渤海灾害性海浪特征分析

张薇，高山，訚忠辉，黄蕊，郭敬天

（山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室，国家海洋局北海预报中心，山东青岛266033）

渤海灾害性海浪特征分析

张薇，高山，訚忠辉，黄蕊，郭敬天

（山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室，国家海洋局北海预报中心，山东青岛266033）

渤海是我国的北方内海，海洋捕捞、海上航运、石油平台等海洋生产活动频繁，几乎每年都有由灾害性海浪引起的海难事件发生，造成较大的经济损失和人员伤亡。利用渤海周边10个波浪观测站40余年的海浪观测资料，进行了灾害性海浪特征分析和海浪致灾原因分析，给出了渤海灾害性海浪的时、空变化和分布特征，并对海浪灾害致灾原因进行天气学分析。结果表明：渤海灾害性海浪季节和区域特征明显，冬季多发于渤海海峡和莱州湾，一般强度较强；夏季多发于辽东湾和渤海湾，强度较弱。

渤海；灾害性海浪；波高；分布特征

1 引言

大洋上的灾害性海浪一般是指海上有效波高达到6 m及以上的波高[1]，但在中国近海尤其是渤海，一般4 m以上的有效波高就能形成灾害。考虑到近岸海洋站观测波浪一般小于海上波高实况，本文采用海洋站大于3 m的H1/10波高作为判断灾害性海浪的标准。

灾害性海浪会掀翻船只、摧毁海上工程和设施，给海上生产和作业造成较大威胁。在渤海每年都有大的灾害性海浪事件发生，例如：1997年8月20日，受9711号台风影响，渤海出现了4—5 m的巨浪区，在天津港锚地实测平均波高达到3.5 m，天津港码头5000多吨氧化铝被海水浸泡损失近千万美元，停在码头上高级轿车也被海浪卷入海中；汉沽区有3处海堤出现决口，虾池被冲，造成严重经济损失；1999年11月24日，山东烟台市“大舜”客货滚装船在距烟台牟平养马岛5n mile处海面失火后，被巨浪推翻，造成死亡、失踪280人的的特大海难事故，震惊全国；2007年3月3—6日，在强冷空气和温带气旋的配合影响下，渤海沿海的辽宁、河北、天津、山东4省（市）遭受到不同程度的海浪灾害，其中山东、辽宁等省出现人员伤亡和严重经济损失。

渤海灾害性海浪主要是由热带气旋、温带气旋和冷空气等天气系统引起的，由于每年北上的热带气旋数量较少，在影响渤海的天气系统中以冷空气和温带气旋为主。

孙立娟等[2]采用1973—1982年10年的波浪观测资料进行了波高的统计分析，给出了各级波高的出现频率，认为大浪以上波高出现机率为15.2%，多出现在冬半年。张钢[3]以概述的形式给出了渤海的各季节平均波高和主要浪向。许富祥等[4]统计了1966—1990年大于6 m的海浪资料，给出了渤海各海区的大浪发生次数。

本文利用1962—2007年间共46年的海洋站观测数据，对渤海的灾害性海浪特征进行了统计和分析，并对各海区灾害性海浪的产生原因进行了分析。

本文所涉北隍城、老虎滩等10个海洋站的波浪观测资料，最早的波浪观测开始于1962年，个别站如蓬莱、温坨子、塘沽开始于上世纪80年代，蓬莱站于1997年撤点，停止了波浪观测。所有观测资料均经过了预审、初审和报审三级审核程序，并在使用过程中进行了严格的质量控制。各站统计资料年限见表1。

表1 海洋站波浪资料统计年限

2 灾害性海浪时空特征分析

2.1 灾害性海浪过程统计

据统计，渤海各海域中北隍城出现的灾害性海浪次数最多，46年间大于3 m波高出现次数达731次，年均15.9次，大于4 m波高出现次数为342次，年均7.4次，大于5 m波高出现次数为155次，年均3.4次；龙口出现的灾害性海浪次数次之，其中大于3 m波高出现次数为332次，年均7.2次，大于4 m波高出现次数为76次，年均1.7次，大于5 m波高出现次数为5次，年均小于1次。其它各站大于3 m的灾害性海浪过程年均出现次数均不到1次（见表2）。

