渤海災害性海浪特征分析

張薇，高山，訚忠輝，黃蕊，郭敬天

（山東省海洋生態環境與防災減災重點實驗室，國家海洋局北海預報中心，山東青島266033）

渤海災害性海浪特征分析

張薇，高山，訚忠輝，黃蕊，郭敬天

（山東省海洋生態環境與防災減災重點實驗室，國家海洋局北海預報中心，山東青島266033）

渤海是我國的北方內海，海洋捕撈、海上航運、石油平臺等海洋生產活動頻繁，幾乎每年都有由災害性海浪引起的海難事件發生，造成較大的經濟損失和人員傷亡。利用渤海周邊10個波浪觀測站40余年的海浪觀測資料，進行了災害性海浪特征分析和海浪致災原因分析，給出了渤海災害性海浪的時、空變化和分布特征，并對海浪災害致災原因進行天氣學分析。結果表明：渤海災害性海浪季節和區域特征明顯，冬季多發于渤海海峽和萊州灣，一般強度較強；夏季多發于遼東灣和渤海灣，強度較弱。

渤海；災害性海浪；波高；分布特征

1 引言

大洋上的災害性海浪一般是指海上有效波高達到6 m及以上的波高[1]，但在中國近海尤其是渤海，一般4 m以上的有效波高就能形成災害。考慮到近岸海洋站觀測波浪一般小于海上波高實況，本文采用海洋站大于3 m的H1/10波高作為判斷災害性海浪的標準。

災害性海浪會掀翻船只、摧毀海上工程和設施，給海上生產和作業造成較大威脅。在渤海每年都有大的災害性海浪事件發生，例如：1997年8月20日，受9711號臺風影響，渤海出現了4—5 m的巨浪區，在天津港錨地實測平均波高達到3.5 m，天津港碼頭5000多噸氧化鋁被海水浸泡損失近千萬美元，停在碼頭上高級轎車也被海浪卷入海中；漢沽區有3處海堤出現決口，蝦池被沖，造成嚴重經濟損失；1999年11月24日，山東煙臺市“大舜”客貨滾裝船在距煙臺牟平養馬島5n mile處海面失火后，被巨浪推翻，造成死亡、失蹤280人的的特大海難事故，震驚全國；2007年3月3—6日，在強冷空氣和溫帶氣旋的配合影響下，渤海沿海的遼寧、河北、天津、山東4省（市）遭受到不同程度的海浪災害，其中山東、遼寧等省出現人員傷亡和嚴重經濟損失。

渤海災害性海浪主要是由熱帶氣旋、溫帶氣旋和冷空氣等天氣系統引起的，由于每年北上的熱帶氣旋數量較少，在影響渤海的天氣系統中以冷空氣和溫帶氣旋為主。

孫立娟等[2]采用1973—1982年10年的波浪觀測資料進行了波高的統計分析，給出了各級波高的出現頻率，認為大浪以上波高出現機率為15.2%，多出現在冬半年。張鋼[3]以概述的形式給出了渤海的各季節平均波高和主要浪向。許富祥等[4]統計了1966—1990年大于6 m的海浪資料，給出了渤海各海區的大浪發生次數。

本文利用1962—2007年間共46年的海洋站觀測數據，對渤海的災害性海浪特征進行了統計和分析，并對各海區災害性海浪的產生原因進行了分析。

本文所涉北隍城、老虎灘等10個海洋站的波浪觀測資料，最早的波浪觀測開始于1962年，個別站如蓬萊、溫坨子、塘沽開始于上世紀80年代，蓬萊站于1997年撤點，停止了波浪觀測。所有觀測資料均經過了預審、初審和報審三級審核程序，并在使用過程中進行了嚴格的質量控制。各站統計資料年限見表1。

表1 海洋站波浪資料統計年限

2 災害性海浪時空特征分析

2.1 災害性海浪過程統計

據統計，渤海各海域中北隍城出現的災害性海浪次數最多，46年間大于3 m波高出現次數達731次，年均15.9次，大于4 m波高出現次數為342次，年均7.4次，大于5 m波高出現次數為155次，年均3.4次；龍口出現的災害性海浪次數次之，其中大于3 m波高出現次數為332次，年均7.2次，大于4 m波高出現次數為76次，年均1.7次，大于5 m波高出現次數為5次，年均小于1次。其它各站大于3 m的災害性海浪過程年均出現次數均不到1次（見表2）。

