河北沿海波浪特征統(tǒng)計(jì)分析

張坤蘭 李桂敏 楊 超 傅圓圓* 姚 遠(yuǎn)

（國(guó)家海洋局秦皇島海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，河北 秦皇島 066002）

海浪包括風(fēng)浪、涌浪和近岸浪。風(fēng)浪指在風(fēng)的直接作用下產(chǎn)生的水面波動(dòng)。當(dāng)風(fēng)浪離開(kāi)風(fēng)的作用區(qū)域后，在風(fēng)力甚小或向無(wú)風(fēng)海域傳播的波浪稱為涌浪[1]。

海浪是一種致災(zāi)性的自然現(xiàn)象，強(qiáng)大的海浪具有摧垮一切的巨大能量和威力。自古以來(lái)，無(wú)數(shù)海上航行悲劇的發(fā)生多與海浪有關(guān)，海上和海岸建筑倒塌失事，也多由海浪所致，沿海人民的生命安危與海浪發(fā)生息息相關(guān)[1]。河北海岸類型多樣，即有侵蝕臺(tái)地，也有沖積平原。該區(qū)的海岸、海上建筑猛增，海上航運(yùn)事業(yè)日趨繁忙，相應(yīng)海浪災(zāi)害也日趨嚴(yán)重，僅9711 號(hào)臺(tái)風(fēng)浪就造成該區(qū)數(shù)十條漁船翻船，南堡鹽場(chǎng)500 米防波堤被海浪摧毀，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失?？梢?jiàn)了解和掌握海浪的時(shí)空分布和變化規(guī)律十分重要[5]。本文利用秦皇島和曹妃甸海洋站6 年海浪逐時(shí)實(shí)測(cè)資料，對(duì)海浪基本要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究討論秦皇島和曹妃甸海浪的基本特征，為當(dāng)?shù)睾＠祟A(yù)報(bào)預(yù)警提供依據(jù)和參考。

1 背景介紹

秦皇島和曹妃甸海洋站位于渤海西岸，隸屬于國(guó)家自然資源部北海局，屬于溫帶季風(fēng)型氣候，受季風(fēng)影響顯著。目前河北只有秦皇島和曹妃甸海洋站進(jìn)行海浪觀測(cè)，且冬季受海冰影響不進(jìn)行海浪觀測(cè)，每年只能獲得3 月～11 月的海浪觀測(cè)數(shù)據(jù)。本文實(shí)測(cè)海浪資料為秦皇島和曹妃甸海洋站2014-2019 年定點(diǎn)觀測(cè)資料。

2 海浪要素基本特征

2.1 波型

海洋監(jiān)測(cè)站海浪觀測(cè)的主要對(duì)象是風(fēng)浪和涌浪。海浪的波型一般分為四種類型：風(fēng)浪（F）、涌浪（U）和混合浪- 風(fēng)浪為主（F/U）、涌浪為主（U/F）[2]。曹妃甸海洋站沒(méi)有進(jìn)行波型人工觀測(cè)，因此本文只對(duì)秦皇島數(shù)據(jù)進(jìn)行了波型統(tǒng)計(jì)分析，在不同月份和年份下秦皇島站波型均是風(fēng)浪為主，出現(xiàn)概率在91%以上，最高概率為96.5%；混合浪為輔，在混合浪中又以U/F 居多；受地形水深等觀測(cè)條件限制，涌浪出現(xiàn)的次數(shù)為0。

2.2 盛行波浪向

根據(jù)2014-2019 年秦皇島和曹妃甸站海浪觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以看出每年秦皇島和曹妃甸海域波向分布頻率差別比較大：秦皇島海域以SSE 和SE 浪向居多，ESE 和S 浪向次之；曹妃甸海域以E 和SE 浪向居多，ESE 和SW 浪向次之，表1為秦皇島和曹妃甸常浪向及頻率。

表1 2014-2019 年秦皇島和曹妃甸常浪向及頻率

2.3 波高和周期

在海浪觀測(cè)中波高分為最大波高、十分之一波高、有效波高和平均波高，與之對(duì)應(yīng)的周期為最大周期、十分之一周期、有效周期和平均周期[2]。對(duì)秦皇島和曹妃甸站海浪不同形式的波高和周期分別做月平均和年平均，如圖1 和圖2。不同月份下兩個(gè)海域波高和周期分布呈現(xiàn)明顯的季節(jié)特征：冬季值最大，春秋次之，夏季最小，波高和周期在10 月份開(kāi)始增大；不同年份下波高和周期的分布情況見(jiàn)圖2，可以看出，2018 年波高最大，2014年最小，其它年份波高值相差不大，2015-2018 年周期值較高，且比較平穩(wěn)，2019 年周期值最小。

圖1 不同月份下波高和周期的分布情況（秦皇島●、曹妃甸◆）

圖2 不同年份下波高和周期的分布情況（秦皇島●、曹妃甸◆）

3 海浪災(zāi)害

表2 為2014-2019 年河北沿海出現(xiàn)2.5 米以上大浪（有效波高）次數(shù)及當(dāng)年災(zāi)害損失情況，導(dǎo)致河北沿海大浪災(zāi)害的天氣形勢(shì)主要為冷空氣(冷高壓)、溫帶氣旋、冷空氣和溫帶氣旋共同作用以及熱帶風(fēng)暴等天氣系統(tǒng)。

表2 2014-2019 年河北沿海2.5 米以上大浪（有效波高）次數(shù)及災(zāi)害損失情況

從歷年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，近六年河北沿海的大浪次數(shù)有波動(dòng)減少的趨勢(shì)。根據(jù)各地市統(tǒng)計(jì)的海洋災(zāi)害損失情況，2016 年、2018 年和2019 年河北災(zāi)害損失較大，主要是由出海氣旋、冷空氣和熱帶氣旋影響造成的。

4 結(jié)論

本文利用秦皇島和曹妃甸海洋站2014-2019 年3 月-11 月的實(shí)時(shí)海浪觀測(cè)數(shù)據(jù)，秦皇島海域波型以風(fēng)浪為主，混合浪為輔；通過(guò)海浪玫瑰圖可以看出，兩個(gè)海域波浪的常浪向及頻率，秦皇島海域以SSE 和SE 浪向居多，ESE 和S 浪向次之，曹妃甸海域以E 和SE 浪向居多，ESE和SW 浪向次之；通過(guò)對(duì)波浪要素年際、月變化分析，發(fā)現(xiàn)波高和周期具有明顯的季節(jié)變化特征；統(tǒng)計(jì)分析了河北沿海2.5米以上的大浪次數(shù)及災(zāi)害損失情況。掌握和了解本地區(qū)的海浪特征對(duì)本地區(qū)的海洋災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)具有參考意義。