海洋灾害（共9篇）
海洋灾害 篇1
1 引言
党的十八大提出“海洋强国”战略,海洋强国是指在开发海洋、利用海洋、保护海洋、管控海洋等方面拥有强大综合实力的国家。当前我国经济已经发展成高度依赖海洋的外向型经济,海洋经济的可持续增长是建设海洋强国的强大动力。与此同时,我国受海洋灾害威胁较为严重,其与海洋经济之间的作用关系和影响机理值得深入研究。现有研究大多是将海洋灾害或海洋经济进行独立探讨,本研究拟在系统梳理海洋灾害研究进展的基础上,综述海洋灾害与海洋经济影响关系的研究现状,并分析今后研究方向。
2 海洋灾害的研究进展
海洋灾害是指由于海洋变异而在海洋或海岸造成的灾害[1]。从广义上讲,海洋灾害泛指一切源于海洋且有碍于社会经济系统可持续发展的因素;从狭义上讲,依据形成因素,海洋灾害可分为海洋自然灾害和海洋人为灾害。
2.1 研究目的决定海洋灾害的分类方法
按照灾害给人类造成影响的快慢程度,海洋灾害可分为突发性海洋灾害和缓发性海洋灾害。根据“我国近海海洋综合调查与评价”专项《海洋灾害调查技术规程》中的分类方法,海洋灾害可分为海洋环境灾害、海洋地质灾害、海洋生态灾害和其他灾害,其中海洋环境灾害主要包括风暴潮、海浪和海冰等,海洋地质灾害主要包括海洋地震和次生灾害、海岸侵蚀、海水入侵和土壤盐渍化、海平面变化等,海洋生态灾害主要包括赤潮、绿潮和溢油等。
不同的分类方法可将海洋灾害分成多种类别,研究者可根据研究需要从某种角度进行分类。由于海洋灾害种类较多、差异较大,对海洋灾害的研究不能停留在主观判断,而应具体深入分析其产生原因、自身特征、发生规律等[2],这也是现有研究中涉及特定类别海洋灾害的文献较多的原因。由于风暴潮和赤潮发生较为频繁、对海洋经济和人类生活影响较大以及数据可获得性较高,已有文献中对风暴潮研究最多、赤潮次之,而对其他种类海洋灾害研究较少;其中对风暴潮的研究主要从损失评估[3,4]、损失最小化[5]、风险评估与预报[6,7]等方面展开,对赤潮的研究主要集中在赤潮灾害的发生规律与演变趋势[8,9]和赤潮研究的现状与进展[10,11]等方面。
2.2 研究内容涉及海洋灾害的不同层面
综合来看,对海洋灾害的研究主要涉及海洋灾害的综合应急管理[12]、损失评估[13]、预测[14]和预报[15]、预警[16,17]和模拟系统[18]、风险评价[19,20]和保险模式等方面[21,22],如赵璟[23]探讨政府公共关系在我国海洋灾害应急管理中的应用,高梦梦[24]梳理改革开放以来我国海洋灾害的主要应对主体,王利国[25]研究我国海洋灾害应急管理的主要政策。还有一些学者从不同时期、不同角度对海洋灾害展开研究,如闵祥鹏[26]、刘振伟[27]和孙翰[28]分别研究隋唐五代和民国时期的海洋灾害特征、预防与应对策略,冯有良[29]探讨海洋灾害影响下我国近海海洋资源开发的测度与管理,张庆红[30]采用主成分分析方法确立海洋地质灾害决策系统的相关指标并建立相关评价模型。
2.3 现有研究的侧重与不足
按照事物的发展变化规律,海洋灾害研究大致可分为孕育、演化、发生及传播规律研究,影响、评定、补偿及风险评价研究,预测、预报、防止及应急管理研究等。理工科学者对海洋灾害的孕育、演化、发生及传播规律研究较多,而经济管理学者大多侧重于对后二者的研究。
海洋灾害的影响、评定、补偿及风险评价方面的已有研究表现出研究角度和研究方法多样化的特点,其中研究方法主要有模糊测定[31]、因子分析法[32]、灰色-周期组合外延模型[33]、层次分析法[34]等,研究角度涉及海洋灾害损失评估与测定的最多。
海洋灾害的孕育、演化、发生及传播规律研究属于对海洋灾害自身属性的研究,更多涉及海洋灾害这一事物发展变化的内部系统规律与机制,目前关于此类研究的文献资料较少,研究有待加强。相对于海洋环境灾害、海洋生态灾害和其他海洋灾害而言,国内学者关于此类研究主要集中在海洋地质灾害上,金仙梅[35]通过对黄河三角洲区域的物理结构和化学元素特征等相关因素的分析,剖析该区域的沉积地层结构,系统总结该区域海洋地质灾害类型、分布规律和结构成因;马胜中[36]通过了解北部湾广西近海岸海底的工程地质条件和潜在灾害地质因素,采用浅层地球物理方法对近岸海域的活动断层进行探测,分析各种海洋地质灾害类型的划分、分布、成因和危害。
3 海洋灾害与海洋经济影响关系的研究进展
我国是一个海洋大国,拥有渤海、黄海、东海和南海四大海域,海岸带纵跨热带、亚热带和温带;海洋资源种类繁多,可开发利用的潜力很大,其中四大海域有海洋生物超过3 000种,可捕捞、养殖的鱼类约有1 700种,经济价值较大的有150余种[37]。优越的海洋资源环境是沿海地区海洋经济发展的有力引擎,2014年全国海洋生产总值59 936亿元,同比增长7.7%,海洋生产总值占国内生产总值的9.4%[38],海洋经济的增长是国民经济发展的重要动力。广阔的海域面积和丰富的海洋资源在为我国带来经济发展的同时,也使我国沿海地区面临遭受海洋灾害侵袭的巨大风险,往往损失惨重。因此,蓬勃发展的海洋经济与频繁发生的海洋灾害之间的相互作用关系值得关注。
目前国内关于海洋灾害与海洋经济相互影响关系的研究相对较少,从已有研究来看,经济学视角的海洋灾害研究已经开始受到部分学者的关注。赵领娣等[39]撰写的《海洋灾害及海洋收入的经济学研究》一书是以经济学视角研究海洋灾害的重要著作,冯士筰[40]认为该书是海洋灾害与劳动经济学交叉的新探索、是一部难得的专著;赵领娣等[41]将海洋灾害预防视作一种产品,对其供求进行分析,提出增加渔民收入的对策;杨黎静等[42]阐述海洋灾害外部不经济性产生的原因,认为明确海洋资源产权、实施政府税收和津贴、构建海洋环境保险制度等是将海洋灾害外部性内部化的重要对策;杨林等[43]在测度我国1996—2012年海洋经济发展综合指数的基础上,采用VAR模型的广义脉冲响应函数分析方法,分析海洋灾害与海洋经济发展综合指数的相互影响机理及其在时序维度上的动态特征,认为海洋灾害与海洋经济发展存在相互影响、总体上海洋灾害对海洋经济发展的影响呈现负效应;赵昕等[44]对广东、福建、海南、浙江和山东5个省的风暴潮灾害损失与经济增长的关系分别进行耦合分析,指出二者之间存在相互影响关系、不同地区之间存在区域差异。
4 海洋灾害与海洋经济影响关系的研究展望
现阶段我国海洋灾害与海洋经济问题研究的基础理论支撑和定量化研究都很不完善,结合灾害经济学的研究[45,46,47],以海洋作为研究对象,研究海洋灾害经济问题意义重大。研究角度可侧重于海洋灾害与海洋宏观经济(包括短期经济和长期经济)、海洋灾害与海洋微观经济以及构建海洋灾害经济数理模型等,具体研究内容可从海洋灾害与海洋经济相互关系的计量检验、海洋灾害对海洋经济系统影响的实证检验、海洋灾害经济的影响模型等方面展开。
4.1 海洋灾害与海洋宏观经济
4.1.1 海洋灾害与海洋短期经济
海洋灾害发生后,受灾地区和周边地区的生产和经营活动会受到一定程度的影响,尤其是与海洋有关的生产经营活动,因此海洋灾害与海洋短期经济之间的关系值得关注。一方面,海洋灾害发生后的重建工作会使受灾地区和周边地区的海洋生产经营活动逐渐恢复,海洋经济产量也会相应提高;另一方面,受灾地区外的相关产品会流向受灾地区,从而影响受灾地区相关替代品和互补品的供给与需求。一般情况下,海洋灾害与海洋短期经济的关系影响体现在海洋灾害发生后的应急响应和恢复重建阶段。
4.1.2 海洋灾害与海洋长期经济
海洋灾害与海洋经济对立统一。在海洋经济发展的同时海洋灾害也在发展,从总体来看,海洋灾害对海洋长期经济发展存在破坏性,但海洋灾害与海洋长期经济并不一定表现为负相关。目前此类研究侧重于海洋灾害损失与海洋宏观经济变量之间的关系探讨,海洋灾害可能影响的海洋宏观经济变量,包括海洋生产总值、海洋活动投资水平、海洋产品价格水平、海洋相关产业就业率等。因此,可以通过选择海洋灾害与某些宏观经济变量之间的关系进行研究,并通过不同的理论假设来考察海洋灾害对海洋长期经济的影响。
4.2 海洋灾害与海洋微观经济
海洋灾害对海洋经济系统的微观单位也会产生影响。海洋灾害一旦发生,直接受灾的是与海洋经济相关的利益组织,如企业、家庭和社会公共组织等微观单位。此类研究可通过多部门投入产出分析、一般均衡分析、系统动力学、社会核算矩阵等方法揭示与海洋经济相关的微观行为主体,并将其作为海洋灾害经济研究的基础。
4.3 海洋灾害经济数理模型
海洋灾害经济数理模型主要用于估算海洋灾害的经济损失、海洋灾害影响下的海洋经济极值、灾后经济恢复的约束条件等。海洋灾害的直接后果就是各种损失,对于海洋经济损失的评估一直是专家学者重点关注的研究领域,而合理界定和剖析海洋灾害损失的概念和层次是海洋经济损失评估和海洋灾害经济数理模型构建的基础。
海洋灾害是灾害现象的一种,具有突发性、非线性和不确定性,其成本和收益的承担主体具有不对称性(显著的外部性)。解决海洋灾害显著的外部性问题也是未来重要的研究方向,海洋防灾减灾是需要兼顾公平和效率的政治经济选择过程。
摘要：文章在系统梳理海洋灾害研究进展的基础上,综述海洋灾害与海洋经济影响关系研究现状,并分析今后研究方向。现有研究大多将海洋灾害或海洋经济进行独立探讨,基础理论支撑与定量化研究都很不完善;结合灾害经济学的研究,以海洋作为研究对象,研究海洋灾害经济问题意义重大;研究角度可侧重于海洋灾害与海洋宏观经济(包括短期经济和长期经济)、海洋灾害与海洋微观经济以及构建海洋灾害经济数理模型等,具体研究内容可从海洋灾害与海洋经济相互关系的计量检验、海洋灾害对海洋经济系统影响的实证检验、海洋灾害经济的影响模型等方面展开。
关键词：海洋灾害,海洋经济,灾害经济学
海洋灾害 篇2
海洋灾害领域本体研究及应用
随着海洋信息化的推广和应用,大量海洋灾害历史数据被积累下来,形成分布式海洋灾害数据集.但是,这些数据集具有较大的异构性,导致共享和交互凼难.本文研究建立海洋灾害领域本体,形成海洋灾害信息在领域问的共同理解,并在本体指导下,构建海洋火害数据库.最后,开发了基于本体的海洋灾害WebGIS查询系统.