表2 大于3 m波高災害性海浪過程出現次數統計表

2.2 災害性海浪過程年際變化特征

渤海海域災害性海浪每年出現次數有所不同，并且呈現明顯的區域特征。

北隍城每年都有若干次災害性海浪事件發生，最多時一年出現34次，龍口除了1962年和1963年外每年都有災害性海浪事件發生，最多時出現16次。

秦皇島、芷錨灣、葫蘆島、鲅魚圈、老虎灘每年出現災害性海浪的次數很少，最多時一年中出現1—2次，大多數年份沒有過程出現。

塘沽、蓬萊、溫坨子時間序列較短，從已有資料來看，出現災害性海浪事件的年份并不多，并且每年都在1—2次左右，出現最多的是塘沽，1985年出現了4次（見圖1）。

圖1 各站逐年出現的災害性海浪過程次數

從圖1中還可以得出：以北隍城為代表的渤海海峽是最易產生災害性海浪的海域，其次為龍口為代表的萊州灣海域，這兩個海域發生災害性海浪次數遠高于渤海其他各海域，遼東灣發生災害性海浪過程最少，平均幾年才發生一次；

渤海災害性海浪具有明顯的年際變化特征，尤其北隍城和龍口海域最為顯著。北隍城在上世紀80年代以前，每年都有二、三十次的災害性海浪過程出現，80年代到90年代中期次數有所回落，1995年僅有2次過程出現，90年代后期到2007年每年出現次數略有上升，維持在10次左右。龍口在上世紀90年代前每年災害性海浪過程都在10次上下，90年代至今發生次數明顯減少，其中2001—2007年7年間共出現4次災害性海浪過程。

2.3 災害性海浪過程季節變化特征

渤海地處中緯度地區，季風作用明顯。由于渤海為半封閉型內海，岸線曲折，海岸朝向復雜多變，不同區域災害性海浪季節特征差異較大。

本文統計了46年間各站逐月的災害性海浪發生次數（見圖2）。可以看出，渤海海域的災害性海浪過程中，渤海海峽多出現在冬半年，集中在10月份到次年3月份之間，夏季很少出現；萊州灣以11月份最多，6、7月份最少；遼東灣則多出現在夏季，集中在5—10月份，冬季很少出現；渤海灣多出現在春夏之交，集中在3—6月份。

圖2 各海洋站災害性海浪過程逐月出現次數

2.4 最大波高分布特征

統計中發現，遼東灣和渤海灣最大波高只有3—4 m，萊州灣的龍口站出現了7.2 m的最大波高，渤海海峽波高遠大于其他海區，北隍城出現的最大波高達13.9 m。從出現時間上看，北隍城最大波高出現時間為冬春交替時期，龍口最大波高出現時間為冬季，遼東灣最大波高出現時間為夏季，渤海灣為春季。具體出現時間和最大波高值見表3。

表3 各站最大波高、出現時間以及對應天氣系統

3 渤海各海區誘發災害性海浪過程天氣形勢分析

引發渤海灣、遼東灣災害性海浪過程的天氣系統多為氣旋，渤海海峽、萊州灣的大浪基本是由冷空氣過程引起的。這與3.3中災害性海浪的季節分布特征基本一致。不難看出，這些不同區域的典型天氣系統引發的災害性海浪不僅次數多，而且強度強。從表3中最大波高的出現時間也可以看到這一現象。

遼東灣位于渤海的北部，呈東北—西南走向，氣旋和冷空氣都可對其產生影響。該區受冷空氣影響較其他系統頻繁，并且強度大，但冷空氣影響時由于多為偏北向風，風區較短，海浪不能得以充分成長，產生的海浪波高都不大，災害性海浪過程次很少。夏季臺風北上也可能造成該區的大浪，但次數極少，年均不到一次。

