夏季南海和巴西的水文气象

夏季南海和巴西的水文气象

中国-巴西的矿石运输航线通过中国东部沿海地区，穿越南海、新加坡和马六甲海峡或加里曼达海峡（或gelasa海岸）和楚托海峡，向南大西洋和南海水域。经度跨度达163°,纬度跨度达65°。船舶西行时一般为空载,东行时一般为满载。为便于叙述,中国港口以马迹山(Majishan)为例,巴西港口以图巴朗(Tubarao)为例。1天麻一带7、8月—印度洋的水文气象在西行或东行过程中,船舶单向行驶所选择的航线在中国南海和大西洋海域所经受的水文气象是相似的;但在印度洋上,因船舶分别选择马六甲海峡航线和巽他海峡航线,船舶所受的水文气象影响是有区别的。因此,本文着重介绍印度洋上的水文气象。风:冬季北印度洋盛行东北季风,风力不大,一般为3~5级。夏季整个北印度洋为西南季风所控制,7、8月份最强盛,风力常达8~9级或以上。赤道无风带在11月至次年4月处于赤道以南,其他月份则略向北移,其平均宽度在200nmile左右。6~9月为东南信风强盛期,其宽度范围有所减小。无风带中风力不大,风向不定,有雷雨时风力增强。东北季风期间,赤道至纬度10°S会产生西北季风。在10°S~30°S之间,终年为东南信风。在接近无风带处的风向多为偏东风,风力4~6级,在6~9月风力较强,有时可达7级,大多发生在经度80°E附近。另外,东南信风有时会被东移发展的低压槽所打破,此锋面低气压有时可袭击毛里求斯和留尼旺岛,风力可达7级。在30°S以南海域逐渐变为西风,风力较大。纬度40°S以南是有名的风暴带,终年为强烈的西风。热带气旋多发生在10°S~30°S、40°E~80°E之间的海域。一般向西到西南方向移动,有的突然折向南到东南方向,风力达8~12级。发生次数在每年12月到次年3月份较多,4到11月份较少。海流:海流主要受季风影响,其强弱、方向也随季风而变。2西航航线分析2.1湾大陆沿海、台湾东部沿海西行航线一般可分为两组,见图(1)。一组是经新加坡海峡和马六甲海峡、南非沿海到巴西的航线,在此称为航线“甲”;另一组是经Gelasa海峡或加里曼丹海峡、巽他海峡、南非沿海到巴西的航线,在此称为航线“乙”。考虑到航行中的水文气象条件,西行航线一般采用恒向线。具体情况如下:航线“甲”:马迹山到新加坡航线有三条路径,台湾海峡大陆沿海、台湾海峡澎湖水道和台湾东部沿海。三条路径的航程分别为2133、2133和2166nmile。新加波到Tubarao港的航程为8888nmile。如经过澎湖水道,航线“甲”的总航程为11021nmile。航线“乙”:马迹山到Gelasa海峡,沿上述三条航路的航程分别为2285、2263和2290nmile。Gelsas海峡到Tubarao港的航程为8665nmile。如经过澎湖水道,航线“乙”的总航程为10928nmile。从上述航程可以看出,航线“乙”比航线“甲”少93nmile。台湾海峡大陆沿海的航线在航程上并不具有优势,并且海峡中航道狭窄、障碍物多、水深浅、通航密度大。台湾东部沿海航线的航程最长,受黑潮影响最大,但通航密度较小。澎湖水道的航程最短、航道较宽、通航密度适中,东北季风期间为顺流,西南季风期间受水流影响小于台湾东部。沿航线“乙”,船舶经Karimata海峡要比经Gelasa海峡多79nmile,对于西行空载船舶而言,通过Karimata海峡显得没有必要。2.2受水文气象影响,航道“甲”从航行环境方面分析,两航线在经过南海海域、马达加斯加至南非海域和大西洋海域时所受的影响基本相似,所不同的是航线“甲”经过马六甲海峡、印度洋海域,而航线“乙”经过Gelasa海峡、巽他海峡、印度洋海域。因此,这里主要分析印度洋海域水文气象对航速的影响。超大型矿石船空载航速以14.5kn计算。航线“甲”:从霍斯堡灯塔到韦岛距离为638nmile,海峡中西流0.75kn,船舶西行因流的作用可节省2.2h。沿韦岛至马达加斯加(东南沿海)航线,其中韦岛至赤道距离为646nmile,赤道至5°S的距离为507nmile,5°S至马达加斯加距离2236nmile。根据水文气象对本航线的影响进行分析:东北季风期间,韦岛至赤道之间为顺流,流速约0.6kn,东北风3~5级;赤道至5°S之间为顶流,流速约0.8kn,西北风3级。