惡劣天氣和惡劣海況的學(xué)術(shù)含義分析

馬令琪， 楊家軒， 簡 俊

(大連海事大學(xué) a.航海學(xué)院; b.遼寧省航海安全保障重點實驗室， 遼寧 大連 116026)

隨著航運事業(yè)高速發(fā)展，船舶數(shù)量與日俱增，船舶在復(fù)雜多變的大海上航行海難事故屢有發(fā)生。[1]海上交通事故原因包含惡劣的天氣海況，人員的不安全行為等因素。[2]調(diào)查表明30%以上的航行事故由惡劣天氣造成。[3]在此背景下，惡劣海況和惡劣天氣等術(shù)語使用頻繁，大量出現(xiàn)在文獻(xiàn)和文件中。通過分析大量文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)相關(guān)術(shù)語使用混亂、不準(zhǔn)確等問題。對此進行研究對規(guī)范相關(guān)術(shù)語使用并提高學(xué)術(shù)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性具有重大意義。同時，由于許多船舶事故發(fā)生在惡劣條件下，研究相關(guān)術(shù)語有助于對涉及到惡劣海況和惡劣天氣的船舶事故做進一步的調(diào)查研究，提升船舶航行的安全性，促進海上交通發(fā)展。[4]定義船舶維持可操縱性的海洋環(huán)境惡劣性也是制定船舶動力和操縱要求的基礎(chǔ)。[5]

1 相關(guān)術(shù)語使用現(xiàn)狀分析

分別以惡劣天氣和惡劣海況為關(guān)鍵詞在中國期刊全文數(shù)據(jù)庫中檢索1999—2019年的文獻(xiàn)，利用citespace軟件進行信息挖掘。在以惡劣天氣為關(guān)鍵詞檢索的文獻(xiàn)中，海上客運、船舶航行等詞出現(xiàn)的頻率較高(見圖1)；船舶、航行安全等關(guān)鍵詞與海況的關(guān)聯(lián)性較高(見圖2)。由圖1和圖2可知：惡劣天氣和惡劣海況是海事研究中的一個熱點。

圖1 關(guān)鍵詞為惡劣天氣的文獻(xiàn)聚類知識圖譜

圖2 關(guān)鍵詞為惡劣海況的文獻(xiàn)聚類知識圖譜

國際海事組織(International Maritime Organization, IMO)[6]認(rèn)定惡劣海況是當(dāng)波長和浪高達(dá)到一定強度，造成船舶發(fā)生螺旋槳出水、甲板上浪等的現(xiàn)象。如:臺州海事局[7]提出惡劣氣象海況是水上大風(fēng)、能見度不良等惡劣氣象的統(tǒng)稱;文獻(xiàn)[8]提出的惡劣海況指風(fēng)力5級以上或浪高2 m以上；文獻(xiàn)[9]認(rèn)為大型壓載船舶遇到7～8級風(fēng)或滿載船舶遇到8～9級風(fēng)時為惡劣天氣；IMO在2013年制定的《惡劣海況下維持船舶操縱性的最小推進功率臨時導(dǎo)則》[10]定義的惡劣海況與船舶長度有關(guān)(見表1)；文獻(xiàn)[11]把 0～9級海況劃分為普通海況、高海況和惡劣海況，對應(yīng)的波高分別為0.0～6.0 m、6.0～9.0 m和9.0～14.0 m，對應(yīng)的風(fēng)力等級分別為0～8級、9～10級和11～12級，這與其他文獻(xiàn)提及的偏差很大；瑞典一家保險公司對發(fā)生在惡劣環(huán)境下的海上事故進行調(diào)查，統(tǒng)計的是9級風(fēng)及以上時發(fā)生的事故[12]；文獻(xiàn)[13]和文獻(xiàn)[14]提到海事部門對惡劣天氣的定義為風(fēng)力達(dá)到8級及以上、海面出現(xiàn)3～4 m及以上的浪涌。但這2個條件之間的關(guān)聯(lián)詞分別是“和”、“或”。根據(jù)風(fēng)力等級表規(guī)定8級風(fēng)對應(yīng)5.5～7.5 m浪高，6級風(fēng)對應(yīng)3.0～4.0 m浪高。“和” 表示海上至少達(dá)到8級風(fēng)才為惡劣天氣；“或”表示達(dá)到6級風(fēng)即可，這2種說法并不一致。