表2 大于3 m波高灾害性海浪过程出现次数统计表

2.2 灾害性海浪过程年际变化特征

渤海海域灾害性海浪每年出现次数有所不同，并且呈现明显的区域特征。

北隍城每年都有若干次灾害性海浪事件发生，最多时一年出现34次，龙口除了1962年和1963年外每年都有灾害性海浪事件发生，最多时出现16次。

秦皇岛、芷锚湾、葫芦岛、鲅鱼圈、老虎滩每年出现灾害性海浪的次数很少，最多时一年中出现1—2次，大多数年份没有过程出现。

塘沽、蓬莱、温坨子时间序列较短，从已有资料来看，出现灾害性海浪事件的年份并不多，并且每年都在1—2次左右，出现最多的是塘沽，1985年出现了4次（见图1）。

图1 各站逐年出现的灾害性海浪过程次数

从图1中还可以得出：以北隍城为代表的渤海海峡是最易产生灾害性海浪的海域，其次为龙口为代表的莱州湾海域，这两个海域发生灾害性海浪次数远高于渤海其他各海域，辽东湾发生灾害性海浪过程最少，平均几年才发生一次；

渤海灾害性海浪具有明显的年际变化特征，尤其北隍城和龙口海域最为显著。北隍城在上世纪80年代以前，每年都有二、三十次的灾害性海浪过程出现，80年代到90年代中期次数有所回落，1995年仅有2次过程出现，90年代后期到2007年每年出现次数略有上升，维持在10次左右。龙口在上世纪90年代前每年灾害性海浪过程都在10次上下，90年代至今发生次数明显减少，其中2001—2007年7年间共出现4次灾害性海浪过程。

2.3 灾害性海浪过程季节变化特征

渤海地处中纬度地区，季风作用明显。由于渤海为半封闭型内海，岸线曲折，海岸朝向复杂多变，不同区域灾害性海浪季节特征差异较大。

本文统计了46年间各站逐月的灾害性海浪发生次数（见图2）。可以看出，渤海海域的灾害性海浪过程中，渤海海峡多出现在冬半年，集中在10月份到次年3月份之间，夏季很少出现；莱州湾以11月份最多，6、7月份最少；辽东湾则多出现在夏季，集中在5—10月份，冬季很少出现；渤海湾多出现在春夏之交，集中在3—6月份。

图2 各海洋站灾害性海浪过程逐月出现次数

2.4 最大波高分布特征

统计中发现，辽东湾和渤海湾最大波高只有3—4 m，莱州湾的龙口站出现了7.2 m的最大波高，渤海海峡波高远大于其他海区，北隍城出现的最大波高达13.9 m。从出现时间上看，北隍城最大波高出现时间为冬春交替时期，龙口最大波高出现时间为冬季，辽东湾最大波高出现时间为夏季，渤海湾为春季。具体出现时间和最大波高值见表3。

表3 各站最大波高、出现时间以及对应天气系统

3 渤海各海区诱发灾害性海浪过程天气形势分析

引发渤海湾、辽东湾灾害性海浪过程的天气系统多为气旋，渤海海峡、莱州湾的大浪基本是由冷空气过程引起的。这与3.3中灾害性海浪的季节分布特征基本一致。不难看出，这些不同区域的典型天气系统引发的灾害性海浪不仅次数多，而且强度强。从表3中最大波高的出现时间也可以看到这一现象。

辽东湾位于渤海的北部，呈东北—西南走向，气旋和冷空气都可对其产生影响。该区受冷空气影响较其他系统频繁，并且强度大，但冷空气影响时由于多为偏北向风，风区较短，海浪不能得以充分成长，产生的海浪波高都不大，灾害性海浪过程次很少。夏季台风北上也可能造成该区的大浪，但次数极少，年均不到一次。

渤海湾位于渤海西部，冷空气、温带气旋和北上的热带气旋等天气系统均可对其产生影响，各类过程中以冷空气次数偏多，尤以冷空气与温带气旋相配合者最重。由于渤海湾湾口朝东，海面吹刮东到东北向大风时产生大浪的几率较大。

莱州湾位于渤海南部，受冷空气和气旋影响次数均较多，冷空气与温带气旋相配合的天气系统对其影响最大。由于该系统导致的偏北向风风区较长，海浪得以充分成长，极易引发该海区的灾害性海浪过程。

渤海海峡为渤海的口门，海域狭窄且水深较深，狭管效应使该区域平均风力大于渤海其他海区，因此，该海域是整个渤海海区中灾害性海浪过程最多、最强的区域。由于冬季的渤海海峡冷空气频繁，西北向、东北向大风出现次数较多，并且维持时间长，相应出现的灾害性海浪过程也多。如强冷空气前有渤海低压配合，则作用于该海域风场会更强，产生的浪高会更大。如2007年3月4—5日受寒潮和温带气旋的共同作用，北隍城海洋站监测到6.3 m的最大波高。