作 者：朱国琴 石少华 许啸春 陈钊 作者单位：国家海洋局东海预报中心,上海市,81刊 名：海洋信息英文刊名：MARINE INFORMATION年，卷(期)：“”(2)分类号：P2关键词：海洋灾害 本体 WebGIS
我国海洋灾害的风险预测研究 篇3
中国是一个发展中的沿海国家, 毫无疑问, 海洋对中国的发展也将起到越来越重要的作用。在总面积占全国陆地面积的13%的土地上, 人口却占全国的40%, 国民生产总值 (GDP) 更高, 占全国的60%, 素有“黄金海岸”之誉称。然而, 近几十年来, 各类海洋灾害 (如风暴潮、赤潮、海岸侵蚀等) 已造成我国沿海地区严重的经济损失和人员伤亡。20世纪80年代因海洋灾害造成交通运输和海上生产活动、沿岸工程设施、城镇和盐田等经济损失巨大, 每年经济损失多达10多亿至数十亿元;自90年代以来海洋灾害造成的直接经济损失年均超过100亿元[1];据2008年中国海洋灾害公报统计, 自1990—2008年海洋灾害造成的直接经济损失为2 478亿元, 死亡人口 (含失踪) 达5 904人 (图1和图2) 。
从图1可以看出, 自20世纪90年代以来, 在1996年前后, 海洋灾害造成的直接经济损失最为严重, 最高多达308亿元 (图1中的1997年) ;而后在2006年前后, 海洋灾害造成的直接经济损失更为严重, 最高达332亿元 (如图1中的2005年) 。
另外, 从图2可以看出, 我国海洋灾害造成的人员伤亡 (含失踪) 的人口数出现在1994年, 高达1 248人, 而后人口伤亡数总体上呈现减少的趋势, 但是近年来海洋灾害造成的人员伤亡数仍然较高, 与现阶段我国提出的“以人为本, 实现和谐社会发展”的目标相违背。
由以上海洋灾害造成的经济损失与人员伤亡的数据表明, 我国沿海区域已成为海洋灾害影响的高危险和高风险区域, 并且其威胁程度呈现明显的上升趋势。因此, 海洋灾害已成为我国海洋经济和沿海社会可持续与稳定发展的重要制约因素。失败的经验告诉我们, 对待自然灾害最行之有效的方法是在土地利用的规划阶段就必须考虑到自然灾害这一问题[2]。
2 海洋灾害的基本特征
2.1 自然属性与社会属性
根据自然灾害定义分析, 自然灾害既是一种自然现象, 又是一种社会经济现象, 因此它既具有自然属性, 又具有社会经济属性。自然属性是指围绕自然灾害的动力过程表现出的各种自然特征, 是自然作用下的产物, 可用自然灾害的规模、强度、频次以及灾害活动的孕育条件、变化规律等来刻画;社会经济属性主要是指与成灾过程密切相关的人类社会经济特征, 如人口、财产、工程建设活动、资源开发和防灾能力等。因此自然灾害是自然动力活动与人类社会经济活动相互作用的结果, 二者是一个统一的整体。海洋灾害是自然灾害的一个分支, 因此, 海洋灾害同样也具有以上的基本特征。
2.2 开放性与动态性
海洋灾害系统是一个“人、自然与社会”的复杂系统, 这一系统不断地与其环境发生着物质能量和信息的交换, 充分体现了这一系统的开放性。一方面, 海洋灾害的形成, 需要一定的条件;另一方面, 由于海洋灾害的发生, 又对其外部环境系统产生影响, 甚至产生或引起其他灾害。
海洋灾害风险处于动态之中, 其大小随时间延续而变化。纵观人类的发展历史, 一方面人类不断进步, 生产力水平不断提高, 灾害造成的绝对损失在增加, 但相应的防灾减灾能力也在增加;另一方面, 人口的增长迫使人类不断向自然条件原本不适于居住的区域拓展生存空间, 改造和征服自然的范围越来越大。就海洋灾害来说, 60%都是人类工程—经济活动诱发的, 从而增加了人在海洋灾害面前的暴露性, 导致历史海洋灾害风险没有得到有效地解决, 而潜在的海洋灾害风险却在逐年增加[1]。
2.3 不确定性与可预测性
不确定性包括海洋灾害现象发生的不确定性、资产分布的不确定性及防灾措施运用的不确定性等多方面, 其中又以海洋灾害发生的不确定性为主[3]。海洋灾害这种不确定性反映着海洋灾害风险的存在, 因此海洋灾害风险评价是不确定意义上的估计[4]。
可预测性是指海洋灾害发生发展的过程具有规律性。如海洋灾害等级—频率分布符合某些概率曲线规律, 发生概率可以预测;承灾体价值及易损性可以预测;海洋灾害对承灾体的损害程度可以预测, 从而可以综合确定海洋灾害的风险。当然, 海洋灾害风险的可以预测主要是指经济风险, 海洋灾害的非经济风险大多是难以预测的[5]。
2.4 风险的不可避免性与空间差异性
自然灾害作为一种自然现象, 从地球诞生那一刻起就也没有停止间断过, 只是随着社会经济的发展, 这种自然现象给人类的生存发展带来的危害不可忽视, 人类才将其看成一种不可不防不可不治的灾害[6]。从哲学的角度讲, 完全杜绝滑坡海洋不发生是不可能的, 海洋灾害引起的风险将永远存在。
海洋灾害风险具有空间差异性, 具体表现在两个方面:一是不同地区面临不同类型的、不同强度的海洋灾害威胁;二是不同地区财产密度和易损性差异也很大, 即使同样强度的海洋灾害出现在不同地区, 造成的灾情也会有很大的不同。
3 海洋灾害的风险预测研究现状
3.1 国外海洋灾害风险研究现状
近20年来, 国内外众多的关于海洋灾害的学术会议相继召开, 会议主题大体都围绕如何减轻海洋灾害和预防海洋灾害等方面展开。较全面、系统地研究自然灾害始于1987年联合国发起“国际减灾十年行动”;1999年联合国将减灾行动计划由原来的国际减灾10年计划调整为联合国国际减灾战略计划 (ISDR) , 重视降低人类社会系统对灾害的脆弱性, 建立安全世界;2001年由奥地利应用系统分析研究所 (IIASA) 与日本京都大学防灾所 (DPRI) 联合提出了综合灾害风险管理 (IDRMI ) , 并发起了IIASA-DPRI综合灾害风险管理论坛;在布鲁塞尔2001年召开的世界风险大会使人们明确了没有纯粹意义上的安全, 只可能“接受一定风险水平条件下的区域可持续发展”。2005年日本神户世界减灾大会则更加强调了运用综合手段进行灾害风险的管理, 有效提高社区的综合减灾能力, 并实现与灾害风险共存的可持续发展模式。由此看来, 综合灾害风险管理已经成为当前及未来20年世界综合减灾与可持续发展领域的核心问题[7]。期间, 国外一些专家与学者围绕国际自然灾害的会议精神, 对海洋灾害类型、形成机制和防治措施等领域也进行了深入细致的分析研究[8,9,10,11]。
3.2 国内海洋灾害风险研究现状
对于海洋灾害, 我国政府及专家学者在借鉴一些海洋灾害多发国家, 如美国[12]、韩国[13]、加拿大[14]、荷兰[15]以及日本等经验的同时, 也开展了海洋灾害调查、成因机理及防治研究, 如王圣洁[16]、张绪良[17]及赵领娣[18]等对海洋灾害的基本特征及防治的研究, 期间还有其他学者与专家通过不懈的努力, 也已取得了可喜的成就, 为海洋灾害的防治与管理作出了重大贡献[19,20,21,22,23,24]。但我们必须清楚地认识到, 海洋灾害作为灾害研究毕竟只走过20余年的历程, 其调查手段、评价方法及其工程防灾减灾决策理论方法与发达国家相比, 还存在一定的差距。1998年5月7—9日在北京举行的第三届全国减轻自然灾害学术研讨会, 与会专家和代表们介绍了我国海洋灾害的现状、发展趋势及其对沿海地区社会经济发展的影响, 研讨了在减轻海洋灾害方面所取得的经验与减灾体制;2008年1月河北省向当地政府提交了我国首份海洋灾害风险评估区划图;2008年11月在贵阳市召开的全国海岸带开发与管理学术研讨会, 与会代表介绍了当前海岸带开发和利用的现状, 重点对海岸带的保护与管理提出了许多宝贵意见。如海洋灾害风险评价指标体系、风险管理系统还很不成熟;再如海洋灾害动力作用于人类社会财富时的破坏损失类型及其损失程度研究尤其薄弱, 也很少有专家或学者开展此类工程室内实验研究, 目前很多时候主要根据专家经验或统计方法获取。另外, 前人对海洋灾害的研究多局限于现象的调查与描述, 而对于海洋灾害进行系统地研究则较少, 基于GIS的海洋灾害风险区划和风险评估方法理论基本属于空白[25,26,27,28,29]。
4 海洋灾害风险管理与研究趋势
4.1 海洋灾害风险管理
当前, 我国防范海洋灾害已有多种多样的办法和具体措施。在严峻海洋灾害面前, 中国政府对海洋灾害防灾与减灾工程十分重视, 较早开展了海洋灾害调查、监测和预警预报。最早可以追溯到1965年国家海洋局成立, 大批的专家与学者开始投入该领域的研究工作, 防灾减灾工程取得显著成效, 研究内容日益丰富。如, 一系列的工程措施或非工程措施相继投入运行, 如天津、浙江、山东、辽宁及江苏等省 (市) 建立防潮堤和海挡等工程措施来有效保护其城市、重要工业和农田土地;同时, 也采取非工程措施, 如建立监测网、预警预报系统等预报灾害发生的时间和空间, 以减少或避免人员伤亡和财产损失。
但是, 无数次海洋灾害失败的经验告诉我们, 对待海洋灾害最行之有效的方法就是在土地资源开发利用规划阶段就考虑到海洋灾害这一问题[2]。因此, 要解决海洋灾害在减灾中面临的问题, 就必须清楚地认识到海洋灾害是由海岸带与整个海域的自然地理环境形成的孕灾环境、海洋致灾因子、近海海域及海岸带土地资源利用与社会经济系统共同组成的复杂系统。同时, 《国家综合减灾“十一五”规划》中明确指出:为提高国家综合减灾能力, 现阶段主要任务是加强自然灾害风险和信息管理能力建设, 对重点区域自然灾害风险进行评估, 编制灾害高风险区及重点区域灾害风险图, 以此为依据开展风险预测与管理工作。对此, 要求我们基于GIS的强大数据处理、空间分析、管理功能及可视化特点, 深入了解海岸带及近海海域海洋灾害形成机理及人类活动对海洋灾害的驱动机制与抑制机制, 编制海洋灾害风险区划图并建立风险管理体系, 对保障沿海区域的经济持续、快速、安全发展具有重大战略意义和现实意义。
4.2 海洋灾害研究趋势探讨
对于和谐社会的快速发展与国民经济的腾飞猛进, 海洋灾害对其的威胁与损失却是越来越不可忽视, 此时传统的以单个工程项目为研究或整治为目的方法和手段在减轻海洋灾害方面已经显得力不从心, 而区域性的、超前性的预测研究却迫在眉睫。值得欣慰的是, 从20世纪 80年代至今, GIS的应用已从数据管理、多源数据数字化输入和绘图输出, 到数字高程 (DEM) 或数字地形 (DTM) 的使用、GIS结合灾害评价模型的扩展分析、GIS与决策支持系统 (DSS) 的集成技术的应用, GIS已逐步发展成熟并深入应用[29]。因此, 基于GIS的沿海区域海洋灾害风险预测与管理的系统研究, 可在前人研究的基础上, 开展海洋灾害预测与风险管理, 实现社会经济建设与海洋环境和谐发展。同时以此为契机, 丰富完善海洋灾害风险评价理论与方法的研究深度和广度。
总之, 伴随着国际减灾10年活动的结束与国际减灾战略行动的开始, 中国关于海洋灾害的研究开始转移到海洋灾害与海岸带工程开发利用的综合管理, 并开始从高新技术的应用着手, 开展海洋灾害的非线性研究、海洋灾害的定量研究和多学科综合研究。呈现历史与现状描述向预测与规划发展、从定性分析向定量分析、从传统的调查统计和手工制图向GIS技术为核心的模型化评价与计算机制图发展的态势。
摘要：文章基于近20年来我国的海洋灾害数据分析对比, 得出我国沿海区域已成为海洋灾害影响的高危险和高风险区域, 并且其威胁程度呈现明显的上升趋势。在此基础上, 对海洋灾害的基本特征进行详细的分析, 认为其具有开放性与动态性和不确定性与可预测性等基本特征, 为海洋灾害的风险预测与管理提供了信心与希望。而后, 回顾国内外的风险预测研究历史, 总结前人已有的研究成果, 认为对待海洋灾害最行之有效的方法就是在海洋资源开发利用规划阶段就考虑到海洋灾害这一问题, 从风险管理与控制的角度, 编制海洋灾害风险区划图并建立风险管理体系, 对保障沿海区域的经济持续、快速、安全健康发展具有重大战略意义和现实意义。
海洋灾害心得体会小学600字 篇4
海里的鱼儿们闻讯，都急忙赶到鲸鱼的所在地，就连最著名的海豚医生也来了。
等这边还没医治完，那边又出了事。剑鱼说：“水母、虾和带鱼都快窒息了!”在一旁的鱼儿们大叫道：“这是怎么一回事?”巨型乌贼大王召集所有海洋动物，召开紧急会议。
过了一会儿，海里的动物们基本都到齐了。
巨型乌贼大王问道“：”这是怎么回事儿?谁能告诉我?”
这时，龙虾大声地说：“报告大王，这是因为人类过度捕捞我们，还特想吃鲸鱼大哥
的鱼翅，才搞得这次伤亡惨重的大捕捞。我们一定要阻止人类!”
