中，主要分別在NE一個方向上，風力等級以5～6級風為主，平均比例達到55.9%，該區(qū)域在冬季風力強勁，出現(xiàn)7級大風的天氣比例達到17.9%。

春季(2012年3、4、5月)3個月當中，分別是NE、S、ENE向風出現(xiàn)頻率最高，分別達到了39.8%、18.4%、15.6%，最大風速分別出現(xiàn)在NE、NW、SSW向，分別達到21.4、17.5、18.4 m/s。該區(qū)域春季風向逐漸轉為分散，在多個方向上均有分布，風力等級從主要分布在4～5級逐漸轉為分布在2～3級，3月份4～5級風比例達到48.8%，4、5月份2～3級風平均比例達到53.9%。見圖8。

圖8 流花區(qū)域2011年9月、2012年3月風玫瑰圖

3.3 波浪

波浪的觀測包含了1年的數(shù)據，數(shù)據的有效率為97.4%。觀測數(shù)據中，最大波高以7、8、9月份為主，平均浪高2012年2月～2012年3月較大，以偏E向為主(ENE)。常波向在2～5月份以ENE為主，全年以偏E向為主。強波向在2～5月份以NE向為主,見表4。

根據2011年7月～2012年7月的波高周期觀測數(shù)據聯(lián)合統(tǒng)計結果可知，在2～3月份，主要波高在1～3 m，周期集中在8～10 s，而4～7月份波高主要在0.5～1.5 m，周期在6～8 s。

表4 波高、主波向、強波向統(tǒng)計表(部分結果)

4 結論

依據珠江口區(qū)塊海洋調查數(shù)據和番禺、流花區(qū)域觀測系統(tǒng)觀測資料，對南海監(jiān)測海域的環(huán)境條件進行了系統(tǒng)的分析研究，總結了其環(huán)境條件特點，可為今后的工程應用提供參考。本文的研究結果為南海海域的工程技術研究工作提供了重要的技術支持和研究資料，也對“FPSO失效數(shù)據庫及風險評估系統(tǒng)研發(fā)”項目的系泊、外輸?shù)缺O(jiān)測系統(tǒng)設計具有重要的價值。

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Analysis of the Ocean Environment in South China Sea Area

LIU Hao, ZHANG Bao-lei, TIAN Guan-nan

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Co., Tianjin 300451, China)

The ocean environment conditions are important to the oil and gas exploration in south China sea and its research. The oceanographic and meteorological survey datum for Pearl river mouth blocks, Panyu and Liuhua block were investigated systematically, to summarize the ocean environment parameters at these positions.

south China sea; observation data; ocean environment

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.022

2016-07-10

工信部項目(工信部聯(lián)裝[2014]509號)

劉昊(1988—)，男，碩士，助理工程師

U652.5

A

1671-7953(2016)05-0086-05

修回日期：2016-08-10

研究方向:海洋結構物水動力性能

E-mail:liuhao22@cnooc.com.cn