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第4章 灾害性海

海浪时而美丽,时而凶险,威胁着航船。

有海难记录的近200年来,全球有100多万艘大中型船舶被巨浪打入海中。别外,近海石油钻井平台也常遭遇海浪袭击,据报道,巨浪已吞没了世界上60余座石油钻井平台。

总之,海浪也是一种可怕的海洋灾害。

海浪是指由风产生的海面波动,其周期为0.15~25秒,波长为几十厘米至几百米,波高一般为几厘米至20米,在罕见情况下波高可达30米。

“无风不起浪”和“无风三尺浪”哪个对“无风不起浪”和“无风三尺浪”的说法都没有错,事实海上有风没风都会出现波浪。通常所说的海浪,是指海洋中由风产生的波浪。包括风浪、涌浪和近岸波。无风的海面也会出现涌浪和近岸波,这大概就是人们所说“无风三尺浪”的证据,但实际上它们是由别处的风引起的海浪传播来的。广义上的海浪,还包括天体引力、海底地震、火山爆发、塌陷滑坡、大气压力变化和海水密度分布不均等外力和内力作用下,形成的海啸、风暴潮和海洋内波等。它们都会引起海水的巨大波动,这是真正意义上的海上无风也起浪。

所谓灾害性海浪是指在海上引起灾害的海浪。它的产生是多方面因素综合作用的结果,如台风、温带气旋、寒潮。当然,这里我们所说的灾害性海浪是指海上波高达6米以上的海浪。之所以这样定义是因为通常情况下,6米以上波高的海浪对航行在世界各大洋的绝大多数船只已构成威胁,它不仅能掀翻船只,摧毁海洋工程和海岸工程,同时还给航海、海上施工、海上军事活动、渔业捕捞带来灾难,因此,想要将这种灾害程度减小到最低应该正确、及时地预报这种海浪。

当然,关于灾害性海浪的具体定义还没有统一的说法。之上提到的“海上波高达6米以上的海浪”只是相对于当今世界科学技术水平和人们在海上与大自然抗争能力而言的相对定义。当然,灾害性海浪的确切定义需要根据海上不同级别的船只和设施来给出不同的定义。

例如,虽然一些海浪只有2.5~3米,但是,它却对没有机械动力仍借助于风力的帆船和小马力的机帆船、游艇等小型船只已构成威胁。

所以,对于这些船只而言,这种波浪是属于灾害性波浪。

而4米以上的巨浪会对千吨以上和万吨以下、中远程运输作业船只构成威胁。所以,对于这些船只来说,4米以上的海浪称为灾害性海浪。

随着社会经济的不断发展和科学水平的提高,人们也提高了与大自然的抗争能力。9米以上的海浪会对20万~60万吨的巨轮产生威台风会引起灾害性海浪胁,所以,对于这些巨轮,9米以上的海浪为灾害性海浪。

因此,在发布海浪预报和警报的时候,除了考虑海上一般和普遍情况外,还需要具体问题具体分析,要根据不同任务、不同船只和不同海上设施进行特殊保证,只有这样,才能把损失降到最低。

一旦遭遇灾害性海浪,船舶就会在海上横摇、纵摇和垂直运动。

如果发生横摇,在船舶自由摇摆周期与波浪周期相近的时候,共振现象就会出现,如果情况严重的话,船舶就会倾覆。而剧烈的纵摇会使螺旋桨露出水面,最终导致机器工作不正常而引起失控。如果海浪波长与船长差不多,那么会发生由于船舶的自重能使万吨巨轮拦腰折断的现象。而如果船舶出现垂直运动,最终可能会使其在浅水中航行的时候触底碰礁,发生危险。另外,如果灾害性海浪到了近海和岸边,必然严重威胁着沿海人民的生命财产安全。

海浪包括风浪、涌浪和近岸浪3种。

(1)风。

在风的直接作用下的产生的水面波动。风浪波面粗糙,风浪大时波峰附近有浪花和大片泡沫,波峰线短。

决定风浪高度的基本因素有3个:一是风速;二是风在下风方向上作用于水面的距离,简称风区;

三是刮风的持续时间,即风时。一般来说,风越大浪也越高;在一定的风速条件下,风区距离越长,风浪就越高;风时越长,风浪也就越高。

但是,风浪随风区距离的增大和风时的增加而增大是有一定限度的。

在一定的风速条件下具有一定的风区距离和一定的持续时间,增强风浪因素的作用与阻碍风浪发展因素的作用达到基本平衡后。风浪高度也就不再增加了,也就是说,在一定的风速条件下风浪的发展是有限度的。

