南海海域環(huán)境條件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

劉 昊，張寶雷，田冠楠

(中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津 300451)

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南海海域環(huán)境條件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

劉 昊，張寶雷，田冠楠

(中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津 300451)

針對(duì)南海油氣開發(fā)的需求，為了解南海環(huán)境條件，對(duì)珠江口區(qū)塊海洋調(diào)查數(shù)據(jù)和番禺、流花觀測(cè)資料進(jìn)行系統(tǒng)分析，總結(jié)得出監(jiān)測(cè)區(qū)域的環(huán)境條件特點(diǎn)。

南海；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);環(huán)境條件

南海是我國(guó)海洋油氣開發(fā)的一個(gè)重要區(qū)域，開發(fā)南海深水油氣是必然的趨勢(shì)，對(duì)南海海洋環(huán)境條件的研究則是南海油氣開發(fā)研究的重要基礎(chǔ)[1-3]。作為世界海況條件最惡劣的三大海域之一[4-5]，南海環(huán)境條件的監(jiān)測(cè)具有很大的困難，監(jiān)測(cè)數(shù)顯得彌足珍貴[6-8]。根據(jù)多年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，分析南海水文氣象環(huán)境，對(duì)南海的特殊海洋環(huán)境條件以及其特點(diǎn)進(jìn)行分析。資料來(lái)源為珠江口區(qū)塊海洋調(diào)查數(shù)據(jù)和番禺、流花區(qū)域觀測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)資料。

1 珠江口區(qū)塊資料分析

珠江口區(qū)塊陸架較寬，呈東北-西南向展布，坡度平緩。珠江口外陸架寬度215～280 km，南海北部大陸架外緣分布著呈階梯狀下降的大陸坡,其水深大約介于230～3 500 m,等深線呈東北-西南向分布，地形自西北向東南傾斜，平均坡度為13‰～23‰，陸坡寬度140～280 km，水深變化大，地形復(fù)雜，并向深海盆地呈階梯狀下降。珠江口南部大陸坡，大致以水深1 000 m為界，其上地形較平緩，其下坡度較陡，成為調(diào)查區(qū)一個(gè)大的陸坡帶。

根據(jù)珠江口區(qū)塊2006—2007年的調(diào)查資料，監(jiān)測(cè)分為4個(gè)航次，每個(gè)季節(jié)1次。

1.1 氣候特征

珠江口區(qū)塊為熱帶，亞熱帶季風(fēng)氣候，熱帶海洋性氣候顯著；6～8月份吹南或西南風(fēng)，10月至翌年2月、3月吹東北風(fēng)，4月、9月一般為季風(fēng)交替過(guò)渡期。冬季(1月份)整個(gè)廣東沿岸都為東北季風(fēng)。春末至夏季廣東沿岸盛行西南和東南季風(fēng)，5～8月份風(fēng)向較穩(wěn)定。夏季(7月份)各岸段風(fēng)向，粵東以西以南風(fēng)為主，珠江口為偏南風(fēng)，粵西為東南風(fēng)。6～11月份為臺(tái)風(fēng)期，尤以7～9月臺(tái)風(fēng)登陸數(shù)最多。根據(jù)1949—1984年臺(tái)風(fēng)資料統(tǒng)計(jì)，36年中平均每年受臺(tái)風(fēng)、熱帶低壓影響16.2次。干濕季節(jié)明顯，4～10月份為雨季，11月份至翌年3月份為旱季。雨量充沛，大都在1 500～2 500 mm之間。氣溫自北向南遞增，沿海一帶最冷在1月，汕頭和東沙分別為13.6、20.6 ℃。根據(jù)1960—1980年統(tǒng)計(jì)，每年9月至翌年3月受北方冷空氣、寒潮侵入而降溫。

1.2 溫度、鹽度

夏季，目標(biāo)海域表層水溫約為28～29 ℃間。冬季，水溫呈沿岸水溫低、陸架水溫高，東北水溫低、西南水溫高的分布趨勢(shì)，目標(biāo)海域表層水溫約為22～24 ℃間。春季，因太陽(yáng)輻射加強(qiáng)，氣溫逐漸回升，觀測(cè)海域表層平均水溫比冬季約高2 ℃，目標(biāo)海域表層水溫 24～27 ℃。秋季，伴隨著西南季風(fēng)自北而南的迅速消退，東北季風(fēng)逐漸建立，海表水溫較復(fù)雜，目標(biāo)海域表層水溫24～26 ℃。

