淺談海面風力因素對海上救援行動的影響

◎ 韋定江 海軍大連艦艇學院學員八隊

蔣曉剛 海軍大連艦艇學院航海系

師現毅 海軍訓練艦支隊

苑志江 海軍大連艦艇學院航海系

通訊作者：蔣曉剛

海上大風是引起海洋安全事故的重要原因，了解海上大風的性質特點，制定科學合理的救援方案，利用合適的救援手段實施救助，在保證施救者自身安全的同時，可以更好地維護人民群眾的生命財產安全。

1.增加救援行動難度

1.1 改變海水能見度

風改變海水表層光學性質，影響器材投放，人員行動。海水是一種相對透明的介質，成分復雜，含有各種可溶性物質、懸浮顆粒、浮游生物等。風是海浪的重要成因，在大風時，由于懸浮顆粒和泥沙等物質的運動，使海水透明度發生改變，透明度與海水水色密切相關，透明度降低，水色變小。當目標漂泊時，水色和海面平整度會影響搜救工作展開，人員在不同水色的海面下，被發現概率不同，增大了搜救工作的難度。同時，透明度影響潛水員作業和無人潛航器的投放，由于水體渾濁，部分海區無法進行水下攝像作業，延緩了救援時機。潛水員在低水下能見度環境中，易與水中不明物體，信號繩等發生碰撞絞纏，危及潛水員的生命安全。

1.2 降低人員生存幾率

我國冬季海面常遭受偏北風，海面熱量大量流失，表面水溫度降低，密度增大，發生海水上下層對流運動，使深層低溫海水向上移動，降低海水表層溫度。夏季大風會產生強烈的垂直渦動混合，使淺層海水重新分布，高溫海水下沉，低溫海水上浮。遇險人員在乘坐救生筏漂浮時，風產生的空氣對流會加速人體熱量損失，寒冷對風條件下，風速與身體暴露程度越大，凍傷的危險就越大，當人體與海面接觸時，風引起的海面溫度較低和水的傳熱能力，會加速人體熱量流失，人體與水表的接觸面積、水溫、漂浮者的姿態動作會嚴重影響人的生存時間。

1.3 引發二次險情

海況是指在風力作用下海面的外貌特征，根據風力的大小確定海況和波級，海況直接關系著遇險人員的生命安全，在水中無依托物漂浮的遇險人員的橫向尺度相對于波浪的波長較小，耐波能力較差，同時又因為落水姿態的原因，耐波能力又有不同，當風力較大出現浪，且在較低浪級時，人員不易發生嗆水，而在較大浪級時，海浪較陡，易發生破碎，人員難以隨著海浪周期性運動，易發生嗆水現象。當人員乘坐救生艇時，由于救生艇恢復力矩較好，可承受一定的風浪，但當海浪與救生艇發生垂蕩運動，或者發生共振現象時候，將超過了人體的耐受能力，易發生二次險情。風引起水體攪動海洋垃圾，海底泥沙，遇險船舶的物品等，易發生不規則運動，威脅著遇險人員的生命安全。海霧降低海面能見度，使船難以辨別船與目標的相對位置，危及搜救者與遇險目標的生命財產安全。

2.影響救援行動方式

2.1 改變救援相對位置

風推動海水運動，使得海水在垂直方向上發生大規模對流運動，形成風海流和風吹流，風海流又稱漂流，風吹流屬于暫時性海流，一方面，漂流和風吹流的影響下會對艦船的航向穩定性產生影響，另一方面，又會使遇險目標在發生漂移，使得船（機）海上搜尋的區域發生變化；（如圖1、圖2）

當遇險目標在海面處于無動力狀態時，其運動軌跡受風流浪的影響，將遠離事故發生點或事故報告點，風引起風壓變化，目標的受風面積，受風角度等都對漂移有重要影響。利用矢量圖，繪制目標漂移位置；（如圖3、圖4)

當目標發生漂移后，我們可以由公式計算當前海區的風，流，浪等情況，其中D是總漂移誤差、X是初始位置誤差，Y是搜救設施的誤差，由航跡推算出當前可能所處的區域，確定目標范圍，使用航線搜索，橫移線搜索（如圖5、圖6），平行搜索（如圖7、圖8），扇形搜索等方式，并借助航空器，衛星，雷達等進行救援搜尋。

2.2 影響搜救設備使用

隨著海上搜救多樣化發展，空海聯合搜救已成為救援的重要方式之一，借助直升機開展大范圍的搜尋救援，提升救援效率，但直升機在海上搜救時也易受到風流影響難于展開救援。

風影響直升機的起降，直升機多借助逆風起飛，逆風時升力大，而降落時風力對直升機有橫向或縱向力的作用，直升機將發生橫搖或縱搖，影響降落時飛機的姿態。

風影響直升機的飛行時間和路程，如圖9和圖10在同樣的路程內，直升機順風飛行的路程短，逆風飛行的路程長，飛行半徑與風相關，有風時直升機的飛行半徑小于無風時直升機的飛行半徑，這對于搜救區域的選擇確定有較大的影響。

