成山頭海域災害性天氣與船舶安全保障

摘要：本文主要探討研究了影響渤海海域海船航行安全的海洋環境因素，結合渤海特殊的地形地貌特征，總結了成山頭及渤海海域的海流、潮汐、風浪和涌浪的分布特征及變化規律，系統分析了渤海海域大風的天氣氣候特征和引起渤海大風浪的主要天氣系統。從航海安全需要方面系統分析了成山頭海域附近及渤海海域的地形地貌特征，風、浪、流、潮汐及風暴潮等環境因子的分布狀況和變化規律。

關鍵詞：成山頭海域；航行安全；海洋環境；天氣系統

中圖分類號：U676.1文獻標志碼：A

Ship’s Safety and Security in Severe Weather around Chengshan Waters

SHEN Si lin，LU Dan

(Shanghai Maritime Academy Shanghai 200120，China)

Abstract:This article mainly discusses the impact of the Bohai Sea’s environmental factors on ship’s safety， and also describes the geomorphologic features of the Bohai Sea; summarizing the distribution and variation of Currents， tides， waves and surge around Chengshan waters; analyzing the climate characteristics of the Bohai Sea and big waves caused by major weather systems.

Key words:Chengshan waters；Navigation safety；Marine environment；the weather system

近年來中國船舶的數量大幅度增加，年增長率達到16.5%，而海上氣象服務越來越得到船東和承運人的重視，海洋氣象預報的準確性好壞、海洋災害性天氣的強烈作用，直接影響到船舶的航行安全、經濟效益和海洋的環境保護。特別在成山頭附近海域的船舶在災害性天氣頻繁發生的情況下保障船舶安全航行，船舶能正確地利用這些資料，并對這些資料的分析和研究，對海洋航行的船舶的安全性有了保障。研究成山頭海洋災害性氣象要素，大風、大浪和海霧對船舶安全的影響歷來受到航海者的重視造成船舶的碰撞、觸礁和擱淺等海上事故。

1災害性天氣與船舶安全航行的關系

2004年2月2日，載有近1400人的埃及“薩拉姆98”號客輪在紅海海域沉沒，釀成了震驚世界的重大海難。400多人生還，近800人失蹤。據悉，惡劣天氣是造成客輪沉沒的主要因素。這次海難再次引起了各國政府對船舶航行安全的高度關注。加強影響船舶航行安全因素分析及對策研究，確保船舶航行更安全，成為海事部門面臨的重要課題。

船舶安全一直是航運界非常關注的問題，長期以來，世界各海運國家在船舶安全方面做了大量工作。然而，隨著近年來航運業的快速發展，全球范圍內的船舶碰撞、擱淺、火災、爆炸、污染等事故屢屢發生，并造成了嚴重后果。綜合分析這些事故，可以發現，影響船舶航行安全的因素主要有人為因素、船舶因素和環境因素三方面。

1．1人為因素

人為因素主要是船員的誤操作、責任心不強或人員素質不高等造成的事故。人為因素主要表現為人的心理、生理、行為能力等方面存在缺陷或問題，導致事故的發生成為可能。駕駛員還必需具備一定的航行經驗。STCW公約對船員發證時要求必需具備一定的海上服務資歷。

1．2船舶因素

船舶因素包括船舶本身和船舶管理兩方面。船舶質量、船舶適航是船舶安全航行的前提。當然，船舶自身因素還包括機艙各種消防和救生、機械電氣設備、安全措施、駕駛室的導航設備及各種自動化系統等是否正常運行等。通過強化公司的內部管理和船舶的安全管理加以控制。

1．3環境因素

環境因素是指天氣、海況、水域等。也包括船舶自身環境。影響海運安全的氣象海況條件包括海霧引起的低能見度、風浪（海浪）、洋流和潮汐等。其中海浪和霧對航行船舶影響最大。海上是自由選擇航路的水域，但海域航道寬度、航道深度、航道彎曲角度、航道交叉狀況等對海運安全有一定的影響。海域交通環境因素也非常重要。海域船舶交通流量、海域通航秩序是衡量海域交通環境的重要指標。

2成山頭及附近海域災害性的海洋環境分析

成山頭及渤海海域的主要災害性天氣有寒潮、大風、熱帶氣旋、龍卷風及海霧等。由其引起各類的海況，如潮汐和風暴潮、海浪、海流和海冰，其中海冰在成山頭及渤海海域影響比較小。但主要的是：潮汐和風暴潮、海浪。