目標(biāo)海域夏季表層鹽度在33.0～34.0之間。冬季鹽度比夏季鹽度提高，在34.0～34.5之間，東部陸架區(qū)域鹽度比夏季約高0.6。春季鹽度介于34.2～34.4之間。秋季鹽度約在34.0～34.2之間，且秋季各層的最高鹽度值均低于春季航次相應(yīng)層次0.2之多。

1.3 最大海流

根據(jù)潛標(biāo)錨系觀測(cè)站位分布，MX-NH04、MX-NH05潛標(biāo)站位于目標(biāo)海域內(nèi)部，水深分別為200和100 m。對(duì)這2個(gè)站的資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

春季航次中調(diào)查海區(qū)MX-NH04、MX-NH05潛標(biāo)站觀測(cè)的最大流速為102.8 cm/s，流向?yàn)?60°，發(fā)生在MX-NH04站的底層；MX-NH05表層最大海流較小，在65.0 cm/s以下。秋季航次中，觀測(cè)到的最大海流為97.7 cm/s，發(fā)生在MX-NH04站的表層，時(shí)間為2007年9月30日22:30。MX-NH05各層，秋季的最大流速均超過(guò)春季。

對(duì)于流速和流向，春季，MX-NH04、MX-NH05站海流表、中、底層的流速差別較小，流向主要集中在SSW～WNW向，具有W、SW向流的運(yùn)動(dòng)特征；秋季，調(diào)查海區(qū)各潛標(biāo)站海流受東北季風(fēng)影響較為明顯，各站層的海流主要以SSW～WWN向流為主。見(jiàn)表1、2。

表1 春季最大海流統(tǒng)計(jì)(部分結(jié)果)

表2 秋季最大海流統(tǒng)計(jì)(部分結(jié)果)

2 番禺觀測(cè)資料分析

觀測(cè)資料包含了番禺區(qū)域自動(dòng)氣象站系統(tǒng)觀測(cè)2011年5月19日～2012年6月30日的風(fēng)速風(fēng)向、溫濕、氣壓等資料，綜合數(shù)據(jù)完整率98.9%。

2.1 溫度、濕度、氣壓

月平均氣溫8月份最高，為30.8 ℃；12月份最低，為18.9 ℃。最高氣溫出現(xiàn)在9月份，為37.2 ℃；最低氣溫出現(xiàn)在12月份，為15.4 ℃。月平均溫度分布見(jiàn)圖1。月平均相對(duì)濕度7月份最高，為92%；8月份最低，為85.2%。月平均濕度分布見(jiàn)圖2。月平均氣壓12月份最高，為1 013.6 hPa；5月份最低，為887.9 hPa。月平均氣壓分布見(jiàn)圖3。

圖1 月平均氣溫分布

圖2 月平均濕度分布

圖3 月平均氣壓分布

2.2 風(fēng)

2011年6月～2012年5月的風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合統(tǒng)計(jì)顯示，ENE，NE，E向風(fēng)頻率最高，分別為13.8%，24.1%和12.6%。最大風(fēng)速為47.3 m/s，方向?yàn)镋向，出現(xiàn)在2011年9月。

夏季(2011年6、7、8月)3個(gè)月當(dāng)中，分別是SSE、SSW、S向風(fēng)出現(xiàn)頻率最高，達(dá)到30.1%、15.7%、10.8%，最大風(fēng)速分別出現(xiàn)在S、E、NW向，為22.7、32.2、16.9 m/s，，整體風(fēng)力等級(jí)以3～4級(jí)風(fēng)為主，比例達(dá)到50.3%。受臺(tái)風(fēng)“洛坦”過(guò)境影響出現(xiàn)了11～12級(jí)大風(fēng)。

秋季(2011年9、10、11月)3個(gè)月當(dāng)中，分別是ENE、NE、ENE向風(fēng)出現(xiàn)頻率最高，達(dá)到18.1%、30.1%、44.1%，最大風(fēng)速分別出現(xiàn)在E、NE、ENE向，為47.3、37、25.8 m/s，整體風(fēng)力等級(jí)以5-6級(jí)風(fēng)為主，比例達(dá)到53.3%。出現(xiàn)了高于12級(jí)的臺(tái)風(fēng)，其中最大風(fēng)力等級(jí)達(dá)到15級(jí)，主要是由于2011年第17號(hào)臺(tái)風(fēng)“納沙”和第19號(hào)臺(tái)風(fēng)“尼格”過(guò)境引起。