海事界對惡劣天氣和惡劣海況沒有明確的定義[15]，此類術(shù)語存在定義不規(guī)范、使用不統(tǒng)一等問題。

表1 不同船長對應(yīng)的惡劣海況

2 惡劣天氣相關(guān)的術(shù)語

2.1 對惡劣天氣的相關(guān)解釋

惡劣天氣在不同學(xué)科和部門有不同的定義見表2。氣象學(xué)對惡劣天氣定義的標(biāo)準(zhǔn)為對生命和財產(chǎn)造成威脅、會帶來災(zāi)害的天氣，該標(biāo)準(zhǔn)可延伸到對海上惡劣天氣進行量化。

表2 惡劣天氣的幾種不同定義

2.2 海上惡劣天氣

海上惡劣天氣因素主要包括風(fēng)、雨雪和霧，少有提及溫度。本文將溫度考慮在內(nèi)，把影響船舶航行的天氣分為產(chǎn)生大風(fēng)浪天氣，造成能見度不良的天氣和導(dǎo)致海冰出現(xiàn)的低溫天氣等3類。

2.2.1產(chǎn)生大風(fēng)浪的天氣

風(fēng)能直接引起影響船舶運動的海浪。我國將風(fēng)力等級劃分為0～17級[16-17]，將12級及以上的風(fēng)統(tǒng)稱為廣義上的臺風(fēng)，可分為臺風(fēng)、強臺風(fēng)和超強臺風(fēng)[18],見表3。表3中廣義上的臺風(fēng)所對應(yīng)的海面狀況和浪高沒有明確描述，可理解為這種情況會帶來毀滅性災(zāi)害。一旦遇到廣義上的臺風(fēng)，船舶都會選擇停航或者避開臺風(fēng)區(qū)域航行。臺風(fēng)在不同的海洋環(huán)境中也各自有地區(qū)性的名稱，如“颶風(fēng)”和“旋風(fēng)”等。

2.2.2造成能見度不良的天氣

海上能見度指正常視力的人在海上180°視野范圍內(nèi)所能看到的最大水平距離。[19]海上能見度受雨、雪和霧的影響，我國根據(jù)能見距離對海霧進行等級劃分，并規(guī)定相應(yīng)預(yù)警[20]，見表4。

表3 風(fēng)力等級表

表4 海霧等級和預(yù)警 km

國際上習(xí)慣將能見度按照不同能見距離劃分為10個等級[19]，見表5。當(dāng)能見度等級為0～2級，能見距離小于500 m時，能見度達(dá)到惡劣，但并不代表就是惡劣海況。由文獻(xiàn)[2]、文獻(xiàn)[7]和文獻(xiàn)[21]可知：根據(jù)表5，當(dāng)能見度達(dá)到不良等級，即能見距離小于1 000～2 000 m時，可認(rèn)為對航行安全造成威脅；與表4中的海霧預(yù)警相對應(yīng)即為能見距離小于1 000 m時開始預(yù)警。因此，可認(rèn)為造成海上能見度低于1 000～2 000 m的霧和雨雪等天氣屬于惡劣天氣。

2.2.3導(dǎo)致海冰出現(xiàn)的低溫天氣

海冰是海洋中生成、漂浮的冰的統(tǒng)稱[22]，包括來自大陸的淡水冰和由海水直接凍結(jié)而成的咸水冰。不論在陸上還是海上，低溫產(chǎn)生的直接影響都是結(jié)冰。陸上純淡水在0°C時結(jié)冰，而海水結(jié)冰時的溫度取決于海水的鹽度，因此，無法根據(jù)溫度直接對海冰進行預(yù)警或等級劃分。根據(jù)冰量和冰的覆蓋范圍將海冰預(yù)警分為4個等級[23]，見表6。

表5 海面能見度等級表

表6 海冰預(yù)警等級

3 海況相關(guān)術(shù)語探討

3.1 海況的定義

海況是指海面在風(fēng)的作用下波動的情況，是由風(fēng)浪和涌浪引起的海面外貌特征[24]，根據(jù)波浪的大小有無，分為0～9級共10級。[25]海況主要分為2種情況：