“说得好!我们一定要阻止人类的不良行为!不能让海洋的灾难继续发生了!我们
要自由，我们要安全生活在我们自己的家园!”鱼儿们大喊道。
海洋灾害 篇5
1 海南岛主要海洋灾害的类型和特征
海洋灾害指海洋自然环境发生异常或激烈变化, 导致在海上或海岸带发生的严重危害社会、经济和生命财产的事件。影响海南岛沿岸的海洋灾害按其成因主要分为风暴潮、灾害性海浪、海啸、海岸侵蚀、海平面上升、赤潮、海水入侵及土壤盐渍化等。
1.1 风暴潮灾害
1.1.1 风暴潮概况
风暴潮是指由于强烈的大气扰动, 如强风或气压骤变所引发的海面异常升高的现象, 它如果与天文高潮位叠加, 将会使其影响岸段潮位暴涨, 甚至海水浸溢内陆, 酿成巨灾。
1948年9月27日, 4816号台风在广东徐闻登陆, 引发风暴潮致使海潮猛袭, 最高潮位3.28 m (国家85基面, 下同) 超警戒潮位1.35 m。海口溺死300多人, 淹没农田万余亩, 沉没渔船127艘, 沿海低洼村庄海水涌溢, 茅舍崩倒……田咸二年不可耕种[1]。据调查, 该场台风所引发的风暴潮高水位为海口有记录以来的最高水位。
2005年9月25日0518号强台风“达维”在万宁沿海登陆, 海口、文昌超警戒潮位, 风暴潮使海口市多处路段因海水倒灌造成路面积水, 美兰区演丰镇北港岛北港村千人被困孤岛, 地势较低的后溪村一带已被海水淹没, 最深浸水达60 cm。全省共有18个市县630.54万人受灾, 损毁船只673艘, 冲毁崩决海塘堤防及其他海洋工程66.314 km, 水产养殖损失8 782 hm2, 死亡25人, 直接经济损失116.47亿元, 其中, 全省海洋经济总损失11.190 382亿元[2]。
1117号强台风纳沙于2011年9月29日在海南文昌市翁田镇沿海登陆, 其引发的风暴潮造成海口、文昌超警戒潮位, 酿成潮灾, 海南省“三防”办统计资料显示, 1117号强风纳沙影响期间, 12个市县均遭受不同程度的灾害损失, 给海南造成直接经济损失58.137 1亿元。渔业直接经济总损失17.281 3亿元, 渔船沉没141艘, 损坏1 040艘。
1.1.2 风暴潮灾害特征
海南省风暴潮一般发生在夏、秋两季, 主要由热带气旋引发, 据1953—2009年资料统计, 海南岛沿岸增水不小于100 cm的次数有31次, 平均约每两年有1次, 其中发生在7—9月的次数占总数的81%;增水不小于150 cm的有12次, 增水不小于200 cm的次数有5次。在产生的风暴潮过程中, 超警戒潮位的共有36次, 平均每年0.6次, 集中在7—10月, 占总数的91%。从风暴潮发生的区域来看, 海南岛风暴潮出现的次数和强度以北部、东部为最, 南部次之, 西部最弱, 这种空间分布与热带气旋的移动路径和风场结构是一致的。海南岛北部海口到东北部文昌一带沿海是潮灾重发区, 其主要原因:一是影响海南岛北部的热带气旋较多, 二是由于此岸段内分布有海口湾、铺前湾和清澜湾3个海湾, 热带气旋偏北和偏东大风极易造成海水在湾内的堆积, 引发风暴潮。海南岛东部岸线较为平直, 不利于风暴增水, 南部三亚湾、亚龙湾等面向南海, 湾口开阔, 且从东部移来的热带气旋风场不利于增水, 再加上三亚市山地丘陵较多, 地势较高, 因此风暴潮影响较小;海南岛西部为风暴潮影响最弱的地区。这是因为绝大部分热带气旋在本岛东部登陆后, 移到西部沿岸时已经减弱, 同时风场结构也不利于西部沿岸的增水, 但西部潮差较大, 如风暴增水最大值恰逢天文潮高潮时, 将极易出现超过当地警戒潮位的高潮位而酿成潮灾。
1.2 灾害性海浪
1.2.1 海浪概况
海浪是发生在海洋中的一种海水波动现象。指波高4 m以上的海浪为灾害性海浪, 它给海上交通、海上养殖捕捞等活动带来灾害;近海和岸边, 大浪会冲摧毁沿岸设施, 当与风暴潮叠加时, 会造成船只损毁, 农作物受淹等灾害损失。
历史上海南省遭受的海浪灾害大多由热带气旋引发的巨浪造成, 7220号强台风“Pamala”于1972年11月8日11-12时在海南省文昌市一带沿海登陆, 造成51人死亡, 沉船184艘、损毁各类船只359艘;7314号强台风“Marge”于1973年9月14日4-5时在海南省琼海市一带沿海登陆, 造成海南省926人死亡, 沉坏渔船621艘, 运输船损坏28艘;9508号强热带风暴“Lois”于1995年8月28日10时左右在海南省万宁市一带沿海登陆, 致使大连水运公司一艘1.5万t货轮被巨浪冲击触礁搁浅, 船体破裂;仅万宁市乌场港大小渔船近百艘被打翻, 死亡11人;0801号台风“浣熊”台风经过海南省西沙群岛海域时, 在西沙北礁避风的3艘渔船全部被击沉, 船上作业渔民17名失踪;直接经济损失0.035亿元。
1.2.2 灾害性海浪特征
南海海区灾害性海浪产生的因素主要是热带气旋和冷空气, 一年之中, 冬季由冷空气影响产生的灾害性海浪发生的日数较多, 但夏季由热带气旋影响产生的灾害性海浪成酿成的灾害损失比较大。据统计, 海南省海区的灾害性海浪具有明显的季节性。冬季受冷空气影响, 易产生灾害性海浪, 通常由北向南逐渐传播, 影响海南省东北部、东部和南部海区;有时受冷空气和热带气旋配合影响, 灾害性海浪则发生在两系统影响的过渡区。夏季, 受热带气旋影响, 灾害性海浪时有发生。根据多年资料统计, 海南海区平均每年出现浪高大于4 m以上日数为76 d, 冬夏两季的灾害性海浪发生日数的比例约为2∶1。
1.3 海啸
1.3.1 海啸概况
海啸是由海底地震、火山爆发或海底塌陷、滑坡等所产生的具有超大波长和周期的大洋行波, 当其接近近岸浅水区时, 波速变小, 波幅陡涨, 浪高有时可达数十米, 骤然形成水墙, 瞬时侵入沿海陆地, 摧毁岸边房屋、建筑、堤防、人畜等, 造成巨大灾难。海啸主要由海底地震引起, 但并不是每次海底地震都能引起海啸, 只有约1/4能产生海啸, 尤其近岸海底地震产生海啸的可能性较大。
1605年7月13日, 海口7.5级地震, 引起了近海70多个村庄沉陷为海, 说明海南岛沿海存在地震海啸灾害的可能性[3]。1992年1月4日22时40分至5日19时43分, 海南省东方市板桥镇近海连续发生8次地震, 其中3.4~3.7级地震3个。三亚港出现异常现象, 涨潮速度达到10节以上, 榆林验潮站记录到的海啸波高为0.78 m, 三亚港也出现波高0.5~0.8 m的海啸波[4]。在海啸波的冲击下, 港内的船只碰撞、搁浅、拉断绳缆和锚链, 部分船只受损, 海南省的4个验潮站均记录到了这次海啸波。
1.3.2 海啸灾害特征
有学者认为中国近海海底地震伴生海啸的比例只有6%, 远低于25%的全球平均水平。20世纪80年代后期国家海洋预报中心经详细考证, 指出地震海啸仍是我国不容忽视的海洋灾害之一。从地理环境来看, 中国大陆架宽广而平缓, 对海啸传播的摩擦力强, 并且有从日本列岛到琉球群岛的岛弧保护, 不利于海啸的形成和传播。但南海水深平均在1 000 m, 具有发生海啸的水深条件。东海、南海, 尤其是台湾岛附近海域具备产生海啸的条件, 发生在菲律宾海、琉球海沟的地震海啸可能传播过来。根据国家海洋预报中心海啸风险区划, 海南岛北部、东部到南部为风暴潮三级风险区。
1.4 海岸侵蚀灾害
1.4.1 海岸侵蚀概况
海岸侵蚀是指在自然力 (包括风、浪、流、潮) 的作用下, 造成海岸线的后退和海滩的下蚀。引起海岸侵蚀的原因有两种:一是自然原因, 如海面上升或地面沉降、海洋动力作用增强等所导致的海岸侵蚀;二是人为原因, 如建造拦河坝、围垦滩涂、大量开采海沙、珊瑚礁, 滥伐红树林, 以及不适当的海岸工程设置等, 所引起海岸侵蚀。海岸侵蚀造成土地流失, 损毁房屋、道路、沿岸工程、旅游设施和养殖区域, 给沿海地区的社会经济带来较大损失。
文昌县清澜港外岸段, 近10年间岸线后退120~150 m, 造成大片椰林被毁, 水产减产, 沿岸村庄受到严重威胁。洋浦湾南岸2.5 km长的侵蚀岸段, 平均蚀退速率为0.5 m/a[5]。海口市镇海村海岸段在2003—2006年, 海岸侵蚀长度达1 539 m, 平均侵蚀宽度3.0 m, 最大侵蚀宽度8.0 m, 近年由于防波堤的修建, 海岸侵蚀范围减少, 海岸相对稳定。但在2006—2009年, 海岸侵蚀的长度依然有700.0 m, 年平均侵蚀宽度为5.0 m, 年最大侵蚀宽度为9.0 m, 年侵蚀面积为3 500.0 m2, 而且相邻岸段海滩的侵蚀程度加剧[6]。另外, 澄迈、陵水、临高等沿岸均出现不同程度的侵蚀现象。
1.4.2 海岸侵蚀特征
根据海南省“908”岸线修测结果, 海南岛海岸线长约1 822.8 km, 自然岸线的海岸线类型最主要是砂质岸线, 是海南岛的主要海岸线类型, 分布于全省各市县的大小海湾中。在砂质海岸中约有一半以上的岸段因侵蚀而后退, 局部地段海岸线被侵蚀的程度较为严重, 主要集中在文昌、三亚、洋浦、澄迈、海口等岸段。海南岛侵蚀海岸分布较普遍, 侵蚀海岸中的砂质海岸类型复杂多样。如, 三角洲砂质海岸的侵蚀, 有南渡江、昌江三角洲等;沙坝潟湖海岸的侵蚀, 有港北港的太阳河和小海潟湖等;珊瑚礁砂质海岸的侵蚀, 有琼东文昌的邦塘等;岬湾沙坝的侵蚀有琼北的铺前湾、海口湾、澄迈湾、三亚湾等;三角岬海岸侵蚀则以琼西南的莺歌海海岸最为典型[7]。
1.5 海平面上升灾害
1.5.1 海平面上升概况
海平面上升包括海平面绝对上升和相对上升:由于全球气候变暖, 海水受热膨胀和陆地冰川融化, 导致的海平面绝对上升;人类活动加剧造成的沿海地区地面沉降, 也形成海平面的相对上升;滨海城市过量开采地下水以及沿海大型建筑物群的增加, 加速了地面沉降, 也会造成海平面相对上升。海平面上升会加剧风暴潮灾害, 加大洪涝灾害的威胁, 导致沿海地区海岸侵蚀更加严重, 对沿海地区社会经济、自然环境及生态系统等有着重大影响。
2009年10月, 海南东部沿海海平面异常偏高, 比常年同期高149 mm。10月中旬, 0917号台风“芭玛”在海南省万宁沿海登陆时, 适逢天文大潮, 在风暴潮增水、天文大潮和海平面异常偏高的共同作用下, 海水养殖、渔港码头、堤防设施和交通设施均受到了严重影响。此次台风造成全省160多万人受灾, 直接经济损失2亿多元[8]。2011年9—11月为海南岛沿海季节性高海平面期, 强台风“纳沙”和“尼格”分别在9月29日和10月4日登陆海南岛, 期间恰逢天文大潮期, 季节性高海平面、天文大潮和风暴增水三者叠加, 使台风风暴潮致灾程度进一步加剧, 受灾人口近500万, 经济损失约20亿元[9]。
