第三章海洋灾害及防治

海洋石油工程概论主讲人：徐建功

第一章绪论第二章海洋资源第三章海洋灾害及防治第四章海上钻井设备概述第五章海上采油设备概述第六章波浪理论第七章海洋环境及环境载荷第八章海洋石油钻采设备的运动学和动力学第九章海洋石油钻采设备的强度基本内容：

第三章海洋灾害及防治

海洋在给人类造福的同时，也给人类带来了不少灾难。

第一节海啸

2004年12月26日，印度洋大地震引发的海啸在印度尼西亚、孟加拉国、斯里兰卡、泰国、印度、马来西亚等国家造成重大人员伤亡，约有28万人死于这次海啸。

海啸是指由海底地震、火山爆发和水下滑坡、塌陷所激发的、波长可达几百千米的海洋巨浪。

海啸是一种具有强大破坏力的海浪。当地震发生于海底，因地震波的动力而引起海水剧烈的起伏，形成强大的波浪，向前推进，将沿海地带一一淹没的灾害，称之为海啸。另外海底火山爆发或水下塌陷和滑坡等大地活动都可能引起海啸。海啸波长比海洋的最大深度还要大

,所以在海洋的任何地方波都可以传播过去，海啸不会在深海大洋上造成灾害,但当海啸波进入陆棚后，由于深度变浅，波高突然增大，它的这种波浪运动所卷起的海涛，波高可达数10米，并形成“水墙”。

海啸的表现形式：海水陡涨，骤然形成水墙，伴随着隆隆巨响，瞬时侵入滨海陆地，吞没良田和城镇村庄，然后海水又骤然退去，或先退后涨，有时反复多次，从而造成生命财产的巨大损失。还常伴随着强烈地震或震灾发生。

海啸分类：海啸分为遥海啸和本地海啸。

遥海啸是指横越大洋或从很远处传播来的海啸，也叫越洋海啸。

本地海啸是指从地震及海啸发生源地到受灾的滨海地区相距较近的海啸。海啸是一种具有强大破坏力的海浪。水下地震、火山爆发或水下塌陷和滑坡等大地活动都可能引起海啸。水下核爆炸也能引起人工海啸。地震震级大于6.5级才能产生破坏性地震海啸。海啸发生或登陆前的的预兆。

地震引发的海啸登陆之前，会有一些非常明显的宏观前兆现象，在海边生活、工作、旅游的人们只要稍加注意，就可以发现。常见的海啸登陆宏观前兆现象大致有四种：一是海水异常的暴退或暴涨；二是离海岸不远的浅海区，海面突然变成白色，其前方出现一道长长的明亮的水墙；三是位于浅海区的船只突然剧烈地上下颠簸；四是突然从海上传来异常的巨大响声，在夜间尤为令人警觉，其他的还有大批鱼虾等海生物在浅滩出现；海水冒泡，并突然开始快速倒退。【如何逃生】

一、地震是海啸最明显的前兆。如果你感觉到较强的震动，不要靠近海边、江河的入海口。要记住，海啸有时会在地震发生几小时后到达离震源上千公里远的地方。二、海上船只听到海啸预警后应该避免返回港湾，海啸在海港中造成的落差和湍流非常危险。在海啸到来前把船开到开阔海面。

三、海啸登陆时海水往往明显升高或降低，如果你看到海面后退速度异常快，立刻撤离到内陆地势较高的地方。

四、每个人都应该有一个急救包，里面应该有足够72小时用的药物、饮用水和其他必需品。这一点适用于海啸、地震和一切突发灾害。海啸灾害的防御健立预警机制和应急机制.加强海堤建设

有效地保护沿海地区的生态系统；红树林、珊瑚礁等均可有效的抵御风暴潮、海浪等海洋灾害

广泛地开展风暴潮知识的普及、宣传★红树林海岸★红树林海岸：发育在某些滩涂岸段，其根系发达，种类较多。既有乔木（有的高达40m），也有低矮的灌木；红树林具有独特的“胎生”现象。发育成片的红树林称为“海上森林”、“海上绿色长城”。★我国红树林海岸分布在福建福鼎以南。“胎生”的红树林发达的根系红树林外观泰国红树林海岸