西南季风期间,5°S以北为顶流,流速约0.8kn,赤道以南为东南风2~3级,赤道以北、苏门答腊以西为西南风4~7级。5°S至马达加斯加之间为顺流,流速约0.6kn,东南风4~6级。经计算,韦岛至马达加斯加航线,在东北季风期间可节省5.9h,在西南季风期间可节省1.5h。年平均节省3.7h。因此,航线“甲”从霍斯堡灯塔到马达加斯加受水文气象影响总共可节省5.9h。航线“乙”:巽他海峡至马达加斯加(东南沿海)航线距离3494nmile,航线处在5°S以南,基本不受季风的影响。5°S至马达加斯加之间为顺流,偏顺成份要比韦岛至马达加斯加航线大。年平均流速约0.8kn,东南风4~6级。经计算该航线可节省12.6h。综上所述:在航行距离方面,航线“乙”比航线“甲”少93nmile,可节省6.4h;在航行环境方面,航线“乙”要比航线“甲”节省6.7h,共可节省13.1h。因此,超大型矿石船舶西行时选择澎湖水道、Gelasa海峡、巽他海峡、南非沿岸到巴西的航线是较经济的航线。3东航航线分析3.1副热带高压南海域东行航线也可分为两组,见图(2)。一组是从巴西经南非沿海、马六甲海峡和新加坡海峡、台湾东部沿海到马迹山的航线,称为航线“丙”;另一组是从巴西经南非沿海、巽他海峡、Gelasa海峡或加里曼丹海峡、台湾东部沿海到马迹山的航线,在此称为航线“丁”。考虑到航行中的水文气象条件,东行航线一般采用大圆航线。具体情况如下:大西洋海域东行时采用大圆航线,一方面可以缩短距离,另一方面可以利用副热带高压南侧以及35°S以南盛行的西风。南非沿海,有季节性载重线限制,如载重线受限,航线可沿南非沿岸航行;反之,如天气许可,航线可远离南非沿岸,航行于36°45′S到38°S之间,既可以缩短距离、利用西风海流,也能避开强劲的阿古拉斯海流。印度洋海域东行时也采用大圆航线。“丁”航线通常通过27°S/80°E这一点,虽然在航程上比直接走大圆航线远36nmile,但可以充分利用副热带高压南侧和35°S以南盛行的西风,以及西风海流,同时可减少南印度洋东部的东南信风和水流的影响。两组航线都是经台湾东部沿海,虽然航程比通过澎湖水道分别远了27~33nmile,但可以利用台湾东部沿海强劲的黑潮,避开台湾海峡中的通航繁忙地段。在西南季风期间可以走澎湖水道。航线“丙”总航程11008nmile;航线“丁”在经Gelasa海峡时总航程10891nmile,经加里曼丹海峡时总航程10970nmile。船舶如不在新加坡加油,好望角型船舶一般选择走巽他海峡和Gelasa海峡,而VLOC船舶由于吃水深,通常选择走巽他海峡和加里曼丹海峡。两组航线分别比航线“丙”少117nmile和38nmile。航线“丁”如经过好望角南145nmile处,即航行于36°45′S处通过好望角,航程可以缩短53nmile。3.2水文气象对“丁”从航行环境分析,两航线在经过大西洋海域和南海海域时所受的影响基本相似,所不同的是航线“丙”经过印度洋海域、马六甲海峡,而航线“丁”经过印度洋海域、巽他海峡、Gelasa海峡或加里曼丹海峡。因此,这里也主要分析印度洋海域水文气象对航速的影响。超大型矿石船满载航速以13.3kn计算。航线“丙”:沿南非至韦岛(马六甲海峡)航线。南非到5°S的距离3339nmile,顶流约1kn(考虑到马达加斯加到南非沿海之间的海流,顶流影响要大于西行航线),东南风4~6级。5°S到赤道的距离507nmile,顺流0.8kn,风向不定。赤道至韦岛距离为646nmile,东北季风期间顶流,流速约0.6kn,东北风3~4级,西南季风期间顺流,流速约0.8kn,西南风4~7级。根据水文气象对本航线的影响进行分析:南非至5°S之间损失20.4h,5°S至赤道之间节省2.1h,赤道至韦岛之间在东北季风期间损失2.3h,在西南季风期间节省2.8h。南非至韦岛(马六甲海峡)航线年平均损失18.1h。从韦岛到霍斯堡灯塔的距离为644nmile,海峡中西流0.75kn,船舶东行因流的作用损失3.1h。因此,“丙”航线受水文气象影响总共损失时间21.2h。航线“丁”:南非至27°S/80°E的距离2696nmile,顺流0.3kn,西风4~7级。