南海海域环境条件监测数据分析

刘 昊，张宝雷，田冠楠

(中海油能源发展采油服务公司，天津 300451)



南海海域环境条件监测数据分析

刘 昊，张宝雷，田冠楠

(中海油能源发展采油服务公司，天津 300451)

针对南海油气开发的需求，为了解南海环境条件，对珠江口区块海洋调查数据和番禺、流花观测资料进行系统分析，总结得出监测区域的环境条件特点。

南海；监测数据;环境条件

南海是我国海洋油气开发的一个重要区域，开发南海深水油气是必然的趋势，对南海海洋环境条件的研究则是南海油气开发研究的重要基础[1-3]。作为世界海况条件最恶劣的三大海域之一[4-5]，南海环境条件的监测具有很大的困难，监测数显得弥足珍贵[6-8]。根据多年的监测数据结果，分析南海水文气象环境，对南海的特殊海洋环境条件以及其特点进行分析。资料来源为珠江口区块海洋调查数据和番禺、流花区域观测系统观测资料。

1 珠江口区块资料分析

珠江口区块陆架较宽，呈东北-西南向展布，坡度平缓。珠江口外陆架宽度215～280 km，南海北部大陆架外缘分布着呈阶梯状下降的大陆坡,其水深大约介于230～3 500 m,等深线呈东北-西南向分布，地形自西北向东南倾斜，平均坡度为13‰～23‰，陆坡宽度140～280 km，水深变化大，地形复杂，并向深海盆地呈阶梯状下降。珠江口南部大陆坡，大致以水深1 000 m为界，其上地形较平缓，其下坡度较陡，成为调查区一个大的陆坡带。

根据珠江口区块2006—2007年的调查资料，监测分为4个航次，每个季节1次。

1.1 气候特征

珠江口区块为热带，亚热带季风气候，热带海洋性气候显著；6～8月份吹南或西南风，10月至翌年2月、3月吹东北风，4月、9月一般为季风交替过渡期。冬季(1月份)整个广东沿岸都为东北季风。春末至夏季广东沿岸盛行西南和东南季风，5～8月份风向较稳定。夏季(7月份)各岸段风向，粤东以西以南风为主，珠江口为偏南风，粤西为东南风。6～11月份为台风期，尤以7～9月台风登陆数最多。根据1949—1984年台风资料统计，36年中平均每年受台风、热带低压影响16.2次。干湿季节明显，4～10月份为雨季，11月份至翌年3月份为旱季。雨量充沛，大都在1 500～2 500 mm之间。气温自北向南递增，沿海一带最冷在1月，汕头和东沙分别为13.6、20.6 ℃。根据1960—1980年统计，每年9月至翌年3月受北方冷空气、寒潮侵入而降温。

1.2 温度、盐度

夏季，目标海域表层水温约为28～29 ℃间。冬季，水温呈沿岸水温低、陆架水温高，东北水温低、西南水温高的分布趋势，目标海域表层水温约为22～24 ℃间。春季，因太阳辐射加强，气温逐渐回升，观测海域表层平均水温比冬季约高2 ℃，目标海域表层水温 24～27 ℃。秋季，伴随着西南季风自北而南的迅速消退，东北季风逐渐建立，海表水温较复杂，目标海域表层水温24～26 ℃。

目标海域夏季表层盐度在33.0～34.0之间。冬季盐度比夏季盐度提高，在34.0～34.5之间，东部陆架区域盐度比夏季约高0.6。春季盐度介于34.2～34.4之间。秋季盐度约在34.0～34.2之间，且秋季各层的最高盐度值均低于春季航次相应层次0.2之多。

1.3 最大海流

根据潜标锚系观测站位分布，MX-NH04、MX-NH05潜标站位于目标海域内部，水深分别为200和100 m。对这2个站的资料进行统计分析。

春季航次中调查海区MX-NH04、MX-NH05潜标站观测的最大流速为102.8 cm/s，流向为160°，发生在MX-NH04站的底层；MX-NH05表层最大海流较小，在65.0 cm/s以下。秋季航次中，观测到的最大海流为97.7 cm/s，发生在MX-NH04站的表层，时间为2007年9月30日22:30。MX-NH05各层，秋季的最大流速均超过春季。