1.5.2 海平面上升特征
近30年, 海南岛沿海的年际海平面呈明显上升趋势, 南海海平面平均上升速率为2.7 mm/a。自2001年以来, 海南岛沿海的海平面总体处于历史高位, 2001—2010年的平均海平面比1991—2000年的平均海平面高约29 mm, 比1981—1990年的平均海平面高约69 mm。2011年, 中国沿海海平面均高于常年, 其中海南岛比常年高100 mm, 预计2050年, 海南岛沿海海平面将比常年升高150~230 mm[9]。海平面上升作为一种缓发性海洋灾害, 其长期的累积效应将加剧风暴潮、海岸侵蚀、海水入侵与土壤盐渍化、咸潮入侵等海洋灾害的致灾程度。
1.6 赤潮灾害
1.6.1 赤潮概况
赤潮是海洋中某些微小的浮游植物、原生动物或细菌在一定的环境条件下暴发性繁殖或聚集, 引起一定范围一段时间内的水体变色现象, 某些赤潮生物有时并不引起海水变色。近年来人类活动造成的水质污染和富营养化是造成赤潮频发的一个重要原因。赤潮的发生给海洋环境、海洋渔业和海水养殖业造成严重的危害和损失, 也给人类健康和生命安全带来威胁。赤潮的发生与海洋污染、水文气象和海水理化因子、过度的海产养殖、赤潮生物的异地传播等几个因素密切相关。
自2005—2011年, 海南岛沿岸共发生12次不同程度的赤潮, 其中海口沿海出现4次, 文昌沿海出现两次, 陵水沿海出现1次, 三亚出现3次 (均发生在红沙港) , 洋浦出现1次, 昌江出现1次。由于这几次赤潮面积较小, 持续时间也不长, 因此对海洋生态环境和滨海旅游业造成影响不大。
2010年6月和8月, 三亚大东海海域出现两次绿色海藻 (俗称绿藻礁膜和马尾藻) 影响事件, 范围波及大东海沿海大部分区域, 覆盖宽约3 m的绿色浒苔, 由沙滩向外延伸100 m的区域海水呈墨绿色, 对当地滨海旅游业造成一定影响。
1.6.2 赤潮特征
虽然海南岛沿岸赤潮发生频率较小, 产生危害不大, 但海南岛周边的部分潟湖港湾水体交换不畅, 随着沿海工农业及养殖业的迅速发展, 以及一些排污口超标排放, 都将加速水体的富营养化, 如遇合适的水文气象条件, 极有可能引发赤潮灾害。海口和三亚由于其社会经济发展较快, 赤潮发生频率也较其他岸段较为严重。
1.7 海水入侵及土壤盐渍化
海水入侵是指海水渗入沿海地区地下淡水含水层的现象。土壤盐渍化是指易溶性盐分在土壤表层积累的现象或过程, 也称盐碱化。海平面上升和地下水过量开采, 是造成滨海地区海水入侵的主要原因, 由于局部地区海水入侵加重, 导致土壤含盐量升高, 进而产生不同程度的盐渍化。
近几年, 海南省在三亚市海棠湾和吉阳镇进行了海水入侵及土壤盐渍化状况监测, 监测结果表明, 吉阳镇监测断面海水入侵情况严重, 且盐土区、过渡带和非盐渍化区的监测结果变化趋势明显;海棠湾监测断面则无海水入侵迹象。根据三亚市两个断面的土壤盐渍化监测情况综合分析, 三亚市土壤盐渍化监测区域的土壤盐渍化问题严重[10]。
2 海南省海洋灾害特点及趋势
2.1 海洋灾害经济损失逐渐增大
近10余年来, 海洋灾害的破坏越来越广泛, 造成的危害越来越严重, 海南岛海洋灾害中, 发生最频繁、造成影响最严重的是风暴潮和海浪灾害。随着气候变暖, 极端天气事件发生频率及强度不断地增加, 而沿海地区密集的人口与经济的高速发展, 不仅会加大海洋灾害发生的频率, 也加剧了海洋灾害发生时的经济损失。
2.2 人为因素将加剧海洋灾害程度
灾害的发生往往不只是自然原因。随着人口增长、人类活动的频繁, “天灾”和“人祸”往往互相诱发、相互渗透。由于对水资源的需求大量增加, 过量开采地下水, 或者沿岸建设大规模的高楼大厦, 造成地面沉降, 引起海平面相对上升;大规模的填海造地改变海洋流场, 破坏原有岸滩冲淤的自然平衡, 造成部分岸段侵蚀严重;海岸滩涂的无序开发, 防风林遭到乱砍滥伐, 不仅破坏了海岸生态环境, 而且破坏了人类抵御海洋灾害的最后一道防线;由于人类活动的影响, 海洋污染和海洋环境异常变化加剧, 将导致赤潮等海洋灾害日趋严重。
2.3 逐步完善的预警机制有效减少人员伤亡和财产损失
近20年来, 我国的海洋灾害研究进展很快, 尤其是对国民经济影响较大的海洋灾害如风暴潮、赤潮、巨浪等, 在其诱因、形成机理、危害因子和发展规律的研究取得了长足的进步, 海洋灾害预警能力建设也在不断完善和加强。目前, 海南省已基本形成“观测—预警—服务”的海洋灾害预警服务与保障体系, 随着海洋观测预报系统能力建设不断加强, 海洋灾害应急管理水平的逐步提升, 海洋灾害预报准确率和预报时效的提高以及灾害应急体系的逐步健全, 海洋灾害直接造成的人员伤亡、财产损失率呈下降趋势。
3 海南省海洋灾害防御对策
3.1 强化海洋灾害监测观测体系建设
海南省现共有海洋观测站9个, 海南岛沿岸7个, 西沙永兴岛、南沙永暑礁各1个, 已有的观测站项目不齐全, 潮位及波浪观测点严重不足, 目前海啸浮标、X波段雷达、海上油气平台观测还属空白, 相对于海南岛约1 822.8 km的海岸线以及省辖约200万km2的海域面积, 观测点的数量远远不能满足海洋防灾减灾的需要。因此, 应进一步加强海洋观测体系建设, 优化、调整、充实海洋观测站网布局, 提升海洋观测水平, 提高海南省海洋环境观测和实时数据传输系统的能力, 为应对海洋灾害提供及时、准确的实时基础数据。
3.2 提高海洋预警报公共服务能力
目前海洋灾害预警报的发布远没有气象灾害预警的覆盖面广, 公众对海洋灾害及预警的认识有待进一步提高。海洋部门应积极拓展服务领域、丰富产品内容, 围绕社会公众需求, 大力提升海洋预警报公共服务水平, 开发具有鲜明特色的区域性、行业性和时令性预报服务产品, 强化灾害风险提示和防范建议, 丰富预报产品信息发布手段和发布渠道, 扩大海洋预警报公共服务覆盖面。
3.3 加强沿海海洋灾害防御基础设施建设
海南岛海岸线自然岸线约占全岛海岸线的67.3%, 人工岸线占全岛海岸线的32.7%, 由围塘养殖形成的养殖区岸线分布于全省沿海各市县入海河口和潟湖港湾两侧, 有相当部分保留原有自然岸段属性, 属初级人工岸线。自然岸线对海洋灾害的承受能力非常脆弱, 在一次强的台风过程中, 海浪和风暴潮造成的侵蚀会使部分海岸线后退数十米;初级人工岸线也难以抵挡强潮大浪的侵袭, 三亚湾沿海而建的基础设施屡次遭受台风损毁, 海南省沿海渔港、堤防也常受浪潮作用而毁坏, 因此, 针对各岸段海洋灾害特点, 加强沿海基础设施建设, 完善沿海配套设施, 建设高标准的渔港及防潮堤, 提高沿海防御能力, 是防御海洋灾害最有效的途径。
3.4 积极开展海洋灾害风险评估与区划
全面开展海南岛沿岸海洋灾害风险调查, 掌握主要海洋灾害风险区域分布以及重大工程、重点岸段海洋灾害承载能力等情况, 摸清沿岸海洋灾害的脆弱区, 积极推进警戒潮位重新核定工作, 以市县为单位, 组织实施海洋灾害风险评估与区划工作, 编制海洋灾害风险区划图, 形成在线和动态分析及可视化显示的风暴潮应急预警产品, 为合理布局海洋经济发展空间提供科学依据。
3.5 加大用海工程的环境监管力度
针对受人类活动影响的自然灾害愈演愈烈的现象, 要改善生态环境, 转变思想观念, 不能违背自然规律、掠夺式开发资源, 否则, 必然会招致大自然无情地报复。因此, 沿海各类用海活动必须严格执行规定的海洋功能区划环境保护要求, 加强海洋开发项目的全过程环境保护监管和海洋环境执法, 完善海洋工程实时监控系统, 建立健全用海工程项目施工与运营期的跟踪监测和后评估制度。加强工程海洋环境风险管理, 完善海洋环境突发事件应急机制, 加强赤潮、绿潮、海上溢油、核泄漏等海洋环境灾害和突发事件的监测监视、预测预警和鉴定溯源能力建设。
3.6 推进海洋防灾减灾科技创新与队伍建设
加强海洋防灾减灾理论、方法和技术手段研究, 建立健全海洋观测预报科技标准体系, 制定或修订海洋灾害风险区有关技术方面的国家标准和行业标准, 建立观测预警报国际合作交流平台, 借鉴国外海洋防减灾的先进经验和方式, 加快国外观测预报技术的引进、消化和吸收, 结合实际力争自主创新。加强海洋灾害专业教育和继续教育, 构建多层次、有针对性的技术交流和人才培训制度。地方预报机构人员要定期到国家或海区预报机构学习, 加强与系统外先进业务体系和科研机构的交流与合作, 全面提升海南海洋观测预报队伍的业务能力和水平。
3.7 开展海洋防灾减灾意识宣传
海南各沿海地区、各有关部门要深入持久地开展《海洋观测预报管理条例》等海洋法规的宣传教育活动, 深刻认识海洋观测预报的重要地位和加强海洋防灾减灾管理工作的必要性与紧迫性。沿海地区群众、涉海行业干部职工要学习海洋知识, 关心海洋事务, 尊重海洋规律。海南新闻媒体应当发挥好舆论的信息、教育和监督作用, 以多种方式普及宣传海洋知识, 在全社会形成关注海洋防灾、支持海洋防灾的良好氛围, 为地方海洋观测预报业务发展水平的不断提高奠定良好的社会基础。
3.8 加大海洋防灾减灾工作的投入
沿海各级地方政府应根据所辖行政区域海洋防灾减灾业务工作的需要, 加大人力物力财力投入, 加强防灾减灾基础设施的建设和专业设备的配置及专业人员的培训, 完善现有省级海洋预报机构编制, 在重要岸段新建一批海洋观测基础设施。将海洋防灾减灾管理与能力建设纳入地方年度财政经费预算, 建立海洋防灾减灾工作长效财政投入机制, 并根据防灾减灾工作的拓展和深化, 保持逐年稳定增加的趋势。
参考文献
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[5]黄巧华, 吴小根.海南岛的海岸侵蚀[J].海洋科学, 1997 (6) :50-52.
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[8]国家海洋局.2009年中国海平面公报[R].2010.
[9]国家海洋局.2011年中国海平面公报[R].2012.