27°S/80°E至巽他海峡的距离1878nmile,顶流0.5kn,东南风4~6级。根据水文气象对本航线的影响进行分析,南非至27°S/80°E之间可节省4.5h,27°S/80°E至巽他海峡之间损失5.5h。因此“丁”航线受水文气象影响损失时间1h。综上所述,在航行距离方面,航线“丁”比航线“丙”分别少117nmile(Gelasa海峡)和38nmile(Karimata海峡),分别可节省时间8.8h和2.9h;在航线环境方面,航线“丁”要比航线“丙”节省20.2h,共可节省29h或23.1h。因此,超大型矿石船舶东行时,选择巽他海峡、Gelasa海峡到中国的航线是较经济的航线。4加油港的选择(1)船舶进港慢车时间损失根据笔者在30万吨矿石船工作期间4次挂靠新加坡港添加燃油的经历,船舶在时间上会有如下损失:船舶进港慢车时间损失约1.5h;船舶锚泊后到开始加油时的等待时间损失约4.1h;泵油时间约10.1h(泵油速度以530t/h计算);加油结束后的等待时间损失约2.2h;船舶出港慢车时间损失约1.1h。因此,每次挂靠新加坡港加油,时间损失合计约为19h。(2)新加坡燃油价格如燃油价格合理的话,船舶在卸货港期间添加燃油,船舶西行时选择航线“乙”,东行时选择航线“丁”是最经济、理想的选择。航运公司可以根据卸货港与专门加油港的燃油差价、航次节省的时间和航次节省的燃油价格,决定是在卸货港加油,还是专门挂靠加油港加油。如果新加坡燃油价格具有优势,或者由于船舶舱容限制需要在新加坡添加燃油,VLOC型船舶选择空载西行时在新加坡加油,回航东行时则不需要加油;好望角型船舶如能满足一个航次只加一次燃油,则西行时在新加坡加油,东行时选择航线“丁”(经Gelasa海峡)返航,可比航线“丙”共节省29h。(3)东行及中资企业的重油可以实现双重目标的经济增长一般VLOC型船舶的油舱舱容大,可以满足一个航次只加一次燃油的需要。以“合恒”轮的重油舱为例,该轮重油舱容8080m3,按90%装载(重油相对密度0.98)计算,可装重油约7126t。如以空载船速14.5kn、满载船速13.3kn、新加坡加油、Tubarao港装货、马迹山港卸货、日耗油80t为基本数据,那么,新加坡装满燃油后,西行需要(8888/14.5/24)25.54天,Tubarao港装货后东行经巽他海峡需要(10970/13.3/24)34.37天,装卸港港内消耗80t重油,到马迹山时剩余重油2253t,该余量可以使船舶再次到达新加坡加油而无需挂靠其他港口。但好望角型船舶的油舱容量没有这么大。以“港寰”轮为例,该轮重油舱容4553m3,按90%装载(重油相对密度0.98)计算,可装重油约4015t。如以空载船速14.5kn、满载船速13.3kn、新加坡加油、Tubarao港装货、马迹山港卸货、日耗油60t为基本数据,那么,该轮在新加坡装满燃油后,西行需要(8888/14.5/24)25.54天,东行需要(10891/13.3/24)34.12天,装卸港港内消耗60t重油,到马迹山时剩余重油375t,基本上满足安全余量的要求。如果船舶在巴西PDM港装货或到中国北方港口卸货,燃油的安全余量就不够了,而必须来回都要在新加坡添加燃油。为此,该型船舶西行时,应争取在新加坡加最大量的油,以便在东行选择航线“丁”时,燃油能够满足到达中国港口的要求,避免回航时在新加坡加油。据统计,2010年中国铁矿石对外依存度达62.5%,钢产量占全球的44.3%。中国从巴西进口铁矿石可以说是一项长期的国策。建议新船在设计建造中应考虑中国—巴西之间这种专用船舶的续航能力;建议船舶在大修时对现有燃油舱扩容,而一次性扩大燃油舱容的投入,可以在以后的运营中得到更多的回报。5vloc型船舶的整体观念如上所述,船舶通过Gelasa海峡比通过加里曼丹海峡近79nmile,但是由于30万吨VLOC型船舶夏季满载吃水达21.43m,Gelasa海峡南端的航线两侧有23m浅点,船舶满载时一般选择走加里曼丹海峡。目前,由于缺乏Gelasa海峡更详尽的水深资料和大比例尺海图,吃水超过20m的船舶不要通过该海峡。建议好望角型船舶无论何种装