2．1成山頭及附近海域災害性的海況要素

成山頭及渤海海域災害性海況的形式多種多樣，有大范圍的和局部性之分，有周期性和非周期性之別，還有規則的和雜亂無章之異。歸結起來，主要有潮汐和風暴潮、海浪、海流以及海水混合等幾方面。

2．1．1風暴潮

風暴潮也叫“氣象海嘯”或“風暴海嘯”。風暴潮能否成災，在很大程度上取決于其最大風暴潮位是否與天文潮高潮相疊，尤其是與天文大潮期的高潮相疊。當然，也決定于受災地區的地理位置、海岸形狀、岸上及海底地形，尤其是濱海地區的社會及經濟情況。如果最大風暴潮位恰與天文大潮的高潮相疊，則會導致發生特大潮災，1992年8月28日至9月1日，受第16號強熱帶風暴和天文大潮的共同影響，我國東部沿海發生了1949年以來影響范圍最廣、損失非常嚴重的一次風暴潮災害。風暴潮、巨浪、大風、大雨的綜合影響，使南自福建東山島，北到遼寧省沿海的近萬公里的海岸線，遭受到不同程度的襲擊。由此可見，風暴潮是異常兇猛的自然災害。加強風暴潮的觀測與研究，提高風暴潮的預報準確率，對防潮抗災具有重大的意義。

2．1．2海浪

船舶安全與海浪有著密切的關系。只有對海浪、船舶以及它們之間的關系有了比較清楚的認識，才能在航海實踐中有效的利用海浪的方法來指導我們的航海實踐，保證船舶的安全。

冬季因偏北風持續時間長，風力大，影響范圍廣，大浪、大涌（指波高≥2m）頻率都較高。大浪、大涌頻率均在20％以上。特別是濟州島以南形成大浪、大涌帶，頻率在30％以上，并出現石島以南。夏季偏南季風風力弱，持續時間短，大浪、大涌頻率較低，一般在15％以下。但在熱帶氣旋發展和經過的海域，大浪、大涌頻率增大。成山頭及渤海海域年平均波高0.5～1.0m。

熱帶氣旋和寒潮影響下，成山頭及渤海海域最大波高達8～10m。黃海中部年平均波高1.3m，涌浪波高1.7m，熱帶氣旋入侵時最大波高可達7～8m。黃海南部，年平均風浪波高1.0m，涌浪波高1.3m。5～6月和9～10月為黃海海浪最小時期，海面比較平靜。

2．1．3海流

渤海、黃海的海流，總的來看有兩大流系—外海流系及沿岸流系。兩大流系的消長構成了渤海、黃海、東海的環流。外海流系由黑潮及其分支—臺灣暖流、對馬暖流及黃海暖流組成，因它給本海區帶來高溫、高鹽的大洋水，故有外海流系之稱。沿岸流系由江河入海的徑流、春季融冰以及盛行季風所產生的風海流等組成。流動范圍主要在中國沿岸和朝鮮半島西岸。

2．2成山頭及附近海域災害性氣象要素

多年常見的和特有的大氣物理現象和變化過程。成山頭及附近海域災害性天氣可以概括為三大類：一是鋒面氣旋或氣旋族所帶來的狂風惡浪天氣；二是大范圍長時間的濃霧天氣；三是局部海域冰情嚴重。

2．2．1鋒面氣旋或氣旋族所帶來的狂風惡浪天氣

形成和活動于成山頭海域附近及渤海海域的氣旋大都是和鋒面相結合的氣旋，即鋒面氣旋。這種鋒面氣旋常常不是單個地產生，有時會在一條鋒線上出現一連串的氣旋，沿鋒線順次移動。

就整個成山頭海域附近及渤海海域而言，鋒面氣旋或氣旋族的天氣現象以冬、春季節最為盛行，這時鋒面氣旋或氣旋族的強度大、頻率高、受影響的范圍廣；相對來說，在夏秋季，鋒面氣旋或氣旋族出現較少，且位置偏北。影響成山頭海域附近及渤海海域的鋒面氣旋或氣旋族主要來自歐亞大陸、中國沿海。甚至影響到成山頭海域附近及渤海海域，造成惡劣的天氣現象，大多數情況下都有鋒面霧產生，因此在這一區域航行的船舶，能見度會很差。

成山頭及渤海海域海區冬季大風天氣和雨雪過程都與冬季風的爆發相聯系。冬季多盛行偏北風，6級以上的大風日數，成山頭及渤海海域中部一帶平均每年為50-60天，遼東灣和萊州灣為60-80天，成山頭及渤海海域海峽一帶為80-100天。