海洋灾害 篇6
平潭岛位于福建省东部沿海,东邻台湾海峡,北面、西面和南面分别与长乐市、福清市和莆田市秀屿区隔海相望。作为海岛县,平潭具有丰富的海洋资源和较大的发展潜力,全县由大小126个岛屿,167个岩礁组成,总面积370.90km2,海域面积6 064km2。其中海坛岛为主岛,地势南北高,且多为起伏的丘陵与低山,中部较低为海积平原,面积251.40km2, 海岸线长408.73km,是全国的第五大岛,福建省第一大岛。
2009年7月, 平潭迎来了历史上战略性机遇, 福建省委、 省政府设立福州(平潭) 综合实验区(2010年8月更名为 “福建省平潭综合实验区”, 以下简称 “平潭实验区”), 平潭实现了历史性跨越式发展。 平潭实验区设立后,中央、 地方各部门纷纷采取灵活的方式全力支持实验区建设, 使平潭建设发展步入快车道。平潭实验区正式设立的3年来, 昔日荒凉、闭塞、 落后的平潭岛变成投资的热土,至今已有近千批境内外各类考察团来平潭考察,投资额达1 000多亿元。
福建沿海地区是海洋灾害频发的地区。风暴潮、巨浪、赤潮、溢油以及海平面上升、海水入侵、海岸侵蚀等海洋灾害,严重地影响了福建省沿海经济的发展[1]。平潭实验区位于福建中部沿海,也是我国海洋灾害的频发区之一, 随着新区建设和海洋经济活动的广泛展开,风暴潮、台风巨浪、赤潮等灾害造成的损失也日趋严重,成为平潭实验区社会经济发展必须面对的问题。
因此,本研究从平潭岛主要海洋灾害的类型和特点入手,分析主要海洋灾害形成的原因, 以期能为平潭岛海洋防灾减灾提供参考。
2海洋灾害及其影响
2.1风暴潮
风暴潮是对我国威胁最大的海洋灾害,它指的是由强烈的大气扰动如热带气旋(台风或称飓风)、温带气旋等引起的海面异常升高现象。 按照诱发风暴潮的大气扰动性质,通常把风暴潮分为两类:热带气旋和温带气旋诱发的,对福建影响较大的是热带气旋诱发的台风[2]。风暴潮引起的沿岸涨水造成的灾害,通称为风暴潮灾害[3]。平潭地处台湾海峡,濒临太平洋,每年都遭受风暴潮不同程度的危害。平潭自5月中旬至11月中旬都有可能受到台风影响,主要在7—9月,约占总次数的70%;而严重影响的台风比例较大,其高峰出现于8月上旬至9月中旬。由于台风以及伴随大风扰动,大气压力急剧改变,导致海潮异常升降,造成风暴潮灾害。
风暴潮来临往往夹着狂风巨浪,摧毁海上船只和作业平台,致使滨海地区潮水暴涨,导致海潮冲毁海堤,破坏海港码头、浅海养殖区和房屋,从而酿成巨大灾难,严重影响滨海地区经济及受灾居民的生命财产安全。 据统计, 1985—2010年,平潭因台风诱发的较强台风风暴潮约60次,引起增水超警戒水位的13次(表1)。1986年9月17日,17号强台风正面袭击平潭,12级大风持续60h。 由于正值阴历八月十五,暴潮增水与天文高潮叠加而引起风暴潮, 平潭直接经济损失达2 300万元,死亡10人, 养殖业损失惨重。近年来影响较严重的风暴潮, 1996年9608号台风诱发的风暴潮使平潭验潮站出现了千年一遇的高潮位;2001年0102号台风于6月23日在福建福清高山登陆,风暴潮影响严重,平潭直接经济损失约7亿元。
2.2赤潮
赤潮是指海洋中一些微藻、原生动物或细菌在一定环境条件下暴发性增殖或聚集达到某一水平,引起水体变色的一种生态异常现象[3]。 平潭海域发生赤潮次数也呈增多趋势,平均每年发生1~3起赤潮,给平潭的海水养殖业、旅游业造成一定的经济损失。从2004年,国家在平潭建立了平潭赤潮监控区,加强了赤潮的监视监测工作。从2004—2012年统计的赤潮发生情况来看,赤潮发生的海域主要集中在平潭的龙王头海水浴场、流水海域和东澳海域(图1); 从统计的赤潮集中发生时间段看,平潭海域赤潮5月发生次数最多,延续时间最长,4月底和6月也有发生(表2)。
近年来,赤潮灾害影响最严重的为2012年5月发生的赤潮。2012年5月26日开始,平潭海域陆续发生赤潮现象,此次赤潮持续时间长、 影响面积大(表2),至6月7日赤潮消失。受其影响,平潭海域海上养殖鲍鱼大面积死亡, 死亡数量达5 500万粒, 死亡率达50% 以上, 直接经济损失超过2.2亿元。
3海洋灾害成因
3.1风暴潮灾害的成因
3.1.1地理因素
平潭岛地处台湾海峡的风口走廊,属于东亚季风区,是东风、西风带交替影响的过渡区, 又受台湾雨区的影响, 气候季节性特征明显, 并且靠近世界最大的台风源地(西北太平洋)。 由于其海岛固有的特性,近年来受到全球气候变化产生的海平面上升的不良影响,导致风暴潮灾害不断加剧。
3.1.2气象因素
福建近邻海域是我国海域中风浪最大,受热带风暴和台风风暴影响频繁,风暴潮较为严重的海区,因此,平潭海域也是受台风影响引起风暴潮较严重的地区之一。据1956—1987年资料统计,台风影响平潭共达184次,平均每年5.8次[4]。平潭自5月中旬至11月中旬都有可能受到台风影响, 主要在7—9月, 约占总次数的70%;而严重影响的台风比例较大,其高峰出现于8月上旬至9月中旬。侵袭平潭岛的台风一般来说,以正面袭击和西行(即:岛北型和穿岛型)两种路径引起增水较大,出现风暴潮几率也较多。如果最大风暴潮位与天文大潮期的高潮相叠形式的风暴潮造成的危害会更大。
3.2赤潮灾害的成因
3.2.1海水理化因子
平潭沿岸海域主要赤潮生物的多发季节在春、夏季的4—6月,水温、盐度是赤潮生物引发赤潮最重要的环境因子。春季、夏季的水温是许多赤潮生物生长的最适温度,而4—6月恰逢平潭雨季,每次降水后,赤潮发生几率大大增加。因此,春季气候多变、水温的突然升高以及降雨后盐度的降低容易刺激赤潮生物的生长而引发赤潮。
3.2.2海水富营养化
平潭海域多发夜光藻赤潮,尤其是近年来赤潮发生频率升高,同样应该与水体富营养化有重要关系。夜光藻赤潮发生前,首先是海水中硅藻的大量繁殖,甚至于硅藻赤潮的发生,为夜光藻提供了足够的饵料。平潭海域位于福建沿岸海域的中部区域,与港湾、河口区不同的是平潭海域常年受各种水系的控制,并存在上升流。平潭海域多发夜光藻赤潮,可能与其复杂的水文环境有一定的关系[5]。
3.2.3地理环境
4—6月是台湾海峡风向从东北季风转变为西南季风的时段。此时台湾海峡北上的暖流受风向的影响而急剧加强,使海洋环境发生一系列改变,如水温、盐度升高,近岸上升流加强等。南海暖流、黑潮暖流和台湾浅滩上升流带来海域底层的营养物质和微量元素,能促进赤潮生物的生长繁殖,促进赤潮的暴发[6]。此外, 近年来长江口海域和浙江沿岸海域多次发生大规模的东海原甲藻赤潮,其发生的时间与福建沿岸海域发生的东海原甲藻赤潮相近,福建沿岸海域东海原甲藻赤潮的发生应该与浙闽沿岸流有一定的关系[5]。
4防灾减灾对策
频繁而严重的海洋灾害和复杂的海洋天气形势,可能成为制约平潭实验区社会经济发展和海上活动的一大因素。平潭实验区社会经济的发展与严重的海洋灾害的矛盾将日益突出,造成的经济损失不断增加,防灾减灾的任务更加艰巨。根据平潭海洋灾害的特点,提出如下对策建议。
4.1建立平潭岛海洋灾害预警机制
加强对海洋灾害的监测与预报工作,建立平潭岛海洋灾害预警机制。一是加强赤潮的监视监测工作;二是加强海洋环境日常及专项预报(预警) 工作。通过采用先进科技手段,比如航空卫星遥感快速监测系统、浮标观测系统结合生物光谱传感器(光学浮标) 等,进行赤潮预警报;通过数值模拟和专家智能系统,提高对风暴潮的预警报。通过建立海洋灾害预警机制,提高海洋灾害信息系统的防灾减灾的功能和作用。
4.2加强平潭减灾工程、减灾设施的建设
通过对平潭风暴潮灾害的分析,对处于主要风暴潮灾害危险区域的海上工程、海岸工程根据其重要程度按不同的抗灾要求,作好抗灾工程建设和达到工程本身的抗灾要求;加强沿海海堤修建、加固工作,提高海堤防灾标准;加强沿海防护林体系的建设,防止水土流失,防抗台风,以增强平潭防御海洋灾害的能力。
4.3减少陆源污染海域,降低赤潮发生
加强城市生产生活污水的处理与排放,陆岸垃圾的回收处理,同时加强海洋环境及养殖业的管理,严格控制污染物质的入海量,改善海洋环境,防止赤潮等人为海洋灾害发生。
4.4建立海岛救灾系统
由于海洋灾害的发生是不以人的意志为转移的,是一种不可避免的正常的客观现象,海洋灾害发生时,还需要建立海岛救灾系统,这是将自然灾害损害降到最低程度的关键。可在平潭岛内设立救灾协调中心,与相关部门建立合作关系,健全地区性的救灾队伍,完善救灾装备的配备,一旦发生灾害,能高速、有效地投入抢险救灾,以减轻灾害带来的损失。
摘要：文章根据平潭岛的地理环境及气候因子等特点,分析了危害平潭岛的风暴潮、赤潮等主要海洋灾害及其形成原因,并根据主要海洋灾害的总体情况及特点,提出防灾减灾的建议。
海洋灾害 篇7
关键词：东营,海洋观测预报,海洋灾害,预警报,服务模式
1 引言
东营市位于山东省西北部,是黄河三角洲的中心城市,是《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》与《山东半岛蓝色经济区发展规划》两大国家战略唯一融合的城市。黄河在这里入海,拥有丰富的土地、油气、海洋等资源,湿地面积广阔。东营市海岸线长约413km,-15m等深线以内浅海面积4 800km２,滩涂面积1 200km２,滨海未利用地30.13万hm２,素有“百鱼之乡”和“东方对虾故乡”美称。
东营市地处莱州湾西岸和渤海湾南岸,地形和地理环境较为特殊,沿岸极易发生风暴潮、海冰、大浪等海洋灾害,是中国风暴潮重灾区之一,同时也是世界少数的温带风暴潮频发区。历史上也曾发生过多次比较严重或比较厉害的海洋灾害。1949年以来,东营沿海地区决堤垮坝、损桥坏路、浸村摧房、淹禾毁地、荡平盐田、溺毙人畜、破坏油田生产设施等现象的风暴潮灾害时常发生。经济损失在10万元级的局地轻微风暴潮灾害不计其数;经济损失在百万元级的轻至中度风暴潮灾害几乎每年都有发生;经济损失达数千万元至逾亿甚至数亿元的严重或特重风暴潮灾害曾发生过10 余次(如:1952 年、1960 年、1964年、1969年、1972 年、1980 年、1985 年、1987 年、1992年、1997 年、2003年、2005 年、2007 年),平均不足5年便发生1次［１］。冬季沿岸每年总冰期在70d左右,严重冰期约为30d,浮冰外缘线37km左右。海冰经常会对该市渔港、码头、浅海滩涂养殖和海上基础设施造成重大的影响［２］。仅2012年东营海域就出现海浪灾害过程15次;发生台风风暴潮2次、温带风暴潮11次;海冰总冰期75d,严重冰期27d［３］。
随着全球变暖,极端气候事件频发,各类海洋灾害发生的频率不断增加,包括东营市在内的我国沿海地区面临的海洋防灾减灾压力越来越大。做好海洋灾害预警报的发布,及时为各级政府提供灾害信息是海洋部门在应对海洋灾害中最主要的职责。《海洋观测预报管理条例》明确提出“国务院海洋主管部门和沿海县级以上地方人民政府海洋主管部门所属的海洋预报机构应当根据海洋观测资料,分析、预测海洋状况变化趋势及其影响,及时制作海洋预报和海洋灾害警报,做好海洋预报工作”。
东营市海洋环境预报中心是东营市人民政府设立的全面履行海洋观测预报和海洋灾害预警的公益事业单位,承担着为东营市防灾减灾、应急管理、海洋经济发展等提供公益服务的重要职责。为切实履行东营市人民政府赋予的职责,满足东营市快速增长的海洋环境保障需求,东营市海洋环境预报中心先后通过多种方式和途径,深入了解了国家海洋预报台、北海预报中心、福建省海洋预报台等各级海洋观测预报机构建设和业务开展运行情况,并走访调研了渔民群众和涉海企业对预警报服务的需求,在此基础上提出建设东营市海洋观测预报体系及海洋灾害预警报服务模式的总体思路和主要目标,并对实现这些目标所需解决的问题和关键技术等进行初步探讨。
2 现状分析
2.1 机构建设
东营市海洋环境预报中心挂东营市海洋预报台的牌子,是东营市海洋与渔业局下属正科级公益事业单位,核定编制6 名,其中管理岗位2名,技术岗位4名。现有人员专业为大气科学、海洋科学等。目前,现有人员能够基本确保海洋观测和预报业务的正常开展,但从东营市海洋观测预报体系建设及海洋灾害预警报服务模式的总体目标而言,依然缺少数值预报和声像产品制作等专业的技术人员。
2.2 海洋观测网
东营辖区海域内共计有海洋站(点)11个,其中东营市海洋环境预报中心有在运行的东营港海洋站、在建的青东5 海洋站,国家海洋局烟台中心站有在运行的垦东海洋站,中石化海洋采油厂环境预报站有8 个海洋站点。虽然相对于其他地方而言,东营沿岸海洋站点数量较多,但海洋站点分布不均匀,大多数站点集中在埕北油区和东营港周围海岸海域,而且观测要素单一,老黄河口以西和新黄河口以南岸段海洋观测还处于历史空白。
2.3 海洋预警报