1)根據(jù)在風(fēng)力作用下視野內(nèi)海面狀況、波峰形狀及其破裂程度將海況分為10級，一般使用海浪表征。

2)海區(qū)物理、化學(xué)和生物等性質(zhì)與相關(guān)變動情況，表現(xiàn)為溫度、鹽度和密度的分布[26]，一般使用海流和海冰表征。

3.2 海況的等級

海況等級與波浪等級既有聯(lián)系又有區(qū)別，二者都以波浪為主要描述對象，都分為10級。但海況等級以浪的外貌特征進行劃分，而波浪等級則以浪高進行劃分。[26]由海軍作戰(zhàn)艦艇建造用的海況波浪等級表可得海況等級、浪高和風(fēng)力等級的對應(yīng)關(guān)系[27]，見表7。

表7 海況波浪等級表

由表3和表7可知：兩表中都涉及風(fēng)力和浪高，但對應(yīng)關(guān)系卻有出入對比分析見表8。由表8可知：目前，關(guān)于風(fēng)力等級和浪高對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)存在不統(tǒng)一的問題。

3.3 海況的分類

國家海洋預(yù)報臺對海況進行描述時，對有必要發(fā)出警告、具有危險性的海況按其程度大小，從低到高分為海浪較大、浪高涌大、海況惡劣和海浪巨大[28]，沒有嚴(yán)格界限。文獻(xiàn)[29]按船舶在任務(wù)海域的正常承載情況，考慮抗風(fēng)穩(wěn)性和船舶強度，將測量船舶任務(wù)海域的海況分成4種，見表9。

表8 風(fēng)力浪高對比分析 m

由表9可知：目前，對海況進行的較明確的分類只是基于測量船舶，其分類綜合考慮測量船噸位、浪高和對測量船產(chǎn)生的影響等因素。其他類型船舶可根據(jù)測量船的一些數(shù)據(jù)進行判斷。如對2萬噸級以上船舶來說，遇到9級風(fēng)和3.5～4.0 m浪高時，可被稱為遇到惡劣海況。也可根據(jù)表9得出一個判斷當(dāng)前海況的方法：當(dāng)目前海況使船舶的一些操作無法正常進行時，可認(rèn)為當(dāng)前船舶遇到惡劣海況或更加嚴(yán)重的情況。

表9 基于測量船的海況類別明細(xì)表

3.4 惡劣海況相關(guān)探討

3.4.1學(xué)術(shù)研究中的惡劣海況

相關(guān)研究中有惡劣海況、高等級海況和6級海況等說法，其中：對惡劣海況的描述在風(fēng)力5～17級、浪高2～14 m之間不等；高等級海況是指5級海況及以上[30]；6級海況按海況等級的標(biāo)準(zhǔn)。航海領(lǐng)域相關(guān)研究普遍認(rèn)為惡劣海況指大風(fēng)、大浪和能見度不良等嚴(yán)重影響航行安全的天氣海況。[31]

3.4.2國際標(biāo)準(zhǔn)中對惡劣海況的說明

國際標(biāo)準(zhǔn)只是將海況分為海浪較大、浪高涌大、海況惡劣和海浪巨大等4種。這4種海況雖然與10個海況等級之間無嚴(yán)格界限，但2者在順序上能對應(yīng)，與“海況惡劣”相對應(yīng)的海況等級在6級以上。[32]

3.4.3海事部門相關(guān)說法

在海事部門，惡劣海況通過預(yù)警和禁(限)航來體現(xiàn)。

(1)預(yù)警是指在危險發(fā)生前，根據(jù)總結(jié)的規(guī)律或觀測到的前兆，向相關(guān)部門發(fā)出緊急信號，以避免危險在準(zhǔn)備不足時發(fā)生，從而減輕損失的行為。臺州海事局發(fā)布的相關(guān)文件規(guī)定了惡劣海況的預(yù)警等級[7]，見表10。

(2)禁(限)航是海事部門為確保航行安全，限制或禁止船舶的航行，從而降低發(fā)生事故的風(fēng)險。部分海事局對港口水域的禁(限)航做了明確規(guī)定[21]，見表11。

