如何摸清南海海洋氣象的脾氣？給海洋天氣把把脈

近期中國海油對外宣佈，其在南海西部超深水超淺氣層勘探領域獲重大突破。

據介紹，陵水36-1氣田位於南海西部海域，平均水深約1500米，主要含氣層係為第四系樂東組儲層，平均氣層埋深210米，探井測試無阻天然氣流量超1000萬方/天。

▲圖為陵水36-1氣田探井測試現場

中國海油勘探副總師徐長貴表示，南海超深水超淺氣層勘探領域面臨諸多世界級工程技術挑戰，陵水36-1氣田測試成功標誌著該領域勘探獲重大突破，後續中國海油將持續開展超淺層儲層勘探及開發關鍵技術攻關，為新型天然氣資源利用、加快深海油氣資源勘探開發貢獻力量。

在中國最大的領海海域——南海，這裡不僅有細膩的沙灘，獨具特色的島嶼，還有喜歡搞破壞的颱風，也有讓人茫然無措的海霧。作為中國夏季熱量與水氣重要通道，華南海岸帶地區海氣、陸氣相互作用也成為許多海洋氣象災害天氣的誘發和影響因素。如何才能摸清南海海洋氣象的脾氣？就讓我們走進海氣通量與海浪測量的科學世界。

海洋天氣VS陸地天氣

登陸颱風觀測系統示意圖

海洋天氣有別於陸地天氣的關鍵在於，海洋的熱力動力過程可以影響天氣過程。風吹浪打形容大氣向大海發力的情形，其實也有大海主動“反擊”大氣的情形，在風平而浪不靜的天氣，海洋氣象平臺的風速觀測常常出現風速隨高度升高而減弱的情形，但陸地風速幾乎不可能發生這種現象。海洋風的這種奇特現象原因就在於湧浪對大氣“發力”。除了這些可見的現象，對天氣氣候變化更重要的過程往往卻不易透過肉眼覺察，如海面溫度對大氣加熱過程，以及海洋與大氣之間的水汽、二氧化碳等氣體交換的通量過程，要認知這些過程就需要專業裝置來助陣。

洋麵觀測常用渦動相關通量系統對海氣通量進行直接觀測計算。基本裝置主要包括一個三維超聲風速溫度計以及一個快速響應紅外線氣體分析儀，這兩種裝置利用聲學與光學的手段，實現對風速與氣體含量的快速測量。基於這些快速測量值，就可計算出各種海氣通量。另外，要發展可用於數值天氣模式的方法，還需要對平均風速、溫度、溼度等進行觀測。

值得一提的是，衛星遙感同時也是浩瀚洋麵的主要觀測手段，要使衛星看得更準，就需要現場測量來校準。在海上平臺進行的水體輻射特性與大氣光學特性的實時觀測，主要用於紅外波段的定標與檢驗，是中國衛星定標與真實性檢驗子系統的重要組成部分。

南海海洋氣象觀測基地裡的“觀海神器”

作為中國目前建成的第一個海洋氣象專用觀測平臺，南海海洋氣象觀測基地由海岸陸地觀測基地，海上觀測平臺和海島通量觀測塔組成。主要用於近海面大氣層與海洋邊界層過程及其海洋—大氣相互作用過程的觀測。

海岸陸地觀測基地

▲O10米大型海洋氣象波浪浮標

海岸陸地觀測基地海洋環境要素觀測主要採用測波浮標，測量近岸海表溫度和波高、波向、波週期等海洋環境要素。另外，為彌補浮標單點觀測的不足，還採用測波雷達遙感手段，探測近岸5千米範圍內的波浪、表層流等海洋環境引數。

關於波浪，這裡介紹根據機械運動方法測量波浪高度與方向的一類浮標，它一般呈盤形或甜甜圈形，在海面上的運動有6個自由度，3個平動（上下起伏、前後推動、左右搖擺）與3個轉動（橫軸方向為傾斜；縱軸方向為橫滾；垂直軸方向為偏航），除測量上下起伏獲得波浪高度外，還測量水平軸向的自身轉動（傾斜與橫滾）或平動（左右搖擺與前後推動）運動，在一個指南針來監測方向的配合下，就可以確定平均波方向。

海上觀測平臺

海上氣象觀測平臺及部分觀測裝置特寫

海上觀測平臺主要包括30米的海—氣通量觀測和大氣邊界層特徵觀測塔、海洋氣象要素觀測塔及水下海洋要素觀測。觀測平臺水上裝置主要進行海氣動量、熱量和水汽交換等專案的觀測，以獲取海氣相互作用的相關資料。而水下觀測裝置主要進行海洋邊界層結構和海流、海浪等專案的觀測。

藉助於科學技術的進步，研究人員改進了海洋與大氣動量交換過程在數值模式中的表達形式以及近地面大風、海浪與風暴潮的預報效果，同時也對華南海霧形成機理的認識，改進了海霧的預報效果。這些新的認識與數值預報產品，為華南海岸帶災害性天氣的防災減災工作提供了有力的科技支撐。

本文節選自《知識就是力量》2021年3月刊《在南海給海洋天氣把把脈》。

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編輯/段陽陽