21世纪海上丝绸之路视域下海域的海洋环境特征研究.docxVIP

21世纪海上丝绸之路视域下海域的海洋环境特征研究 1 海洋风候研究 21世纪海上丝绸之路以中国泉州为起点，主要涉及南海-北印度洋，以及沿线许多国家。该海域是全球重要的海上通道之一,也是我亚丁湾护航的必经之地,印度洋更是处于世界海权体系的中心地位,其“贸易通道”和“石油航线” 是许多国家所依赖的“战略生命线”,战略地位不言而喻 郑崇伟等 此外,郑崇伟等 张磊等 李培等 前人对南海、北印度洋的风候特征做过很大贡献,但是由于受到资料、分析技术等诸多因素的限制,早期的研究在空间分辨率、系统性方面还有很大的改进潜力。空间分辨率偏低会将一些重要的海域遗漏,极值风速、阵风系数没有计算等,这些缺陷意味着不能很好地为海洋开发提供参考。本文利用来自欧洲中期天气预报中心 (ECMWF)、近36a(1979-2014年)、高空间分辨率的海表风场资料(ERA-interim风场资料)、 阵风资料,综合考虑风速风向的季节特征、(强) 风向频率、6级以上大风和阵风频率、阵风系数、 海表风速的长期变化趋势等,对南海—北印度洋的风候特征展开精细化、系统性研究,期望可以为航海、海洋工程、海洋能开发和防灾减灾等提供科学依据,为21世纪海上丝绸之路建设尽绵薄之力。 2 重要节点的分区分布 利用来自ECMWF的风场资料,包括平均风和阵风资料,系统性、精细化地统计分析了21世纪海上丝绸之路涉及海域的风候特征。此外,还重点分析了台湾海峡、北部湾、西沙海域、西卫滩、 马六甲海峡、吉大港、科摩林角、迪戈加西亚、瓜达尔港、霍尔木兹海峡、哈丰角、达累斯萨拉姆一些重要节点的(强)风向频率,重要节点分布图见图1。 平均风和阵风资料的时间分辨率都为6h, 空间分辨率 为0.125°×0.125°,空间范围 为: 90°S—90°N,180°W—180°E,时间范围从1979年1月1日00∶00时至今。该数据具有较高的可信度,在国内外被广泛运用与风、浪特征分析 3 风候统计分析 利用来自ECMWF的ERA-interim风场资料、阵风资料,统计分析了近36a期间海上丝绸之路涉及海域的风候特征,主要包括:不同季节的风速风向特征、(强)风向频率、6级以上大风和阵风频率、阵风系数、海表风速 的长期变 化趋势等。 3.1 南海—海表风场的季节特征 利用近36a的ECMWF的ERA-interim风场资料,分别以2月、5月、8月和11月作为冬季、 春季、夏季和秋季的代表月,统计海上丝绸之路涉及海域在各个季节的风速、风向特征(图2)。 2月,冬季风盛行,南海—北印度洋大部分海域以偏东北风为主。值得注意的是,孟加拉湾北部近海的风向为偏西北向、阿拉伯海北部近海为偏西。从风速大小来看,南海的冬季风强度明显高于北印度洋,存在两个显著的大风中心:吕宋海峡、中南半岛 东南海域 (即传统的 南海大风 区);北印度洋大部分海域的风速在5m/s之内, 相对大值区分布于索马里附近海域,在7m/s左右,等值线呈NE-SW向。 5月:北印度洋的西南季风已经逐渐盛行,大部分海域的风向都是SW向;风速存在两个相对大值区:索马里海域、斯里兰卡东南部海域;这个季节孟加拉湾的平均风速大于阿拉伯海。在南海,季风过渡现象比较明显,17°N以南海域已经转换为西南季风,17°N以北则属于E-EN风。 8月,强劲的西南季风已经盛行,整个南海— 北印度洋的风向以西南向为主导。孟加拉湾大部分海域的平均风速在7m/s以上,阿拉伯海整体在8m/s以上,尤其是索马里附近大范围海域的平均风速可达6级以上。南海的西南季风强度明显低于北印度洋,相对大值中心分布于传统的南海大风区,平均风速在7m/s以上。 11月,传统的观点认为该月处于季风过渡季节,对比图2b和图2d可以明显看出,11月的季风过渡现象并没有5月明显,甚至可以认为,西南季风向东北季风转换已经完成,整个南海—北印度洋都以东北风为主导,尤其以南海的东北风较为强劲,10°N以北的平均风速在8m/s以上。 北印度洋的平均风速相对低于南海,大部分海域在6m/s以内。 3.2 月不同海域的风向频率 风向频率尤其是强风向的频率,是航海、桥梁设计、风能开发等都极为关注的要素。本文在此利用近36a、逐6h的ERA-interim风场资料, 统计分析了海 上丝绸之 路涉及的 一些海域 的 (强)风向频率,制作了风玫瑰图(各个风向、不同等级风速出现的频率)(图3和图4)。关注站点主要包括:台湾海峡、北部湾、西沙海域、西卫滩 (位于中国南沙)、马六甲海 峡、吉大港、科摩林角、迪戈加西亚、瓜达尔港、霍尔木兹海峡、哈丰角和达累斯萨拉姆。 2月,在东北季风的影响下,大部分海域的风向频率、强风向频率都以偏NE向为主,有差异的是:吉大港 (N- NW向 )、瓜达尔港 (W -SW向)、霍尔木兹海峡(W-WSW向)、迪戈加西亚