在大洋海域,波浪的分布与海洋上风的区域分布具有相似的特征,这是由波浪与风的关系所决定的,风大则浪高。在近岸海域,当盛行风自大陆吹向海洋,或受地形阻挡的海湾和内海,由于风区距离短,波浪远较大洋上的小,例如浙江北部渔民有“东风魔儿西风佛”的谚语,因为东风风区较大,西风风区较小,两者引起的浪不一样。在浅水区,由于海底摩擦的作用,风浪也较小。

(2)涌。

风停后或风速风向突变区域内尚存的波浪和传出风区的波浪。具有较规则的外形,排列整齐,波面较平滑,波峰线长,一般涌浪周期较风浪长,涌浪周期越长,传播得就越快、越远,由于长周期的涌浪传播速度比台风、温带气旋等天气系统移动快,因此涌浪往往能成为一种预警信号。

(3)近岸。

由外海的风浪或涌浪传到海岸附近,受地形作用而改变波动性质的海浪。随着海水变浅和波动遇障碍物,会引起波动折射、绕射和反射等,使波高发生变化,近岸浪的波峰前侧陡,后侧平,直至倒卷破碎。大多数情况下风浪和涌浪并存,两者叠加而成的海浪称为混合浪。

灾害性海浪的天气形势包括以下几方面:

1.台风天。

台风的范围一般有近千千米,风力强劲,能引发很大的波浪。由于台风中风向是旋转的,它造成的波浪由台风区向四方扩散到范围广大的海域。台风内风浪最大区域位于风向与台风移动方向一致的区域,即台风移动方向的右半部分,该区域风速大、风时长。波浪最小的区域是风向与台风移动方向相反的区域,因其区域风速相对较小、风时较短。在台风中心,虽然风力较小,但由于台风区中波浪都向中心汇集,波浪很大,且出现波陡很大的三角浪。在远离台风区的海上有规则、整齐的涌浪。

7~10月的台风季节,占全年总数的73%,其中仅8月便占全年总数的21%,而1~6月仅占全年总数的16%。强冷空气天气强冷空气天气过程的风场特点是风向一般为北-西北,风区不断的随冷锋南移而从北向南扩展。由于这种风在各海区洋面上吹的大多是离岸风,所以波浪在海洋北部生成,不断向南传播,在传播过程中成长变大,因而造成西北小、东南大的分布。并且这种风的风力风向比较稳定,波浪的大小分布在风吹刮相当时间后即进入稳定状态,离海洋的西北岸愈远,波浪愈大。在冷锋过后数小时内,波浪即达到最大,即在地面锋线后300千米左右海面波浪最大。在北纬35°以北海区,冷锋速度通常大于涌浪波速,故锋前一般没有涌浪,但到了北纬35°以南海面后,冷锋速度减慢,锋前一般都出现涌浪。

寒潮浪主要发生在冬半年。11月至翌年2月的发生次数占全年总数的84%,其中仅12月便占全年总数的25%,夏季的6~8月则没有发生,春、秋季仅占全年总数的16%。

3.温带气旋天。

温带气旋的风场特点是在气旋中有三部分不同风向而都在移动着的风区,在冷锋后为偏北风,风区向东移动方向与风向垂直,但同时风区也向南扩展移动;暖区是偏南风,风区移动方向与风向成30°~60°;暖锋前偏东风区,风区移动方风向与风向成120°~150°角度。通常冷锋后偏北风力最强、风时最长、风区扩展方向与波向相同,故波浪最大,低压区中的最大波高亦出现于冷锋后附近海面。暖区中偏南风次之,风浪较大;暖锋前偏东风的风时最短、台风风浪温带气旋云图风力较弱、风浪最小。低压中心的附近海区波浪并不是很高,往往在中心经过后数小时至十多小时后波浪才达到最大值。因此实际上,海上经常出现气旋与冷空气共同影响的天气形势。

影响中国海及邻海的主要气旋路径有3类:

①黄河气旋:气旋从我国大陆移入渤海或黄海北部。

②江淮气旋:气旋从我国大陆移入黄海南部。

③东海气旋:气旋从我国大陆移入东海。这三类气旋东移入海后经常经历爆发性发展过程,它们特别多地发生在进一步东移至日本海以后,往往造成灾害性的波浪。

气旋浪主要发生在10月至翌年3月的冬半年,占全年总数的77%,而4~9月的夏半年发生次数仅占全年总数的23%。

海上自然破坏力的90%来自海浪,仅10%的破坏力来自风,海上常说的“避风”,实际上是“避浪”。

4级风时,波浪的压强是风压的10倍,当风力为11~12级时,波浪的压强更是惊人,巨大的波浪可使船舶倾覆,甚至把万吨轮折成两段。

据统计,海上巨浪造成的海难占世界海难的70%左右。由强烈大气扰动如热带气旋(台风或称飓风)、温带气旋和强冷空气大风引起的海浪,在海上常能掀翻船舶、摧毁海上工程和海岸工程,给航海、海上施工、海上军事活动、渔业捕捞等带来灾害。因此,海浪灾害是最严重的海洋灾害之一,也是发展海洋经济的最大障碍。有史以来,地球上差不多有100多万艘船舶沉没于惊涛骇浪之中。