冬季(2011年12月、2012年1、2月)3個(gè)月當(dāng)中，分別是NE、ENE、ENE向風(fēng)出現(xiàn)頻率最高，達(dá)到58.5%、44.7%、37.1%，最大風(fēng)速分別出現(xiàn)在NE、ENE、ENE向，為24.4、20.8、21.4 m/s，整體風(fēng)力等級(jí)以5～6級(jí)風(fēng)為主，比例達(dá)到65.3%。冬季該區(qū)域風(fēng)向較為集中，主要以ENE向?yàn)橹鳎壤_(dá)到39.4%，并且最大風(fēng)速也多出現(xiàn)在該方向。

春季(2012年3、4、5月)3個(gè)月當(dāng)中，分別是ENE、S、S向風(fēng)出現(xiàn)頻率最高，到達(dá)35.3%、22%、17.7%，最大風(fēng)速分別出現(xiàn)在E、N、E向，為22.7、25.4、17 m/s。春季該區(qū)域風(fēng)向由較為集中逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樵诟鱾€(gè)方向均有分布，風(fēng)力等級(jí)也并沒(méi)有集中在某幾個(gè)等級(jí)上，而是從2～6級(jí)均有分布。見(jiàn)圖4。

圖4 番禺區(qū)域2011年6月、2012年2月風(fēng)玫瑰圖

2.3 波浪

波浪的觀測(cè)包含1年的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的有效率為99.5%。觀測(cè)數(shù)據(jù)中，最大波高為9 m，方向?yàn)镾E，出現(xiàn)在2011年9月；平均波高最大3 m，方向?yàn)镋NE，出現(xiàn)在2011年12月。常波向在10月份到次年2月份以ENE為主，而5～9月份以SW向?yàn)橹鳌?qiáng)波向在10月份到次年4月份以ENE與E向?yàn)橹鳎?～9月份以偏W向?yàn)橹鳌?/p>

根據(jù)2011年5月～2012年7月的波高周期觀測(cè)數(shù)據(jù)聯(lián)合統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，在11月份到次年3月份，主要波高在2～4 m，周期集中在8～10 s，而3～10月份波高主要在0.5～2 m，周期在6～8 s。見(jiàn)表3。

表3 波高、主波向、強(qiáng)波向統(tǒng)計(jì)表(部分結(jié)果)

3 流花觀測(cè)資料分析

觀測(cè)資料包含了流花區(qū)域自動(dòng)氣象站系統(tǒng)觀測(cè)2011年5月3日～2012年9月4日的風(fēng)速風(fēng)向、溫濕、氣壓等資料，綜合數(shù)據(jù)完整率95.8%。

3.1 溫度、濕度、氣壓

觀測(cè)數(shù)據(jù)中平均氣溫8月份最高，為30.4 ℃，12月份最低，為22.3 ℃，最高氣溫出現(xiàn)在9月份，為35.9 ℃，最低氣溫出現(xiàn)在12月份，為8.9 ℃，月平均溫度分布見(jiàn)圖6；月平均相對(duì)濕度6月份最高，為84.3%，8月份最低，為73.6%，月平均溫度分布見(jiàn)圖9；月平均氣壓12月份最高，為1 013.5 hPa，2012年6月份最低，為998.6 hPa，月平均溫度分布見(jiàn)圖7。

圖5 月平均氣溫分布

圖6 月平均濕度分布

圖7 月平均氣壓分布

3.2 風(fēng)

2011年6月～2012年5月的風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分析統(tǒng)計(jì)顯示，NE，NNE，ENE向風(fēng)頻率最高，分別為29.9%，14.1%和11.1%。最大風(fēng)速26.5 m/s，方向?yàn)镹E和ENE向，出現(xiàn)在2011年11月。

夏季(2011年6、7、8月)3個(gè)月當(dāng)中，分別是SSE、SSW、WSW向風(fēng)出現(xiàn)頻率最高，分別達(dá)到了20.4%、18.4%、12.1%，最大風(fēng)速分別出現(xiàn)在SE、SW、WSW向，分別達(dá)到23.8、22.7、17.1 m/s。該區(qū)域夏季風(fēng)向較為分散，風(fēng)力等級(jí)以2～3級(jí)風(fēng)為主，分別達(dá)到56.8%、54.4%、57.7%。