渤海灣位于渤海西部，冷空氣、溫帶氣旋和北上的熱帶氣旋等天氣系統均可對其產生影響，各類過程中以冷空氣次數偏多，尤以冷空氣與溫帶氣旋相配合者最重。由于渤海灣灣口朝東，海面吹刮東到東北向大風時產生大浪的幾率較大。

萊州灣位于渤海南部，受冷空氣和氣旋影響次數均較多，冷空氣與溫帶氣旋相配合的天氣系統對其影響最大。由于該系統導致的偏北向風風區較長，海浪得以充分成長，極易引發該海區的災害性海浪過程。

渤海海峽為渤海的口門，海域狹窄且水深較深，狹管效應使該區域平均風力大于渤海其他海區，因此，該海域是整個渤海海區中災害性海浪過程最多、最強的區域。由于冬季的渤海海峽冷空氣頻繁，西北向、東北向大風出現次數較多，并且維持時間長，相應出現的災害性海浪過程也多。如強冷空氣前有渤海低壓配合，則作用于該海域風場會更強，產生的浪高會更大。如2007年3月4—5日受寒潮和溫帶氣旋的共同作用，北隍城海洋站監測到6.3 m的最大波高。

4 典型個例

通過分析可以看出，渤海各海區中，萊州灣和渤海海峽發生的災害性海浪頻數最高，并且強度強。引起的天氣形勢主要為冷空氣過程，有低壓配合時強度更強。近年來渤海最強的一次災害性海浪過程發生在2007年3月，天氣系統就是強冷空氣與氣旋配合，下面以北隍城海浪觀測數據為例分析此次過程對該海域的影響。過程天氣形勢見圖3。

圖3 2007年3月4—5日強冷空氣和氣旋過程地面形勢圖

3月3日14時，低壓倒槽逐漸北上。渤海海域東北風風力開始逐漸增大，主要以東北風為主。20時，低壓區域逐漸開始閉合形成低壓中心，并繼續北移。4日02時，低壓中心已經閉合，形成氣旋，強度加大，渤海海域等壓線變得十分密集，風向以東到東北風為主，風力可達6—7級。3月4日08時，受高壓前部和氣旋的共同作用，渤海、黃海北部海域風向開始轉為北風，并且風力繼續增強。14時，渤海出現9—10級大風，浪高4—5 m。20時,渤海持續9—10級大風，在大風的連續作用下，波高增大到5—7 m。2007年3月3—6日北隍城海洋站實測波高見圖4。

圖4 2007年3月3—5日北隍城過程實況波高

本次過程中渤海海域的主要風向為東北轉北風，對于萊州灣和渤海海峽風區較長，由于氣旋移動緩慢，致使此次過程持續時間長，在足夠風區和風時的共同作用下，海浪得到充分成長，導致了此次災害性海浪過程的發生。

5 討論與結論

（1）渤海岸線曲折，海岸朝向復雜，災害性海浪分布區域性顯著，主要集中在渤海海峽和萊州灣，渤海灣和遼東灣發生次數和強度均小于渤海海峽和萊州灣；

（2）渤海不同海區災害性海浪有明顯的季節分布特征，渤海海峽、萊州灣海域災害性海浪過程多集中在冬季，遼東灣、渤海灣則多集中在夏季；

（3）引發渤海災害性海浪的天氣系統主要是熱帶氣旋、溫帶氣旋和冷空氣。其中引發渤海海峽、萊州灣海域災害性海浪的天氣系統主要為冷空氣過程，有氣旋配合時強度更大；引發遼東灣、渤海灣海域災害性海浪的天氣系統主要為溫帶氣旋過程，一般強度偏弱。

[1]許富祥,吳學軍.災害性海浪危害及分布[J].海事博覽,2007,4：65-66.

[2]孫立娟,高超.黃渤海風浪氣候統計分析[J].世界海運,2004,27 (3)：17-18.

[3]張鋼.渤海災害性天氣與航行安全[J].青島遠洋船員學院學報, 2004,25(4)：12-15.

[4]許富祥,余宙文.中國近海及其臨近海域災害性海浪監測和預報[J].海洋預報,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

海洋公益性科研專項（200905024-2，201005036-2）

張薇（1981-），女，工程師，主要從事海洋預報和災害預警報工作。ppcha@163.com