东营市海洋预报台以国家海洋局北海预报中心为技术支持,自2011年6月开始在“海上东营”网站对外发布东营市毗邻海域包括近岸刁口、东营港、黄河口、广利港等4个人群密集区域的浪高、潮位潮时、水温要素的短期海洋环境预报和海洋灾害警报。这对于近几年来东营市海洋防灾减灾工作提供了有效的保证,一定程度上保障了人民生命财产安全。但现阶段还未开展其他海洋要素和48h、72h短期及中长期海洋环境预报工作,并且海洋预报产品发布渠道单一,受益人民群众范围较小,海洋预警报产品发挥的效果还不够明显。
3 基本原则和总体目标
3.1 基本原则
建设海洋观测预报体系和海洋灾害预警报服务模式应遵循以下基本原则。
3.1.1 坚持政策引领
加强海洋观测预报发展的战略研究与谋划,制定促进海洋观测预报发展的相关政策与规定,建立工作协调机制,研究解决工作中的重大问题。
3.1.2 坚持创新发展
立足于东营市海洋观测预报业务发展现状,充分发挥自身优势,注重资源整合,通过技术引进吸收和项目合作,合理解决技术、资金、人员等困难。
3.1.3 坚持稳步推进
有步骤地推进观测预报建设,坚持建设一批,成熟一批,应用一批的原则,逐步推进海洋观测预报事业的发展。
3.1.4 坚持服务导向
提高公众对海洋观测及海洋预警报在海洋资源开发利用、海洋经济快速发展中的作用的认知度,把政府和社会公众需求放在优先位置,坚持观测预报业务与社会经济的和谐发展。
3.2 总体目标
建设海洋观测预报体系和海洋灾害预警报服务模式的总体目标是在充分利用现有条件的基础上,争取在短时间内建设和完善海洋观测预报体系及海洋灾害预警报服务系统,切实履行东营市人民政府赋予东营市海洋环境预报中心的公益服务职能,提升海洋应急管理能力,满足东营市海洋经济发展、应急管理和人民生活等领域快速增长的环境保障要求。
4 需要解决的关键问题
为实现建设好东营市海洋观测预报体系建设和海洋灾害预警报服务的总体目标,需要解决的关键问题较多,归纳起来主要包括全面履行服务职能、建设海洋灾害预警报服务平台、提升预警报技术水平等。
4.1 全面履行服务职能
东营市海洋环境预报中心应严格按照东营市人民政府赋予的职责,紧紧围绕政府和社会公众需求,必须在现有海洋预报台的基础上,加快建设以海区(省)海洋预报台为业务指导,独立自主开展海洋环境观测、预报业务的海洋预报台,实现海洋观测、预报工作按照国家及海区标准要求进行业务化运行。进一步细化工作职能,分别建设综合观测室、综合预报室、数值模拟室、声像产品制作室等具体业务部门,切实加强海洋观测预报体系建设,快速提升海洋灾害预警报技术水平,全面履行海洋灾害预警报服务公益职能。
4.2 建设海洋灾害预警报服务平台
进一步建立健全与完善东营市海洋灾害预警报响应体系和应急管理机制,增强业务支撑和服务能力,满足各级政府防灾减灾工作开展和社会公众生产生活的需求。应建设包括海洋观测预报动态显示系统、海洋观测预报综合业务平台、海洋预警报产品制作系统、预警报信息发布平台和综合海洋观测系统的海洋灾害预警报服务平台。
4.3 提升预警报技术水平
加强与北海预报中心、中国海洋大学等预报和科研机构的合作,建立以业务开展需求为导向的观测预报技术研发机制,不断提升预警报技术水平,重点开展海浪、风暴潮、海冰、气象等数值模式的研发工作,加快推进数值预报业务化进程,实现东营市精细化数值预报。加强经验统计预报与数值预报产品的融合,进一步提升预警报精度和时效,扩展海洋预警报产品种类,增加48h、72h短期和中长期产品。引进相关专业高技术人才,完善人才队伍建设,确保提升海洋预警报技术。
5 关键技术系统的建立和完善
建设海洋观测预报体系和海洋灾害预警报服务模式,其中关键性的技术系统包含以下5个部分。
5.1 海洋观测预报动态显示系统
建设海洋观测预报动态显示系统,包括大屏显示系统、视频会商终端、远程会议系统等,实现海洋灾害视频会商、突发事件应急处置决策、海洋环境视频监控等功能,为海洋环境观测预警及应急处置提供保障服务。
5.1.1 海洋灾害视频会商平台
建设海区(省)、市、县三级海洋灾害远程视频会商系统,保持能够与其他海洋观测预报机构联通,并可以任意控制显示图像窗口大小具备图像高清显示自适应功能,实现海洋灾害远程视频会商、数据双流、在线会议等功能。
5.1.2 突发事件应急处置决策系统
发生风暴潮、海浪、海冰等海洋灾害和赤潮、溢油等海上突发事件期间,开展海洋灾害远程应急协调指挥和突发事件应急处置决策。
5.1.3 海洋环境视频监控平台
实时显示重点监控区域海洋灾害、观测设备等动态图像及音频,获取现场海洋环境声像资料,接收并显示各监控站点的实时视频资料,实时了解现场情况。
5.2 海洋观测预报综合业务平台
建设海洋观测预报综合业务平台,实现海洋观测实时数据传输监控、海洋资料综合处理、海洋环境与灾害数值预报、海上突发事件应急支撑等功能,为海洋观测系统业务运行、海洋环境预警报制作和海上突发事件应急处置提供科学依据和保障服务。
5.2.1 实时数据传输监控平台
接收东营近海海洋站、浮标、雷达及卫星遥感等海洋观测数据,实现各类海洋观测设备采集数据的实时接收和动态展示,并实时监控数据传输状态,在数据和设备发生异常情况下,进行及时的报警,保证各种观测数据的正常传输。
5.2.2 海洋资料综合处理平台
建设海洋资料综合处理平台,通过对岸站、浮标、卫星、雷达等立体化观测资料进行整合分析,开展风暴潮、海浪、海温、盐度、海流、风场、海冰等要素的海洋环境预报和海洋灾害警报产品制作,并实现各种预警产品综合展示。
5.2.3 海洋环境与灾害数值预报平台
海洋环境与灾害数值预报平台的主要功能是基于高性能计算机,实现针对东营市研发和优化的精细化海洋、气象、海洋环境数值预报模式,以及风暴潮、海浪、海冰等海洋灾害数值模式的业务化运行。对普通用户实现预报产品的图形化发布;对特定用户通过客户端的方式对产品进行实时针对性发布。
5.2.4 海上突发事件应急系统
海上突发事件应急系统主要实现可能对沿海造成影响的溢油、绿潮和赤潮等突发事件的应急预测预警和海上搜救事件提供搜救目标的漂移预测产品。同时,结合相关的应急处置资源和预案情况,进行有效地科学分析,辅助应急方案的制订与执行。
5.2.5 海洋防灾减灾数据库系统
海洋防灾减灾数据库系统是海洋防灾减灾信息系统建设的基础,同时也是各级各种海洋环境管理、防灾减灾数据的存储和永久保存的实体。通过对各种海洋业务化观测资料、预警报数据、基础地理数据、各种灾害相关数据的整合处理,按照国家规定的海洋信息标准、技术操作规范与质量管理体系,统一处理海量的、多源的、异构的海洋信息,构建海洋观测数据库、海洋预警报数据库、海洋基础地理数据库以及灾害历史数据库等综合信息数据库。并围绕不同种类的海洋灾害,提炼面向溢油、海冰、绿潮、赤潮、风暴潮等灾害的专题信息产品库,实现不同数据来源、不同时效、不同危害程度的海洋防灾减灾数据及其通过不同指标、方法和模型生成的多级海洋灾害专题产品有机无缝地集成;同时形成数据的更新、备份机制,建立元数据库,实现元数据导航和数据库联机检索、查询和交换等功能,提供灵活的数据访问接口和分析工具,为进一步建立海洋防灾减灾信息系统提供高效、灵活的数据支撑。
5.3 海洋预警报产品制作系统
建设海洋预警报产品制作系统,利用计算机制作虚拟的三维背景和道具,通过影像摄录系统、视频合成系统的相互结合,生成全三维、真人与虚拟布景相融合的海洋预警报产品,实现巨浪、风暴潮、溢油等海洋灾害预测信息及时公开发布。
5.3.1 虚拟演播厅
建设虚拟演播厅,进行隔音、吸音处理,安装蓝箱、LED灯组、话筒、摄像机、录音机、提词器等设施设备,采用摄像机跟踪拍摄技术,对主持人解说、演示过程进行摄录,生成声像制作所需的各类视频短片或音频片段。
5.3.2 虚拟场景制作平台
由专业软件制作出二维或三维图形,根据实际需要,采用不规则三角网(TIN)、规则格网(DEM)两种方式制作出海面、地面或者其他的虚拟背景。
5.3.3 声像制作平台
对摄录完成的视频、音频文件进行后期编辑处理,与电脑制作的虚拟场景进行无缝合成,制作出生动、直观的海洋预警报产品。
5.4 海洋观测网络系统
在共享现有海洋站点观测资料的基础上,根据海洋预警报工作需求合理布局、科学建站,逐步建设以海洋站、浮标、卫星遥感、雷达、船舶等组成的综合海洋观测网络系统,为各级政府防灾减灾提供准确可靠的基础数据［４］。
5.4.1 海洋站观测系统建设
根据海洋站点建设标准和要求,依据东营市现有海洋站点分布密度,进一步完善海洋观测网络体系,在新户、刁口、小岛河等海洋资料空白的重要海域岸段选址建设海洋观测站,开展海洋气象(风向、风速、气压、气温、相对湿度、能见度、天气现象)、海洋水文(海浪、潮汐、温盐)以及水质监测,实时获取单站探测范围内的观测及监测数据,获取长期、连续、稳定的观测资料［５］。
5.4.2 浮标观测系统建设
在东营近海选址布设多套水文气象浮标观测系统,增加海上观测资料的获取,为海洋环境监测预警提供基础资料。浮标站位选址应依据:1 根据目前浮标观测站位,在观测站点稀缺的海域重点观测,弥补观测能力的不足;2 选择重点关注的海域,在重点湾口、港口、水团等科研关注区域布放,有针对性地开展观测;3 避开航道、海底管线区、石油平台、军事禁航区等海域;4 综合考虑,与现有岸基站、雷达、浮标、平台等观测系统配合,形成综合立体海洋观测网。
5.5 预警报信息发布平台
继续利用“海上东营”网站发布短期海洋环境预报和海洋灾害警报,增加在广播、电视、平面媒体、手机短信、传真、电子邮件等多种渠道发布海洋预警报产品,建设东营市海洋灾害预警报信息发布平台,实时向社会公众发布海洋灾害预警报信息。实现公共海洋灾害预警报信息的连续滚动、迅速灵活、个性化、数字化、多媒体化及动态跟踪全程服务,提高海洋灾害预警服务效果［６］。
6 结束语
(1)东营是风暴潮、海冰和大浪等海洋灾害频发的地区,为海洋防灾减灾提供技术支撑的海洋灾害预警报服务工作责任重大,而综合的海洋观测网络体系是开展海洋预警报工作的基础。
(2)建设包括海洋观测预报动态显示系统、海洋观测预报综合业务平台、海洋预警报产品制作系统、预警报信息发布平台和综合海洋观测网络系统的海洋灾害预警报服务平台,是做好海洋灾害预警报服务工作的基本要求和关键技术。
(3)培养高素养的各类专业技术人才,完善人才队伍建设,加强与各级预报机构及高校科研等单位的合作,不断引进海洋观测预报先进技术,是确保提升海洋预警报技术水平的基本保障。
海洋灾害 篇8
山东省位于我国东部沿海、黄河下游,海洋资源得天独厚。山东半岛有3 000km余黄金海岸,占全国海岸线的1/6,近海海域约占渤海和黄海总面积的37%,滩涂面积约占全国的15%,海洋资源十分丰富,海洋经济发展潜力巨大。20世纪90年代以来,山东省启动实施建设“海上山东”和海洋经济发展带动战略,逐步掀起海洋开发的热潮。近年来,山东半岛蓝色经济区和黄河三角洲高效生态经济区两个国家级发展规划的批复实施,又为山东省海洋经济发展注入强大动力,全省海洋经济生产总值稳居全国第二位,海洋经济成为拉动全省经济转型升级的重要力量,为经济文化强省建设做出积极贡献。
在海洋经济快速发展的同时,各类海洋灾害损失亦呈快速上升趋势,海洋防灾减灾工作的重要性日渐突出。山东省是海洋经济大省,也是海洋灾害损失大省,2012年全省因各类海洋灾害造成直接经济损失34.92亿元,位列全国第二,受灾人口达454.3万人;2010年仅海冰灾害就造成山东省直接经济损失26.76亿元,为近30年来最重。因此,充分了解和掌握山东省海洋灾害的基本特征,继而采取科学有效的措施减轻海洋灾害造成的损失,对于保障沿海地区人民生命财产安全、促进山东省海洋经济健康快速发展具有重要意义。
本文对2010—2014年山东省海洋灾害损失特点进行多角度综合分析,并详细分析2014年各类海洋灾害特点,总结之前的工作经验,并提出相关防御对策,以期促进未来山东省海洋防灾减灾工作。
1 山东省海洋灾害概况
1.1 2010—2014年山东省海洋灾害概况
《中国海洋灾害公报》[1,2,3,4,5]统计数据显示,2010—2014年山东省海洋灾害直接经济损失合计为77.32亿元,在沿海11个省(自治区、直辖市)中排在广东、福建、浙江之后位列第四位。造成直接经济损失的海洋灾害主要包括风暴潮、海冰、海浪和绿潮,造成的直接经济损失分别为40.4亿元、35.07亿元、1.55亿元和0.3亿元,分别占比52.3%、45.4%、2.0%、0.4%。
1.1.1 风暴潮灾害
风暴潮是由于热带气旋和冷空气、温带气旋等温带天气系统过境所伴随的强风和气压骤变而引起的局部海面振荡或非周期性异常升高(降低)现象。风暴潮、天文潮和近岸海浪结合引起的沿岸涨水造成的灾害,称为风暴潮灾害。