秋季(2011年9、10、11月)3個(gè)月當(dāng)中，均是NE向風(fēng)出現(xiàn)頻率最高，分別達(dá)到了26.6%、59.6%、52.7%，最大風(fēng)速分別出現(xiàn)在ENE、NE、NE向，分別達(dá)到25.1、19.9、26.5 m/s。該區(qū)域秋季，風(fēng)向集中，主要分布在NE一個(gè)方向上，風(fēng)力等級(jí)以5～6級(jí)風(fēng)為主，平均比例達(dá)到了49.7%。

冬季(2011年12月、2012年1、2月)3個(gè)月當(dāng)中，均是NE向風(fēng)出現(xiàn)頻率最高，分別達(dá)到了47.6%、52.5%、46.2%，最大風(fēng)速分別出現(xiàn)在NNE、NE、NNE方向，分別達(dá)到25、21.3、22.1 m/s。該區(qū)域冬季，風(fēng)向集中，主要分別在NE一個(gè)方向上，風(fēng)力等級(jí)以5～6級(jí)風(fēng)為主，平均比例達(dá)到55.9%，該區(qū)域在冬季風(fēng)力強(qiáng)勁，出現(xiàn)7級(jí)大風(fēng)的天氣比例達(dá)到17.9%。

春季(2012年3、4、5月)3個(gè)月當(dāng)中，分別是NE、S、ENE向風(fēng)出現(xiàn)頻率最高，分別達(dá)到了39.8%、18.4%、15.6%，最大風(fēng)速分別出現(xiàn)在NE、NW、SSW向，分別達(dá)到21.4、17.5、18.4 m/s。該區(qū)域春季風(fēng)向逐漸轉(zhuǎn)為分散，在多個(gè)方向上均有分布，風(fēng)力等級(jí)從主要分布在4～5級(jí)逐漸轉(zhuǎn)為分布在2～3級(jí)，3月份4～5級(jí)風(fēng)比例達(dá)到48.8%，4、5月份2～3級(jí)風(fēng)平均比例達(dá)到53.9%。見(jiàn)圖8。

圖8 流花區(qū)域2011年9月、2012年3月風(fēng)玫瑰圖

3.3 波浪

波浪的觀測(cè)包含了1年的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的有效率為97.4%。觀測(cè)數(shù)據(jù)中，最大波高以7、8、9月份為主，平均浪高2012年2月～2012年3月較大，以偏E向?yàn)橹?ENE)。常波向在2～5月份以ENE為主，全年以偏E向?yàn)橹鳌?qiáng)波向在2～5月份以NE向?yàn)橹?見(jiàn)表4。

根據(jù)2011年7月～2012年7月的波高周期觀測(cè)數(shù)據(jù)聯(lián)合統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，在2～3月份，主要波高在1～3 m，周期集中在8～10 s，而4～7月份波高主要在0.5～1.5 m，周期在6～8 s。

表4 波高、主波向、強(qiáng)波向統(tǒng)計(jì)表(部分結(jié)果)

4 結(jié)論

依據(jù)珠江口區(qū)塊海洋調(diào)查數(shù)據(jù)和番禺、流花區(qū)域觀測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)資料，對(duì)南海監(jiān)測(cè)海域的環(huán)境條件進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究，總結(jié)了其環(huán)境條件特點(diǎn)，可為今后的工程應(yīng)用提供參考。本文的研究結(jié)果為南海海域的工程技術(shù)研究工作提供了重要的技術(shù)支持和研究資料，也對(duì)“FPSO失效數(shù)據(jù)庫(kù)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)研發(fā)”項(xiàng)目的系泊、外輸?shù)缺O(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的價(jià)值。

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Analysis of the Ocean Environment in South China Sea Area

LIU Hao, ZHANG Bao-lei, TIAN Guan-nan

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Co., Tianjin 300451, China)

The ocean environment conditions are important to the oil and gas exploration in south China sea and its research. The oceanographic and meteorological survey datum for Pearl river mouth blocks, Panyu and Liuhua block were investigated systematically, to summarize the ocean environment parameters at these positions.

south China sea; observation data; ocean environment

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.022

2016-07-10

工信部項(xiàng)目(工信部聯(lián)裝[2014]509號(hào))

劉昊(1988—)，男，碩士，助理工程師

U652.5

A

1671-7953(2016)05-0086-05

修回日期：2016-08-10

研究方向:海洋結(jié)構(gòu)物水動(dòng)力性能

E-mail:liuhao22@cnooc.com.cn