表10 水上惡劣氣象海況預(yù)警等級

表11 《威海市港口水域禁(限)航管理規(guī)定》

由表10和表11可知：不同部門制定的文件規(guī)定大致吻合。預(yù)警和禁(限)航標(biāo)準(zhǔn)與惡劣天氣或惡劣海況的關(guān)系為：當(dāng)前氣象海況達(dá)到最低預(yù)警或禁(限)航標(biāo)準(zhǔn)時，可認(rèn)為氣象水文環(huán)境達(dá)到惡劣的程度。除本文所列舉外，還有其他部門根據(jù)港口不同特點、船舶情況制定的其他禁(限)航和預(yù)警文件和標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 海況相關(guān)術(shù)語分析總結(jié)

從學(xué)術(shù)研究、國際標(biāo)準(zhǔn)和海事管理等不同角度分析可得惡劣海況的不同定義，見表12。目前，對海況進行等級劃分和分類時僅考慮大風(fēng)浪情況；專家會根據(jù)研究內(nèi)容選擇性的將大風(fēng)浪和能見度不良等情況考慮在內(nèi)；在海事相關(guān)部門制定禁(限)航和預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)時，將大風(fēng)浪和能見度不良等情況都考慮在內(nèi)，包括海冰這個重要因素。

表12 關(guān)于惡劣海況的說法

在海冰運動時會產(chǎn)生巨大推力和撞擊力，對港口和海上船舶具有破壞力?！疤┨鼓峥颂枴?海難事故就是在冰區(qū)航行中撞擊冰山發(fā)生的。高緯度海域每年冬季都有不同程度的結(jié)冰現(xiàn)象。因此，在涉及較高緯度的惡劣海況研究時，需將海冰因素考慮在內(nèi)，這是在未來進行惡劣海況和相關(guān)研究時需注意的一個方面。

4 惡劣天氣和惡劣海況相關(guān)術(shù)語總結(jié)分析

4.1 惡劣天氣和惡劣海況之間的關(guān)系

惡劣天氣和惡劣海況不能混為一談，惡劣天氣影響惡劣海況。海上惡劣天氣包括大風(fēng)、暴雨、濃霧和低溫等；惡劣海況包括大浪、能見度不良和海冰等。

根據(jù)表3中浪高3～4 m對應(yīng)6～7級風(fēng)，并結(jié)合海事部門對惡劣天氣的定義“風(fēng)力等級8級以上和海面上出現(xiàn)3～4 m以上浪涌”(而不是直接表述為“風(fēng)力等級6級以上”)綜合可知：不能將風(fēng)力等級和其產(chǎn)生的浪高實時對應(yīng)。雖然有“風(fēng)大浪高”的說法，實際上風(fēng)大不一定浪高。[19]風(fēng)浪的大小不僅取決于風(fēng)速，還與風(fēng)時和風(fēng)區(qū)等因素有關(guān)。

由表5可知：影響海上能見度最主要的因素是霧，其次是雪和雨，低溫是海冰的影響因素。一定程度的風(fēng)、雨雪、霧和低溫等惡劣天氣早于并且影響大浪、不良能見度和海冰等惡劣海況。上述天氣與海況之間影響關(guān)系圖見圖3，橫坐標(biāo)上的風(fēng)、雨、雪和霧等因素影響縱坐標(biāo)上的浪、涌和能見度等現(xiàn)象。當(dāng)橫縱坐標(biāo)之間有“一對多”的關(guān)系時，顏色越深，影響程度越大。

圖3 惡劣天氣和惡劣海況影響關(guān)系圖

4.2 惡劣海況和惡劣天氣與預(yù)警禁(限)航標(biāo)準(zhǔn)的對比分析

結(jié)合上述的預(yù)警和禁(限)航標(biāo)準(zhǔn)可知：當(dāng)船舶被禁(限)航或海況達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)時，說明該海況對船舶安全航行存在威脅，可認(rèn)為達(dá)到惡劣程度。

在一般情況下，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到7級及以上，能見度小于約1 500 m時，便達(dá)到禁(限)航要求，可認(rèn)為遇到惡劣海況。但客船和渡船以及一些操縱能力差的船舶和航行在特殊水域船舶的標(biāo)準(zhǔn)比一般船舶嚴(yán)格。在惡劣天氣和惡劣海況下的船舶禁(限)航具體標(biāo)準(zhǔn)隨港口所在地的不同而不同。