1894年的一天,美国西海岸,狂风大作,惊涛击岸,坐落在哥伦比亚入海口灯塔站的工作房被数十千克重的大块石头砸塌。当时守护人员惊慌失措,又十分纳闷:灯塔附近平时没有这样的石块,这里人烟稀少,更何况将这么大的石块抛向40多米的高空,谁能有这么大的力量呢?经专家鉴定,终于找到了破坏者——海浪!其实,海浪的恶作剧时有发生。法国的契波格海港,一块3.5吨重的构件,被海浪像掷铅球一样扔过6米高的围墙。

在荷兰首都阿姆斯特丹防波堤下,一块20吨的混凝土块,被海浪从海底举到7米高的防波堤上。在苏格兰的威克,一个巨浪竟将重约1370吨的庞然大物移动至15米以外。

西班牙的巴里布市海边,一块重约1700吨的岩石被海浪翻了个身。斯里兰卡海岸60米高的灯塔曾被海浪击碎。海面上100米的欧洲设德兰岛北岸灯塔的玻璃多次被海浪击碎。

1994年9月27日,在波罗的海航行的“爱沙尼亚”号渡轮,遭遇巨浪袭击而沉没。这艘渡轮为1.5万吨,当时正从爱沙尼亚的塔林,驶往瑞典的斯德哥尔摩,满载旅客1049名。当渡轮驶出港口后不久,海面上就狂风大作,6米多高的大浪接连向渡轮扑来,剧烈地摇摆和颠簸,使大多数乘客感到不适。到午夜时分,前舱门突然被大浪撞开,汹涌的海水立即扑向底舱的停车库,船的左舷急剧倾斜,咆哮的巨浪迅速扑上甲板,一声巨响之后,巨大的船烟囱便倒在水面上,在很短的时间内,渡轮便沉入80米深的波罗的海中。从发生隐情到沉船只有15分钟,周围船舶接到唯一的报警信号,是在0点24分。渡轮沉没后,临近的船舶和近岸的直升机,先后赶到现场营救。由于夜晚多数乘客已入睡,毫无防备,只有少数人穿了救生衣,坐到救生筏上,也都因长时间浸泡在10℃的冷水中,受尽寒冷磨难,最终得以幸存的仅有220人,800多人遇难,其中大部分是瑞典人。这是第二次世界大战以来,欧洲发生的最大一次海难,损失特别巨大,仅对伤亡人员的赔偿金就超过1亿美元。

1952年12月16日,一艘美国万吨商船,在意大利西部海面,由于海浪的波长接近船的长夕阳中的灯塔渡轮度,船的头尾恰好架在相邻的两个波峰上,中心部位被悬空在波谷里,龙骨受不了船体重量,加之巨浪撞击,船体被截成两段而沉没。

海浪不仅能对航船造成危害,对稳如磐石的海上钻井平台也会形成威胁。近20年来,遭到狂风巨浪袭击而翻沉的平台事故屡有发生,全世界因巨浪沉没的石油平台已超过60座。据统计,1955~1982年的28年中,由狂风巨浪在全球范围内翻沉的石油钻井平台有36座。

1980年的阿兰(Allen)飓风,同时摧毁了墨西哥湾里的4座石油钻井平台,遇难者达120多人。1983年10月6日,美国ACT石油公司的“爪哇海”号钻井船台受到波高达8~15米的8316号台风浪袭击在南海沉没,船上81名中外人员全部遇难。

1989年11月3日,“盖伊”台风在泰国南部暹罗湾横行2天,狂风巨浪使500多人失踪,150多艘船只沉没,美国的“海浪峰”号钻井平台翻沉,84人被淹死。1991年8月15日,美国ACT石油公司大型铺管船“DB29”号,在躲避9111号台风的航行中被台风浪冲击为两段后沉没,船上人员全部落水,经12架飞机,14艘救捞船32小时的奋力抢救,救起189人,死亡14人,失踪6人。

1968~2008年我国巨浪灾害共出现70次,沉船52063艘、死亡(含失踪)13475人,造成直接经济损失233.5亿元突如其来的“疯狗浪”。

对“疯狗浪”这个词,人们可能感到陌生,它是怎么一回事呢?

近几年来,中国台湾媒介多有报道关于在台湾东北部海岸戏水、垂钓或游览时,有人被突如其来的大浪卷入海中的悲剧发生。即便水性强的渔民在捕捞作业时,遇上这种情况也无法幸免于难。由于此种大浪非常危险,因此,当地民众称之为疯。

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