2．2．2成山頭及渤海海域發生濃霧

成山頭及渤海海域海霧主要出現在4～7月，東部（包括成山頭及渤海海域海峽）海霧較多，西部較少。西部沿岸年平均霧日5～13天；海峽地區15～37天/年，尤以海峽中部為最，霧日多達74天/年。成山頭及渤海海域的海霧的特點具有：

濃度大和厚度厚，特別是在海上出現海霧時，水汽充沛，霧滴濃密，有時伴有毛毛雨。嚴重影響船舶駕駛人員的正常了望、物標定位和天體定位。

海霧在一天中任何時刻都可形成或消散，在沿岸的平流有明顯的日變化，一般早晚濃，中午前后濃度一般較稀，而在大洋中的海霧，其生成的時間及濃度沒有明顯的日變化。

持續時間較長，在該海域所形成的海霧，持續時間一般都在2—3天，有時達4天。

水平范圍廣，通常可達數百，甚至數千公里，形成大片的霧區。1988年6月10日一次海霧使整個黃海海域籠罩在同一片霧中。隨風漂移，常伴有較多的層云，并向下風方向擴展。當條件適當時，海霧可以登陸并會深入內陸幾十公里。

成山頭及渤海海域海霧的時間分布和地理分布為：中國近海是太平洋上多霧海區之一，從冬季到夏季，中國近海的霧逐漸北移，即：北起成山頭及渤海海域，南至北部灣，大致顯帶狀分布。霧區范圍和數量具有南窄、北寬，南少、北多的特點，南部寬度約100—200km，舟山群島一帶寬度將達400km左右，黃海在6—7月份整個海域幾乎都是霧區。

2．2．3成山頭及附近海域的幾種大風天氣形勢

根據天氣分析預報實踐，我國常見的大風有冷鋒后偏北大風，高壓后部偏南大風，低壓大風，以及臺風大風和雷雨冰雹大風等。臺風大風，雷雨冰雹大風已在有關章節作了介紹，這里主要介紹其余三種大風的特點和預報方法。

1）冷鋒后偏北大風

冷鋒后偏北大風，出現在冷鋒后高壓前沿氣壓梯度最大（等壓線最密集）的地方。這種大風，春季最多，冬季和秋季次之，夏季最少。這種大風多在春季出現，以我國東北、華北、華東等地區最為常見。出現偏南大風時的氣壓場多是“南高北低”或“東高西低”的形勢。東北地區南部、成山頭及渤海海域和黃海北部出現偏南大風的形勢為“南高北低”型；東部沿海出現偏南大風的形勢為“東高西低”型。經驗表明，當高壓后部有強烈暖平流時，有利于產生偏南大風。

2）低壓大風

低壓大風即在低壓發展加深時在低壓周圍氣壓梯度最大地區出現的大風。在我國經常出現大風的低壓系統有東北低壓、江淮氣旋、東海氣旋等。在我國的東北地區，長江中下游、東海和黃海海面上，經常出現低壓大風。這種大風，一年四季都有，但以春季最多，對航運、漁業生產影響很大。

低壓大風的預報應著重抓低壓的發展加深。因海上摩擦力小，這種大風多在氣旋入海后出現，因此應特別注意低壓入海后的動向。如果在預報時，低壓周圍沒有出現大風，則需應用形勢預報方法預報低壓未來的發展變化。若預報低壓發展加深，則應預報有大風。

2．3建立成山頭附近海域海霧和海浪預報方程：

2．3．1海域海霧預報方程：

Y=-19.6+0.165X₁-0.093X₂-0.022X₃+0.094X₄+0.37X₅

預報結果：預報有霧，歷史概括率為77%，預報無霧，歷史概括率為85%，其總歷史概括率為81%。用上述兩組方程進行綜合預報，預報有霧，無霧，然后在預報有霧的情況下，區分輕霧和大霧，綜合作出無霧、輕霧、大霧的預報，其歷史概括率為：預報無霧：85%，預報輕霧：66%，預報大霧：68%；沿海海霧預報方程，選用1999年10月到2000年4月共計178個樣本，利用數值產品資料，優迭預報因子，建立蘇北中南部沿海海霧MOs法預報方程：

Y=53.2-0.06X₁+0.056X₂-0.017X₃+0.0015X₄-0.0039X₅

式中X₁，X₂，X₃，X₄，X₅分別為地面氣壓850hPa的高度，溫度，溫度露點差，風速。回歸方程的信度通過0.5%以上的F檢驗。當Y=O.5作為蘇北中南部沿海大霧指標。其擬合率為90%。