圖1 一般情況下目標漂移矢量圖

圖2 目標在颶風中漂移矢量圖

圖3 時間不確定示意圖

圖4 風壓（物體）不確定示意圖

圖5 橫移線搜尋（單搜尋單位)示意圖

圖6 橫移線搜尋（多搜尋單位)示意圖

圖7 平行搜尋（多搜尋單位)示意圖

圖8 平行搜尋（雙曲線導航系統）示意圖

圖9 扇形搜尋模式(單機單船)示意圖

圖10 單機平行掃視搜尋示意圖

風影響飛行員的操縱和飛行姿態，當較大風力時，將使飛機產生偏流和顛簸，偏離原航線，飛行方向在不斷變化，風的相對方向隨之改變，當順風與飛機相遇時，可引起飛機垂直方向上的垂蕩，風橫向作用時，引起飛機橫向的搖擺，遭遇海面低空風切變時，引起飛行水平運動的突然改變，將對飛機低空懸停、人員在投放纜繩等救援行動有不利影響。

2.3 影響船舶機動能力

風和風引起的浪、流作用于船兩舷時候，會導致船在航向上發生漂移，偏離預定的航線，若不及時對航行中艦船進行風流修正，可能發生觸礁、擱淺、碰撞等險情，影響救援行動的展開。

圖11 在風浪中拖纜的兩種受力狀態示意圖

圖12 船和航空器交叉式搜索示意圖

圖13 船和航空器內外混合搜索示意圖

航行中的艦船突遇大風浪時，風與船的相對角度，對船的姿態有巨大影響，在大風浪情況下，救助船多頂風頂流航行，降低舵速，保持艦船自身的姿態和穩性，而航行時候突然轉向或風方向發生變化時，船舷兩側受風流影響，將引起船的斜傾，甚至導致船體傾覆。

風浪中航行時候，風對船本身有阻力的作用，使船在風浪中失速。風浪的周期性運動，將導致飛車、空車現象，影響搜掃的面積，時間，影響救援任務的進度，且破壞艦船結構。

風是影響艦船拖纜的重要因素。一方面風引起海水波動，形成周期性的風浪，產生不規律地晃動，纜索存在纜索拉緊和纜索松弛兩種受力方式，纜索易會發生繃斷，當纜索受力不均松弛時，難船受海浪顛簸影響較大，易引起二次海上險情。另一方面，纜索在兩船間懸空，受到風力的作用，風較大時，纜索繃斷或朝著另一側受力，影響海上拖纜工作。(如圖11)

3.優化救援實施方案

風具有不可控性和不可避性，一旦生成風，救援行動危險系數將增大，雖無法準確地預測風產生與滅亡，但我們可以利用海面風力，優化救援實施方案。

3.1 尋找合理避風空間

在風力較小、海況較好的情況下，救助船可以旁靠難船。利用難船和風的相對位置，為救生艇提供合理的避風空間，如難船較大時，救助船在難船下風處，如難船較小時，在上風處旁靠。

救援母船可以頂風頂流航行，利用兩個風浪波群間的間隙，投放小艇，同時頂風航行有利于操縱保持首向和船位以及水中待救人員的適當距離，頂風頂浪航行更有利于援救落水者。

3.2 減少海冰海霧影響

海冰可以隨風海流等進行漂移，我國海域的冰多屬于流冰，當船舶前往受困區域進行救援時候，可以制造定向的海面風場，引導海冰定向漂流或者向其他遠離搜掃區域的漂移。

海霧是在適宜的風力條件下，由于暖濕空氣在冷海面作用下的產物，我們可改變風速風向等條件，使海霧難以維持，或者利用海霧隨風漂流的特性，使海霧移動至不利于海霧的環境中，加快海霧的消亡。

3.3 運用多樣救助手段

測量風場的風時、風區、風速，通過計算機計算出遇險人員漂浮的區域，同時利用衛星、雷達、聲納等手段對局部海區進行定位搜掃，精確定位出受困船只的位置，爭取救援時機。

航空器和艦船交叉搜掃，利用航空器和艦船不同方向上風力大小，規劃航線，增加局部搜索的成功率（如圖12），由于航空器滯空時間和航程受風力影響大，風力大時航程短，可以制定不同的搜索區域，航空器在內區域進行搜索，船舶在外區域搜索，增大遇險人員被發現幾率。（如圖13）

4.結語

分析海面風場對海上救援行動的影響，可以幫助救援單位認識風對救援行動的危害，有利于提出更優的救援方案，為難船及遇險人員爭取更多寶貴的救援時間。對于海上救援行動方案制定提供了幫助，減少了風引起的海上救援時機的延誤，避免了不必要的損失。