风暴潮分为台风风暴潮和温带风暴潮。2010—2014年发生的影响山东省的6次台风过程,其引发的台风风暴潮均对山东省造成不同程度的灾害损失,共造成直接经济损失38.39亿元,占风暴潮灾害总损失的95%;这6次台风过程分别为1007“圆规”、1105“米雷”、1109“梅花”、1210“达维”、1215“布拉万”、1410“麦德姆”,分别造成直接经济损失0.32亿元、4.92亿元、0.45亿元、15.99亿元、15.6亿元、1.11亿元。其中1210台风“达维”于2012年7月27日在西北太平洋生成后,强度不断增强至强热带风暴级别,沿西北方向移动,并于8月2日夜间在连云港一带登陆,登陆时为强热带风暴级别;登陆后继续向北移动横扫整个山东后,于8月3日夜间进入渤海并最终消亡。作为近年来直接从海上登陆、影响山东强度最强的台风,“达维”给山东省带来严重的灾害损失———山东岚山站、日照站和潍坊站最大风暴增水分别达到150cm、115cm和104cm,岚山站和烟台站两个潮位站的最高潮位超过当地警戒潮位;山东省受灾人口达到281.40万人,损毁房屋17 623间,淹没农田5.230万hm2,水产养殖受灾面积9.316万hm2,损毁船只538艘,损毁码头8座,损毁防波堤34.95km,直接经济损失达到15.99亿元。
由温带气旋及冷空气共同影响引发的温带风暴潮共造成直接经济损失2.01亿元,占风暴潮灾害总损失的5%。2010—2014年共有4次温带风暴潮过程给山东省造成灾害损失,分别为“100412”温带风暴潮过程、“110901”温带风暴潮过程、“130526”温带风暴潮过程、“141008”温带风暴潮过程,分别造成直接经济损失0.21亿元、0.07亿元、1.44亿元、0.29亿元。作为灾害损失最严重的一次温带风暴潮过程,“130526”温带风暴潮过程最大增水达到138cm,发生在山东省潍坊站,山东潍坊站、蓬莱站、石岛站和日照站共计4个潮位站的最高潮位超过当地警戒潮位;山东省倒塌房屋5间、损坏房屋406间,水产养殖受灾面积7.24千hm2,毁坏渔船64艘、损坏渔船45艘,损毁码头4.00km,损毁防波堤1.58km,损毁海堤、护岸5.23km,直接经济损失1.44亿元。
1.1.2 海冰灾害
所有在海上出现的冰统称海冰,除由海水直接冻结而成的冰外,还包括源于陆地的河冰、湖冰和冰川冰等。因海冰引起的航道阻塞、船只损坏及海上设施和海岸工程损坏等灾害,称为海冰灾害。
山东渤海湾、莱州湾由于纬度较高、水深较浅、水体交换相对较差等,每到冬季都会出现不同程度的结冰现象,所形成的海冰灾害对山东省沿海地区社会、经济产生不同程度的影响,给沿海的水产养殖业、港口码头设施、停靠船只造成严重威胁。山东省其他沿岸海域冰情较渤海湾和莱州湾较轻,但遇到重冰年也会产生较严重的海冰灾害。
2010—2014年山东省因海冰灾害造成的直接经济损失分别为2009/2010年26.76亿元、2010/2011年6.68亿元、2011/2012年1.54亿元、2013/2014年0.09亿元。其中2011/2012年、2013/2014年两年渤海海冰冰情较轻,海冰灾害损失亦较小;2009/2010年冬季渤海及黄海北部冰情属偏重冰年,于2010年1月中下旬达到近30年同期最严重冰情,给山东省沿海地区社会、经济产生严重影响,造成巨大损失———山东省受灾人口达到5.65万人,船只损毁6 032艘,港口及码头封冻30个,水产养殖受损面积148 360hm2,直接经济损失26.76亿元。
1.1.3 海浪灾害
海浪是海洋中由风引起的海面波动现象,主要包括风浪和涌浪。海浪对海上航行的船舶、海洋石油生产设施、海上渔业捕捞和沿岸及近海水产养殖业、港口码头、防波堤等海岸和海洋工程造成人员伤亡和经济损失,称为海浪灾害。有效波高不小于4m的海浪称为灾害性海浪。
影响山东省的海浪灾害一般由冷空气和温带气旋引起。2010—2014年共有4次过程引发不同程度的海浪灾害,其中两次由温带气旋引起、1次由冷空气引起、1次由冷空气和温带气旋共同影响引起,4次过程共造成山东省直接经济损失1.55亿元。其中2012年“11.10”冷空气与气旋配合浪是近年来损失最严重的一次灾害性海浪过程,2012年11月10日12:00至12日10:00,受冷空气和低压共同影响,渤海、黄海海域最大有效波高达到6 m,4m以上灾害性海浪累计持续时间长达36h;受其影响,山东省水产养殖受灾面积540hm2,损毁船只531艘,损毁码头15座,受灾人口1 800人,直接经济损失1.49亿元。
1.1.4 绿潮灾害
绿潮是海水中某些大型绿藻(如浒苔)暴发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。绿潮藻体腐败产生有害气体,破坏海岸景观,对潮间带生态系统造成损害。
黄海绿潮近年来每到夏季连续大规模暴发,山东半岛南岸从日照至威海的近岸海域和沿岸地区均受其影响较重,其中水产养殖、水上运动、滨海旅游、海上交通运输等相关产业所受影响尤为严重。这些地区的政府主管部门每年都投入大量的人力物力来防御抗击绿潮灾害,但绿潮灾害不同于风暴潮、海浪灾害,其所造成的直接经济损失较难准确统计,2010—2014年仅2012年上报0.3亿元的直接经济损失,但实际上为打捞和清理浒苔付出的经济代价以及由绿潮暴发引起的间接经济损失均要远高于此。
1.1.5 其他海洋灾害
其他海洋灾害主要包括海啸、赤潮、海平面变化、海岸侵蚀、海水入侵与土壤盐渍化以及咸潮入侵灾害等。这几类灾害由于种种原因在海洋灾害公报中并没有提及造成直接经济损失的准确数字,但山东省实际上也不同程度地受到这些海洋灾害的威胁。
海啸是由海底地震、火山爆发或水下塌陷、滑坡等所激起的长周期重力波,以每小时数百千米速度传到岸边,形成的来势凶猛、危害极大的巨浪。海啸巨浪袭击海上和海岸带所造成的灾害,称为海啸灾害。山东沿海未来遭受破坏性地震海啸的可能性较小[6],原因在于能够形成灾害性海啸很重要的一点就是水深要在1 000~2 000 m、震级要在7.5级以上,而山东省沿岸海水比较浅,渤海深度在18m左右、黄海在40 m左右,不具备海啸发生条件,另外朝鲜半岛和日本列岛的屏障作用也使山东省遭受海啸灾害的几率大大降低。
赤潮是海洋中某些微小的浮游生物在一定条件下暴发性繁殖或聚集导致的一种有害的生态异常现象。因赤潮发生而造成海区生态系统失去平衡、海洋生物资源局部遭到毁灭或破坏的海洋生态灾害,称为赤潮灾害。据统计,山东省沿海几乎每年都有不同程度的赤潮灾害发生,时间一般集中在5—10月[7],但因种种原因具体的直接经济损失均没有统计上报。
海平面变化是由于地壳变动、冰盖消长、海水流动、海水密度变化或海底沉积物增减,而使海平面发生升降的现象。海平面上升是全球变暖和沿海地区人类活动加剧的必然结果[8],加剧沿海灾害,威胁沿海地区社会经济的可持续发展。海平面上升的直接后果表现为降低沿海堤防、码头、工业设施等的灾害防护标准,增大灾害风险,同时加剧海岸侵蚀、风暴潮灾害、海水入侵、淹没沿海低地等,给沿海地区自然环境演变、社会经济发展带来重大破坏。
海岸侵蚀是指由自然或人为因素引起的海岸后退的现象。近年来山东省三山岛至刁龙嘴岸段、龙口至烟台岸段砂质海岸侵蚀较为严重,侵蚀海岸长度共计达到13.1km,平均侵蚀速度约为2.7m/a。
海水入侵是指沿海地区地下水咸淡水界面向内陆推进的现象。土壤盐渍化是指土壤中积聚盐分形成盐渍土的过程。咸潮入侵是指感潮河段(感潮河段是潮水可达到的、流量及水位受潮汐影响的河流区段)在涨潮时发生的海水上溯现象,当咸潮入侵的强度过大、持续时间过长就会造成供水危机。潍坊的寿光市、滨海经济技术开发区、寒亭区、昌邑市、滨州的沾化县、威海的张村镇是山东省受海水入侵较为严重的几个地区。
1.2 2014年山东省海洋灾害特点
2014年山东省主要遭受风暴潮、海冰、绿潮灾害,总体灾情较常年偏轻。
1.2.1 风暴潮灾害
2014年山东省共发生7次风暴潮过程,其中两次增水较小即只发布消息,另外5次发布不同级别的警报,共有两次造成灾害损失,发生次数较常年偏少。2014年山东省风暴潮灾害共计造成直接经济损失1.4亿元,与2013年(1.44亿元)基本持平,较常年偏轻。
2014年造成风暴潮灾害损失的两次过程分别为1410号热带风暴“麦德姆”引发的台风风暴潮过程以及由冷空气和1419号强热带风暴“黄蜂”外围共同影响引起的“141008”温带风暴潮过程。
1410号热带风暴“麦德姆”引发的台风风暴潮过程,青岛、威海两地受灾严重,共计造成直接经济损失1.11亿元。“麦德姆”于7月25日17时许在威海登陆,登陆时中心附近最大风力8级、风速20m/s,中心气压为993hPa,台风级别为热带风暴;登陆后“麦德姆”快速向东北方向移动,19:00许出海进入黄海北部。“麦德姆”在青岛市造成直接经济损失6 020.4万元、受灾人口280人,其中水产养殖受灾面积1 059hm2、成灾面积22.7hm2、绝收6hm2,损失水产品180t,养殖设备损毁12个,共计损失4 483万元;损毁房屋69间,共计损失53.4万元;损毁、损坏渔船21艘,共计损失117万元;损毁航标1座,受损港口两个,损毁码头0.2km,损毁道路0.8km,共计损失502万元;淹没农田818hm2、盐田26hm2,共计损失865万元。在威海市造成直接经济损失5 082万元、紧急转移安置人口63人,其中养殖产品及设施共计损失4 710万元,主要包括水产养殖受灾10 000hm2、绝收1 385hm2,损毁、倒塌房屋40间,养殖设备、设施损坏;损毁渔业码头两座,共计损失220万元;毁坏渔船23艘(小船),共计损失40万元;其他共计损失112万元。
“141008”温带风暴潮过程,主要有潍坊、东营两地受灾。受较强冷空气和1419号强热带风暴“黄蜂”外围共同影响,10月11日夜间至13日凌晨,渤海湾、莱州湾、山东半岛沿岸分别出现80~120cm、100~180cm和40~100cm的风暴增水;其中潍坊验潮站于12日12:58出现434cm的高潮位,超过当地警戒潮位值62cm,达到橙色警戒标准,为过去几年来最高;芝罘岛验潮站于11日23:08出现436cm的高潮位,达到当地橙色警戒标准;羊角沟验潮站于12日14:39出现550cm的高潮位,达到当地黄色警戒标准;岚山验潮站、日照验潮站、青岛五号码头验潮站、石岛验潮站、成山头验潮站、蓬莱验潮站和龙口验潮站均出现达到当地蓝色警戒标准的高潮位。此次过程在潍坊市造成直接经济损失2 465万元,其中水产养殖受灾面积34hm2,共计损失43万元;养殖设备、设施损失94个,主要为工厂化养殖大棚进水受损,共计损失2 340万元;损毁海堤、护岸2.76km,共计损失67万元;其他共计损失15万元。在东营市造成直接经济损失460万元,其中水产养殖受灾面积286.7hm2,共计损失162.5万元;养殖设备、设施损失27个,共计损失135万元;毁坏海堤、护岸7.5km,共计损失112.5万元;其他共计损失50万元,主要为广饶县人工岸段及海洋湿地植被修复示范工程景观绿化损毁。
1.2.2 海冰灾害
2013—2014年度渤海海冰灾情较常年偏轻,冰情为1.5级,只有东营市广饶县受灾,造成直接经济损失946万元,其中水产养殖受灾面积8 000hm2,共计损失900万元;养殖设备、设施损失5个,共计损失25万元;损毁海堤、护岸1.4km,共计损失21万元。
1.2.3 绿潮(浒苔)灾害
2014年山东省绿潮灾害较为严重,主要影响区域为山东南部沿海,包括日照、青岛、威海三市,影响时间为5月下旬至8月下旬,共历时3个月。
日照市绿潮范围最大出现在7月12日,总覆盖面积约4.6万km2。前后累计清理上岸浒苔约92万t(以鲜湿浒苔计),共出动人力12.6万余人次,投入大型机械6万台次、监测船只660航次(行程9 700余海里)、监测车辆620车次(行程约1.9万km)、打捞船艇870船次,各级投入浒苔灾害应急处置资金达5 400余万元。
青岛市绿潮呈现离岸区域浒苔分布密度高、近岸区域浒苔分布密度低的特点,对青岛的影响程度低于2013年。6月12日浒苔在青岛登陆,青岛管辖海域浒苔最大分布面积达到9 390km2、最大覆盖面积为100km2。全市共清理浒苔10.07万t,其中海域打捞浒苔3.77万t、陆域清理浒苔6.3万t。
威海市2014年受绿潮影响在历年中最大。6月29日浒苔进入威海市管辖海域并逐步聚集、上岸,影响乳山、文登及荣成部分海域,前后历时1个多月,波及岸线约600km,影响较为严重的岸线长300km、最大覆盖面积近70km2。打捞浒苔产生直接费用2 010万元,累计出动人员10 277人次、各类大型机械4 883台次、渔船73艘,打捞、处置浒苔9.41万t。
1.3 小结