对于流速和流向，春季，MX-NH04、MX-NH05站海流表、中、底层的流速差别较小，流向主要集中在SSW～WNW向，具有W、SW向流的运动特征；秋季，调查海区各潜标站海流受东北季风影响较为明显，各站层的海流主要以SSW～WWN向流为主。见表1、2。

表1 春季最大海流统计(部分结果)

表2 秋季最大海流统计(部分结果)

2 番禺观测资料分析

观测资料包含了番禺区域自动气象站系统观测2011年5月19日～2012年6月30日的风速风向、温湿、气压等资料，综合数据完整率98.9%。

2.1 温度、湿度、气压

月平均气温8月份最高，为30.8 ℃；12月份最低，为18.9 ℃。最高气温出现在9月份，为37.2 ℃；最低气温出现在12月份，为15.4 ℃。月平均温度分布见图1。月平均相对湿度7月份最高，为92%；8月份最低，为85.2%。月平均湿度分布见图2。月平均气压12月份最高，为1 013.6 hPa；5月份最低，为887.9 hPa。月平均气压分布见图3。

图1 月平均气温分布

图2 月平均湿度分布

图3 月平均气压分布

2.2 风

2011年6月～2012年5月的风速风向联合统计显示，ENE，NE，E向风频率最高，分别为13.8%，24.1%和12.6%。最大风速为47.3 m/s，方向为E向，出现在2011年9月。

夏季(2011年6、7、8月)3个月当中，分别是SSE、SSW、S向风出现频率最高，达到30.1%、15.7%、10.8%，最大风速分别出现在S、E、NW向，为22.7、32.2、16.9 m/s，，整体风力等级以3～4级风为主，比例达到50.3%。受台风“洛坦”过境影响出现了11～12级大风。

秋季(2011年9、10、11月)3个月当中，分别是ENE、NE、ENE向风出现频率最高，达到18.1%、30.1%、44.1%，最大风速分别出现在E、NE、ENE向，为47.3、37、25.8 m/s，整体风力等级以5-6级风为主，比例达到53.3%。出现了高于12级的台风，其中最大风力等级达到15级，主要是由于2011年第17号台风“纳沙”和第19号台风“尼格”过境引起。

冬季(2011年12月、2012年1、2月)3个月当中，分别是NE、ENE、ENE向风出现频率最高，达到58.5%、44.7%、37.1%，最大风速分别出现在NE、ENE、ENE向，为24.4、20.8、21.4 m/s，整体风力等级以5～6级风为主，比例达到65.3%。冬季该区域风向较为集中，主要以ENE向为主，比例达到39.4%，并且最大风速也多出现在该方向。

春季(2012年3、4、5月)3个月当中，分别是ENE、S、S向风出现频率最高，到达35.3%、22%、17.7%，最大风速分别出现在E、N、E向，为22.7、25.4、17 m/s。春季该区域风向由较为集中逐渐转变为在各个方向均有分布，风力等级也并没有集中在某几个等级上，而是从2～6级均有分布。见图4。

图4 番禺区域2011年6月、2012年2月风玫瑰图

2.3 波浪

波浪的观测包含1年的数据，数据的有效率为99.5%。观测数据中，最大波高为9 m，方向为SE，出现在2011年9月；平均波高最大3 m，方向为ENE，出现在2011年12月。常波向在10月份到次年2月份以ENE为主，而5～9月份以SW向为主。强波向在10月份到次年4月份以ENE与E向为主，而6～9月份以偏W向为主。

根据2011年5月～2012年7月的波高周期观测数据联合统计结果可知，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。见表3。

表3 波高、主波向、强波向统计表(部分结果)

3 流花观测资料分析

观测资料包含了流花区域自动气象站系统观测2011年5月3日～2012年9月4日的风速风向、温湿、气压等资料，综合数据完整率95.8%。

3.1 温度、湿度、气压

观测数据中平均气温8月份最高，为30.4 ℃，12月份最低，为22.3 ℃，最高气温出现在9月份，为35.9 ℃，最低气温出现在12月份，为8.9 ℃，月平均温度分布见图6；月平均相对湿度6月份最高，为84.3%，8月份最低，为73.6%，月平均温度分布见图9；月平均气压12月份最高，为1 013.5 hPa，2012年6月份最低，为998.6 hPa，月平均温度分布见图7。