4 典型个例

通过分析可以看出，渤海各海区中，莱州湾和渤海海峡发生的灾害性海浪频数最高，并且强度强。引起的天气形势主要为冷空气过程，有低压配合时强度更强。近年来渤海最强的一次灾害性海浪过程发生在2007年3月，天气系统就是强冷空气与气旋配合，下面以北隍城海浪观测数据为例分析此次过程对该海域的影响。过程天气形势见图3。

图3 2007年3月4—5日强冷空气和气旋过程地面形势图

3月3日14时，低压倒槽逐渐北上。渤海海域东北风风力开始逐渐增大，主要以东北风为主。20时，低压区域逐渐开始闭合形成低压中心，并继续北移。4日02时，低压中心已经闭合，形成气旋，强度加大，渤海海域等压线变得十分密集，风向以东到东北风为主，风力可达6—7级。3月4日08时，受高压前部和气旋的共同作用，渤海、黄海北部海域风向开始转为北风，并且风力继续增强。14时，渤海出现9—10级大风，浪高4—5 m。20时,渤海持续9—10级大风，在大风的连续作用下，波高增大到5—7 m。2007年3月3—6日北隍城海洋站实测波高见图4。

图4 2007年3月3—5日北隍城过程实况波高

本次过程中渤海海域的主要风向为东北转北风，对于莱州湾和渤海海峡风区较长，由于气旋移动缓慢，致使此次过程持续时间长，在足够风区和风时的共同作用下，海浪得到充分成长，导致了此次灾害性海浪过程的发生。

5 讨论与结论

（1）渤海岸线曲折，海岸朝向复杂，灾害性海浪分布区域性显著，主要集中在渤海海峡和莱州湾，渤海湾和辽东湾发生次数和强度均小于渤海海峡和莱州湾；

（2）渤海不同海区灾害性海浪有明显的季节分布特征，渤海海峡、莱州湾海域灾害性海浪过程多集中在冬季，辽东湾、渤海湾则多集中在夏季；

（3）引发渤海灾害性海浪的天气系统主要是热带气旋、温带气旋和冷空气。其中引发渤海海峡、莱州湾海域灾害性海浪的天气系统主要为冷空气过程，有气旋配合时强度更大；引发辽东湾、渤海湾海域灾害性海浪的天气系统主要为温带气旋过程，一般强度偏弱。

[1]许富祥,吴学军.灾害性海浪危害及分布[J].海事博览,2007,4：65-66.

[2]孙立娟,高超.黄渤海风浪气候统计分析[J].世界海运,2004,27 (3)：17-18.

[3]张钢.渤海灾害性天气与航行安全[J].青岛远洋船员学院学报, 2004,25(4)：12-15.

[4]许富祥,余宙文.中国近海及其临近海域灾害性海浪监测和预报[J].海洋预报,1998,15(3)：63-68.

Characteristics of the disastrous wave in the Bohai Sea

ZHANG Wei,GAO shan,YIN Zhong-hui,HUANG Rui,GUO Jing-tian
(Shandong Provincial Key Laboratory of Marine Ecology and Environment&Disaster Prevention and Mitigation,North China Sea Marine Forecasting Center of SOA,Qingdao 266033 China)

The Bohai Sea is an internal sea,with high frequent activities such as marine fishing,transportation, and petroleum development.Therefore,the disastrous waves are extremely dangerous and cause large economic losses and casualties almost every year in this area.Based on the 40-year length wave in situ data at 10 observational stations in the Bohai Sea,the characteristics of the disastrous waves are analyzed.Moreover,the contributions of synoptic situation to the disastrous waves are analyzed.The analysis results show that the seasonal and regional characteristics of the disastrous waves in the Bohai Sea are significant.In winter,the disastrous waves occur frequently in the Laizhou Bay and the Bohai Strait,and the intensity is relatively strong.However,the disastrous waves mainly occur in the Liaodong Bay and the Bohai Bay with relatively weak intensity in summer,.

the Bohai Sea;disastrous waves;wave height;distribution characteristics

book=297,ebook=297

P731

：A

：1003-0239（2012）05-0073-05

2011-10-14

海洋公益性科研专项（200905024-2，201005036-2）

张薇（1981-），女，工程师，主要从事海洋预报和灾害预警报工作。ppcha@163.com