5 存在的問題及改進建議

5.1 對惡劣條件下海上事故進行統(tǒng)計分析

IMO[10]上的擬議的臨時導(dǎo)則對惡劣天氣已有定量分析，但僅限于沿海水域。瑞典一家保險公司對2005—2013年發(fā)生在9級風(fēng)及以上的海上事故進行統(tǒng)計分析。由歐盟委員會資助的SHOPERA項目旨在規(guī)范惡劣天氣條件的劃分，該項目考慮3種不同的情況，需要不同的惡劣天氣標(biāo)準(zhǔn)：在公海中操縱、在沿海水域操縱和在限制區(qū)域低速操縱。

但以上研究都比較片面，有必要重新進行與船型[33]、海域等因素相關(guān)的惡劣天氣和惡劣海況研究，需國際相關(guān)部門對此類事故進行全面的統(tǒng)計和分析，得到精準(zhǔn)和確切的結(jié)論。

5.2 對相關(guān)術(shù)語制定國際、國家標(biāo)準(zhǔn)

為確?？茖W(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性，針對目前存在的問題，相關(guān)部門或機構(gòu)應(yīng)制定文件，統(tǒng)一規(guī)范相關(guān)說法。雖然有相關(guān)海事部門頒布的惡劣天氣和惡劣海況下的禁(限)航文件，但覆蓋范圍并不全面。類似的風(fēng)力等級(GB/T 28591—2012)、熱帶氣旋等級(GB/T 19201—2006)等國家標(biāo)準(zhǔn)的存在，極大方便了相關(guān)研究的進展。航海界在涉及到諸如惡劣海況和惡劣天氣等概念時，從有關(guān)法規(guī)條例到文件標(biāo)準(zhǔn)，國際組織和國家機構(gòu)應(yīng)做科學(xué)、規(guī)范的規(guī)定和進一步完善，形成一個基礎(chǔ)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上針對不同海域不同船舶類型再制定相關(guān)的文件和標(biāo)準(zhǔn)。

5.3 統(tǒng)籌學(xué)術(shù)研究中相關(guān)術(shù)語的使用

在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，許多文獻(xiàn)都是基于在惡劣海況下進行的研究，但事實上海況的惡劣程度卻有所不同，存在對相關(guān)術(shù)語使用混亂等現(xiàn)象，可從學(xué)術(shù)研究、海事部門和國際組織等3種角度綜合考慮，規(guī)范惡劣天氣和惡劣海況等術(shù)語的使用，見圖4。海事部門和國際組織都制定相關(guān)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)后，研究人員便可根據(jù)其研究內(nèi)容選擇性地使用相關(guān)準(zhǔn)則。

圖4 不同研究下相關(guān)術(shù)語的使用建議

5.4 相關(guān)部門加強溝通協(xié)調(diào)

從國際協(xié)同方面看，惡劣海況和惡劣天氣涉及到IMO、氣象組織和海洋局等部門，制定基礎(chǔ)文件標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)由多個相關(guān)部門聯(lián)合研討，有助于達(dá)成在執(zhí)行過程中的一致性；從國內(nèi)看，海事局為交通運輸部直屬機構(gòu)，履行交通運輸部安全生產(chǎn)等管理職能[34]，各海事局應(yīng)從海事管理的角度，統(tǒng)一規(guī)范完善在惡劣天氣下的預(yù)警和禁(限)航文件。

6 結(jié)束語

本文通過分別對惡劣天氣和惡劣海況及相關(guān)術(shù)語的不同含義、分類和使用現(xiàn)狀等進行梳理和對比分析發(fā)現(xiàn)：目前，國際上關(guān)于惡劣海況和惡劣天氣沒有明確的說法，并且存在相關(guān)術(shù)語使用不規(guī)范、矛盾和不統(tǒng)一等需改進的地方。針對這些問題，本文為相關(guān)組織和部門制定相關(guān)文件和法規(guī)提出建議。在術(shù)語規(guī)范的基礎(chǔ)上，便于學(xué)者在進行相關(guān)領(lǐng)域研究時，根據(jù)研究海域或船舶情況的不同，采用不同文件和法規(guī)制定的惡劣海況和惡劣天氣標(biāo)準(zhǔn)。具體標(biāo)準(zhǔn)文件的制定需各個部門協(xié)同商討，共同完成。這對保證學(xué)術(shù)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和提高海上航行的安全性具有非常重要的現(xiàn)實意義。