经过梳理2010-2014年山东省各类海洋灾害概况,初步得出以下结论:(1)根据统计数据,山东省海洋灾害种类具有复杂性和多样性,因海洋灾害导致的直接经济损失位居我国沿海省市前列,海洋防灾减灾工作形势较为迫切和严峻;(2)海洋灾害的发生具有显著的不确定性,每年的直接经济损失受气候及天气系统影响较大;(3)山东省风暴潮灾害和海冰灾害导致的直接经济损失合计占总数的97.6%,是最主要的致灾种类;(4)山东省受台风影响频率较南方省市相对较低,但几乎每次可能影响山东的台风过程都能导致不同程度的灾害损失;(5)绿潮灾害自2008年大规模暴发以来几乎每年6-8月都会成规模暴发,对山东南部沿岸地区造成威胁。
2 海洋灾害防御非工程性举措及存在问题
2.1 非工程性举措
山东省历来高度重视海洋防灾减灾工作,把保护人民的生命财产安全作为头等大事。面对严峻复杂的海洋灾害形势,山东省海洋与渔业厅组织开展多项防灾减灾能力建设工作,并于2014年成立应急与安全管理处,专门负责海洋预报减灾与灾害应急处置工作。近年来山东省始终努力推进海洋防灾体系建设,取得一系列建设成果。
2.1.1 加强组织领导,提前部署防灾应急工作
山东省海洋与渔业厅历来高度重视海洋防灾减灾工作,主要厅领导亲自参与研究部署防灾减灾应急管理工作,把主要精力放在海洋与渔业防灾减灾工作上,带队赴沿海市县检查指导防汛具体工作。山东省海洋预报台作为技术支撑单位,负责监视各类海洋灾害发生发展动态,及时发布海洋灾害预警报,参加防灾决策会商,为防御海洋灾害提供决策建议。
2.1.2 深入排查隐患,确保观测系统和数据传输网正常运行
定期组织山东省海洋预报台对主要海洋观测站进行全面排查,对小麦岛、日照、千里岩、南黄岛、岚山、东营港、孤东、田横、五号码头等9个海洋观测站点进行升级改造,更新、备份观测传感器,改造避雷接地系统,保证观测数据的稳定、实时获取。对山东省近海海洋观测浮标进行维护和维修,保证浮标观测系统正常业务化运行。
2.1.3 组织开展全省沿岸警戒潮位核定工作和全省海洋灾害风险评估与区划工作
组织开展山东省沿海警戒潮位核定工作,其中潍坊市、烟台市和威海市沿海19个岸段警戒潮位核定技术报告已经通过国家海洋局海洋减灾中心评审。滨州市、东营市和日照市沿海9个县(市、区)共11个岸段警戒潮位核定技术报告目前已通过专家初审和北海分局的审查,下一步将到海洋减灾中心进行专审。全省海洋灾害风险评估与区划工作也在进行当中。
2.1.4 开发一系列海洋防灾减灾应急操作平台
山东省海洋与渔业厅和北海预报中心联合开发山东省防灾减灾综合信息平台、海洋预报手机服务平台、近海数值预报WABGIS发布平台、海上搜救应急漂移预测远程GIS系统、渔船安全保障系统等一系列海洋防灾减灾应急操作平台,有效提高山东省海洋灾害应急处置工作效率,最大限度地降低灾害损失。同时,这些系统也为沿海地区日常渔业生产和出海作业提供快捷丰富的海洋预报信息,有效指导合理安排作业计划、提高作业效率。
2.1.5 科学应对绿潮灾害
在应对处置绿潮灾害工作中,不断创新打捞模式。2014年青岛市首创由海上浒苔处置平台及多艘打捞船组成“1+X”打捞船队,实现海上压榨打包,缩短打捞船的往返距离,打捞效率显著提高,单船日打捞量最高达到98.9t,较2013年提高近一倍。这一模式有望在以后的绿潮灾害处置工作中推广使用。
2.2 存在问题
相对于海洋预报业务,海洋防灾减灾业务起步较晚,技术力量相对较为薄弱,尤其是沿海基层的海洋防灾减灾工作还处于起步阶段,仍然存在一系列问题。
缺失指导海洋防灾减灾工作的各类标准(包括国标和行业性标准)。我国海洋防灾减灾业务起步较晚,各类规范性标准文件尚未出台,很大程度上制约海洋防灾减灾工作的开展。如,目前海洋灾情调查工作仍没有完整的调查规范可依据,加之各级地方政府工作人员业务水平参差不齐,导致统计上报的数据缺乏准确性、科学性。
海洋观测能力有待进一步提高。目前我国近海海洋观测站点和浮标数量距离发达国家还有相当大的差距,海洋观测站点分布比较稀疏,尤其是浮标数量少、维护难度大。海洋观测站点和浮标数量不足将导致对海洋灾害影响的实况掌握不足,十分不利于海洋防灾减灾工作的部署和实施。
海洋预警报产品尤其是海洋灾害警报的具体落实还有待加强。目前还有相当一部分沿海政府和居民对海洋灾害的关注度、认知度不足,对什么是海洋灾害、如何防御海洋灾害还缺乏必要的认知。海洋预警报产品的发布渠道有限,预报机构“自娱自乐”现象仍然存在,各类预警报产品社会知名度不高。海洋灾害预警报信息归根结底是为沿海各级政府及当地百姓服务的,他们能否用好这些信息直接决定海洋防灾减灾工作的成败。
海洋灾害预警产品内容有待进一步改进完善。目前海洋灾害预警报产品还不够形象直观,尤其是对风暴潮给沿海地区造成的影响分析不足,各类海洋灾害预警报产品与沿海各级政府灾害防御需求还存在一定差距。
3 海洋灾害防御工作建议
目前海洋防灾减灾工作最薄弱的环节在基层,只有基层的工作落到实处,海洋防灾减灾工作才能持续有效开展。山东省是全国遭受海洋灾害较严重的省份之一,海洋灾害已成为影响全省海洋社会经济可持续发展的制约因素之一。为促进全省社会经济健康持续发展,保障人民生命财产安全,迫切需要继续加强海洋防灾减灾能力建设工作。
3.1 构建完整的海洋防灾减灾应急体系
建立适合山东省特点的海洋观测预报系统、海洋灾害风险评估与管理体系、海洋预警报发布平台、应急管理辅助决策支撑平台、基础地理信息平台等业务化支柱,建立更加完善的海洋预报减灾工作运行机制,不断提高海洋防灾减灾工作效益。定期开展基层工作人员海洋防灾减灾业务知识培训,提高队伍专业知识水平。修订完善《山东省风暴潮、海浪、海啸和海冰灾害应急预案》,使预案的每一步都具备切实可操作性,使海洋灾害应急的每一项工作都落实到实处。最终在全省范围内构建完整的自上而下的防灾减灾应急体系。
3.2 加强海洋观测能力建设
海洋观测能力的提升,对于把握海洋灾害实时发展动态、及时采取防御措施具有十分重要的意义。针对目前海洋观测能力不足的现状,要充分发挥国家和省两级力量,借助省级海洋预警报能力升级改造项目,坚持需求牵引、科学布局原则,新建一批海洋观测站点,优化观测布局,最终实现全面提升山东省海洋观测能力。
3.3 以社会需求和服务为导向,做好海洋预报工作
海洋灾害是客观存在,人类不能消灭灾害及其损失,却可以积极主动地通过科学方法、采取有效措施减轻海洋灾害危害[9]。准确的海洋预报是采取有效措施的重要前提。我国海洋预报较天气预报起步较晚、受众面较窄、社会知名度和影响力较小,当前应从基础做起,摸清海洋预报的社会需求,制作发布针对性、实用性强的海洋预报产品,同时进行海洋预报技术开发研究,不断提高预报准确率,逐步做大做强海洋预报产业,提高海洋预报社会知名度和美誉度。只有做好海洋预报工作,沿海政府和居民才能及时获取有效海洋预报信息,一方面可以服务于日常海上生产活动,更重要的是当海洋灾害发生时,可以在政府主管部门的统一指挥下,提前采取有效防灾减灾措施,这必将大大降低人民生命和财产损失。
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海洋灾害 篇9
海洋创造了丰富的自然资源、优越的气候环境和便捷的国际通道, 为世界也为我国沿海地区的发展提供了得天独厚的条件, 使我国沿海地区一向成为社会经济最发达的区域。北部湾海洋自然资源丰富、气候环境优越, 给我国沿海经济的发展提供了极其优越的自然条件, 使沿海地区成为我国经济发展最快的区域, 30年来, 我国北部湾海洋生物产业经济呈现出快速增长的景象, 相关海洋产业经济的总产值远远高于其他的经济产值, 是未来一段时期内北部湾沿海经济发展的重要增长点, 但同时海洋灾害也是近年来经济损失数量增长最快的自然灾害, 海洋经济的发展与海洋自然灾害形成尖锐的矛盾, 尤其是近年来海洋灾害经济损失的急速上升, 不得不引起我们的关注。从各方面分析认为, 这种上升趋势不会自然减下去, 而必须采取相应的减灾行动才能有所控制。构建精确有效海洋灾害风险预警方法, 为预测和评价海洋灾害提供更科学的方法, 对北部湾海洋经济可持续发展有重大意义。
2 K-均值聚类算法
k-means是把每个聚类子集内样本的均值数据作为本聚类的代表点, 算法的主要思想是通过迭代把数据子集划分为不同的分类, 使聚类性能的评价准则函数到达最优, 使得生成的各个聚类内部紧凑, 而且类间独立。
K-means算法的有两个关键问题:
(1) 采用欧式距离度量记录之间的相关性。
(2) 平均值法即means, 更新簇内质心。
算法具体的步骤如下:
算法Step 5中采用均方差作为计算准则函数, 定义如下:
式中E为所有样本的均方差之和, x为样本的空间中的一个点, Xi为聚类Ci的均值。
k-means算法的复杂度为O (n*k*t) , 其中, n是所有样本的数目, k是簇的数目, t是迭代的次数, 通常k<<n且t<<n。当结果簇密集, 簇之间有明显区别时, 它的效果是比较好, 在处理大数据集时有较高的效率。其主要缺点是:须事先给出k值, 对于不同的初值, 可导致不同的结果, 少数的“躁声”数据容易对平均值产生较大的影响。
3 模糊支持向量机FSVM
支持向量机 (Support Vector Machine, SVM) 由Vapnik提出, 其在对问题进行优化时, 设定约束条件为训练误差, 优化目标为最小化置信范围。SVM是一种基于最小化准则的学习方法, 与一些传统的学习方法相比, 其明显具有较优的推广能力。在SVM的求解过程中, 最终会转化成对二次规划问题的求解, 所以SVM获得的解是全局最优解。SVM求解最优分类面问题可以转化为一种约束优化问题, 如下所示:
上式描述了一个二次凸规划问题, 其中由于目标函数和约束条件都呈现凸性质, 根据最优化理论可知, 这种规划问题存在唯一一个全局最小值。运用Lagrange乘子法, 并使其满足KKT (Karushkuhn-Tucher) 条件:
这样就可以得到一个最优分类函数, 来求解上述问题:
其中, a*, b*为确定最优划分超平面的参数, (xix) 为两个向量的点积。
对于非线性问题, 可以将其进行非线性变换, 变换成一个高维空间中的线性问题。然而, 对变换高维空间求最优分类面比较复杂, 因此一般情况下这种方法不易采用。
根据泛函分析理论, 只要核函数K (xi, xj) 满足Mercer条件, 则它就会与一个变换空间中的内积相对应。因此, 在最优分类面中选择合适的内积函数K (xi, xj) , 则可以分类非线性变换后的线性空间, 对应的分类函数演变为:
传统SVM在处理样本通常带有不精确性, 因此我们构造模糊支持向量机FSVM, 对不同的样本赋予不同的隶属度, 使不同的样本在重构最优超平面时有不同的贡献。我们称训练集S={ (x1, y1, a1) , (x2, y2, a2) , …, (xt, yt, at) } (其中xj∈Rn, yj为模糊数, aj为隶属度, 0<aj1, j=1, 2, …, t) 为模糊训练集, 称训练点 (xj, yj) , j=1, 2, …, t为模糊训练点。由于模糊训练点 (xj, yj) 中的输出yj模糊, 可导致最优超平面ω·x+b=0中的ω和b模糊, 记作称为模糊最优超平面。
4 基于K均值聚类及FSVM的海洋灾害风险预警方法
海洋灾害风险预警信号具有不确定性、模糊性, 带有大量的扰动信息等特点, 标准支持向量机方法当训练样本中含有噪声与野值样本时, 获得的分类面不是真正的最优分类面, 不同区域之间难以有清晰的边界, 使得分类结果具有不精确性与不确定性。
本文构建基于K均值聚类及FSVM的方法, 训练样本首先采用K均值聚类方法进行去噪选择, 然后将有效样本送入模糊支持向量机进行训练, 构造最优分类平面:
并对其进行优化, 得模糊最优解从而得到分类决策函数:
确保了精确的海洋灾害预警结果。
海洋灾害信息复杂多变, 样本少, 灾害预警模型构建过程如图1所示。
5 实验结果
为了验证本文方法的有效性与准确性, 选取了2012年11月至2013年3月海洋环境数据作为对比数值, 结合当地气象局发布的预警信息作为检验标准进行比较实验, 本文的方法预警精确率达到93.5%, 预警精度明显高于K-means方法和传统的支持向量机方法。实验结果如表1所示。
6 结语
基于K均值聚类及FSVM的海洋灾害风险预警方法可以有效解决海洋灾害数据具有不确定性、模糊性及带有扰动信息等问题, 从而大大提高海洋灾害预警的准确性, 为预测和评价海洋灾害提供更科学的方法, 对海洋经济可持续发展有重大意义。
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