图5 月平均气温分布

图6 月平均湿度分布

图7 月平均气压分布

3.2 风

2011年6月～2012年5月的风速风向联合分析统计显示，NE，NNE，ENE向风频率最高，分别为29.9%，14.1%和11.1%。最大风速26.5 m/s，方向为NE和ENE向，出现在2011年11月。

夏季(2011年6、7、8月)3个月当中，分别是SSE、SSW、WSW向风出现频率最高，分别达到了20.4%、18.4%、12.1%，最大风速分别出现在SE、SW、WSW向，分别达到23.8、22.7、17.1 m/s。该区域夏季风向较为分散，风力等级以2～3级风为主，分别达到56.8%、54.4%、57.7%。

秋季(2011年9、10、11月)3个月当中，均是NE向风出现频率最高，分别达到了26.6%、59.6%、52.7%，最大风速分别出现在ENE、NE、NE向，分别达到25.1、19.9、26.5 m/s。该区域秋季，风向集中，主要分布在NE一个方向上，风力等级以5～6级风为主，平均比例达到了49.7%。

冬季(2011年12月、2012年1、2月)3个月当中，均是NE向风出现频率最高，分别达到了47.6%、52.5%、46.2%，最大风速分别出现在NNE、NE、NNE方向，分别达到25、21.3、22.1 m/s。该区域冬季，风向集中，主要分别在NE一个方向上，风力等级以5～6级风为主，平均比例达到55.9%，该区域在冬季风力强劲，出现7级大风的天气比例达到17.9%。

春季(2012年3、4、5月)3个月当中，分别是NE、S、ENE向风出现频率最高，分别达到了39.8%、18.4%、15.6%，最大风速分别出现在NE、NW、SSW向，分别达到21.4、17.5、18.4 m/s。该区域春季风向逐渐转为分散，在多个方向上均有分布，风力等级从主要分布在4～5级逐渐转为分布在2～3级，3月份4～5级风比例达到48.8%，4、5月份2～3级风平均比例达到53.9%。见图8。

图8 流花区域2011年9月、2012年3月风玫瑰图

3.3 波浪

波浪的观测包含了1年的数据，数据的有效率为97.4%。观测数据中，最大波高以7、8、9月份为主，平均浪高2012年2月～2012年3月较大，以偏E向为主(ENE)。常波向在2～5月份以ENE为主，全年以偏E向为主。强波向在2～5月份以NE向为主,见表4。

根据2011年7月～2012年7月的波高周期观测数据联合统计结果可知，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、强波向统计表(部分结果)

4 结论

依据珠江口区块海洋调查数据和番禺、流花区域观测系统观测资料，对南海监测海域的环境条件进行了系统的分析研究，总结了其环境条件特点，可为今后的工程应用提供参考。本文的研究结果为南海海域的工程技术研究工作提供了重要的技术支持和研究资料，也对“FPSO失效数据库及风险评估系统研发”项目的系泊、外输等监测系统设计具有重要的价值。

[1] 王梦颖.深水半潜式钻井平台总体与压载系统初步研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2011.

[2] 刘昊,何国雄,李鹏,等.半潜生产平台在南海海域的应用[J].船海工程,2015(5):141-144.

[3] 童波,金强.基于南海环境条件的半潜式钻井平台设计环境参数分析[J].船舶,2011(2):8-14.

[4] 谭家翔.海上油气浮式生产装置[M].北京：石油工业出版社，2014.

[5] 王世圣,谢彬,李新仲.在南海环境条件下深水典型TLP的运动响应分析[J].中国造船,2011(增刊1):94-101.

[6] 严明,田冠楠,杨凯东,等.恶劣海况下海洋石油116内转塔式FPSO装配载优化[J].船海工程,2015(4):88-92.

[7] 严明,李德斌,田冠楠.海洋石油112冬季海况单点系统受力分析[J].船海工程,2015(5):80-83,87.

[8] 李德斌,严明.渤海水下软刚臂式单点系泊系统现场监测预警技术研究与应用[J].船海工程,2015(5):43-46,51.

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

工信部项目(工信部联装[2014]509号)

刘昊(1988—)，男，硕士，助理工程师

U652.5

A

1671-7953(2016)05-0086-05

修回日期：2016-08-10

研究方向:海洋结构物水动力性能

E-mail:liuhao22@cnooc.com.cn