2．3．2海域海浪預報方程

各種大風浪中船舶安全性評估方法比較分析，利用船舶主要今數來表達耐波性指數進而評估船舶的安全性。用簡明的數學關系式直接聯系起來船舶耐波性指數R與上述逐個參數間存在簡單的線性關系.經過對20艘有代表性的艦船的計算分析，通過多元回歸法得到下式：

R=8.422+45.104Cwf+10.078C-378.465d/L+1.273C/L-23.501C-15.88750

歸納起來，大風浪中船舶安全性的評估方法主要有以下幾種：

通過對重要單項指標，諸如海浪高度，波長，周期，風級和甲板淹濕等，來評估船舶安全性的方法有較高的實用價值.但是，考慮到船舶安全性的標準是諸多方面的，故此方法在考慮影響航海安全的因素方面似乎有些不夠全面。

3成山頭及渤海海域海洋災害性天氣下船舶的安全航行

成山頭及渤海海域冬春季節氣候多變，海況惡劣，是災害性事故多發時節。船舶冬季在海上航行，或多或少會遇到大風浪或惡劣天氣，若采取的安全措施不當，或船員操作失誤、機械設備故障、船體結構失常、貨物積載綁扎不穩等，都可能引發船舶碰撞、進水、貨物移動乃至船毀人亡的重大惡性事故。

3．1大風浪中船舶的航行安全

大風浪是船舶安全航行的大敵.由于在大風浪中準備不足，操作不慎，處置不力導致船損人亡的案例屢見不鮮，但大風浪也不是不可戰勝的，因其有自身的客觀規律性，我們在保證船舶具有足夠適航性的同時，將船舶本身具有的性能與當時的外界風浪條件協調起來，針對風浪對船體的作用情況進行良好的操船就可達到安全的目的。

3．1．1戰勝大風浪的因素

在大風浪中航行，船員必須牢牢掌握主動權。要樹立“人定勝天”的思想，爭取并充分利用一切的有利因素，努力避免船舶陷入被動而形成險局。保持良好穩性，增強船舶抗傾覆能力。積載要合理，GM值要適當。穩性太小，恢復力矩就小，遇橫浪容易發生傾覆；穩性太大，船搖擺劇烈，人容易疲勞，設備容易損壞，貨物容易移位。在操縱上要優化航向、航速，不使船舶劇烈搖蕩，特別要防止船舶橫搖周期與波浪周期一致而引起諧振，加劇橫搖幅度的現象出現。

3．1．2防止大風浪中調頭轉向

大風浪中的船舶操縱，是指風力在7、8級以上時的航行操作。船舶遭遇熱帶風暴、臺風以及強勁的東北季風、西南季風和局部惡劣氣候時，都會遇到這個問題。船舶在大風浪中航行，無論與風浪處于何種相對位置，都會給船舶帶來操縱上的困難。如何操縱才能確保航行安全，應根據當時的實際海況和本船的具體情況謹慎采取如下不同的航行方法。

要把握好調頭轉向的合適時機，根據波浪運動的規律，三、四個大浪之后會接著七、八個小浪，俗稱“三大八小”，此時海面相對比較平靜，這正是調頭轉向的好時機。

3．2霧航中安全航行

分析研究霧航中駕駛員、船長應注意的問題．對于保證船舶霧中航行安全，預防事故發生具有重要的現實意義。霧中航行應注意以下幾點：謹慎駕駛，熟練地運用雷達進行導航和避讓；及時調整航線的離岸距離；在霧中航行不能單憑霧號的聲音大小或有無來判斷船舶航行安全情況；充分掌握雷達和ARPA的性能，并合理運用；成山頭及渤海海域的共同特點是船舶通航密度大、水域受限、風流壓大、橫交渡輪和機帆漁船多。保持正規了望，正確使用雷達；嚴格采取各項霧航措施，執行霧航規定，采用安全航速，以便對局面和碰撞危險作出充分的估算；嚴格遵守國際海上避碰規則，避免出現緊迫局面。

4結束語

本文在收集大量成山頭及渤海海域海洋環境資料的基礎上，從航海安全需要方面系統分析了成山頭海域附近及渤海海域的地形地貌特征，風、浪、流、潮汐及風暴潮等環境因子的分布狀況和變化規律。研究了能引起成山頭海域附近及渤海海域大風的幾種主要天氣系統，總結出了造成成山頭海域附近及渤海海域大風的幾種典型的天氣形勢。

參考文獻

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