第二节厄尔尼诺和拉尼诺

“厄尔尼诺”一词来源于西班牙语，原意为“圣婴”。19世纪初，在南美洲厄尔尼诺的厄瓜多尔、秘鲁等西班牙语系的国家，渔民们发现，每隔几年，从10月至第二年的3月便会出现一股沿海岸南移的暖流，使表层海水温度明显升高。南美洲的太平洋东岸本来盛行的是秘鲁寒流，随着寒流移动的鱼群使秘鲁渔场成为世界四大渔场之一，但这股暖流一出现，性喜冷水的鱼类就会大量死亡，使渔民们遭受灭顶之灾。由于这种现象最严重时往往在圣诞节前后，于是遭受天灾而又无可奈何的渔民将其称为上帝之子－－圣婴。后来，在科学上此词语用于表示在秘鲁和厄瓜多尔附近几千公里的东太平洋海面温度的异常增暖现象。当这种现象发生时，大范围的海水温度可比常年高出3－6摄氏度。太平洋广大水域的水温升高，改变了传统的赤道洋流和东南信风，导致全球性的气候反常。

主要指太平洋的热带海洋和天气发生变化异常，使整个世界气候模式发生变化，造成一些地区干旱而另一些地区降雨过量。这种气候现象叫厄尔尼诺现象。通常发生在圣诞节前后，往往持续几个月甚至一年。影响范围极广。厄尔尼诺厄尔尼诺（ElNiñoPhenomenon）又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象，就是沃克环流圈东移造成的。正常情况下，热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲，使太平洋表面保持温暖，给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每2—7年被打乱一次，使风向和洋流发生逆转，太平洋表层的热流就转而向东走向美洲，随之便带走了热带降雨，出现所谓的“厄尔尼诺现象”。24

厄尔尼诺形成的原因：在正常状况下，北半球吹东北信风，南半球吹东南信风。信风带动海水自东向西流动，形成赤道洋流。从赤道东太平洋流出的海水靠下层上升涌流补充，从而使这一地区下层冷水上翻，水温低于四周，形成东西部海温差。但是，一旦太平洋地区的冷水上翻减少或停止，海水温度就升高，形成大范围的海水温度异常减弱，甚至变为西风时，赤道东太平洋地区的冷水上翻减少或停止，海水温度升高，形成大范围的海水温度异常增暖。突然增强的这股暖流沿着厄瓜多尔海岸南侵，使海水温度剧升，冷水鱼群死亡，海鸟飞走，失去生机，使沿岸国家遭到巨大损失。起因太平洋的中央部分是北半球夏季气候变化的主要动力源。

厄尔尼诺现象泛指赤道附近的东部太平洋表层海水温度上升引起的气候异常现象厄尔尼诺现象不是孤立的现象他是热带海洋洋流与大气互作用的产物。在秘鲁和厄瓜多尔附近几千公里的东太平洋海面温度的异常增暖现象。比常年高出3－6摄氏度。太平洋广大水域的水温升高，改变了传统的赤道洋流和东南信风，导致全球性的气候反常。特征厄尔尼诺现象的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高，海水水位上涨，并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域，结果引起海啸和暴风骤雨，造成一些地区干旱，另一些地区又降雨过多的异常气候现象。使南半球气候更加干热，使北半球气候更加寒冷潮湿。影响

首先是台风减少，厄尔尼诺现象发生后，西北太平洋热带风暴（台风）的产生个数及在我国沿海登陆个数均较正常年份少。其次是我国北方夏季易发生高温、干旱，通常在厄尔尼诺现象发生的当年，我国的夏季风较弱，季风雨带偏南，位于我国中部或长江以南地区，我国北方地区夏季往往容易出现干旱、高温。第三是我国南方易发生低温、洪涝，在厄尔尼诺现象发生后的次年，在我国南方，包括长江流域和江南地区，容易出现洪涝，近百年来发生在我国的严重洪水，如1931年、1954年和1998年，都发生在厄尔尼诺年的次年。最后，在厄尔尼诺现象发生后的冬季，我国北方地区容易出现暖冬。拉尼娜是指赤道太平洋东部和中部海面温度持续异常偏冷的现象（与厄尔尼诺现象正好相反）。是气象和海洋界使用的一个新名词。意为“小女孩”，正好与意为“圣婴”的厄尔尼诺相反，也称为“反厄尔尼诺”或“冷事件”。拉尼娜现象就是太平洋中东部海水异常变冷的情况。东信风将表面被太阳晒热的海水吹向太平洋西部，致使西部比东部海平面增高将近60厘米，西部海水温度增高，气压下降，潮湿空气积累形成台风和热带风暴，东部底层海水上翻，致使东太平洋海水变冷。

拉尼娜是指赤道中太平洋和东太平洋海温降低的现象。是热带海洋和大气共同作用的结果。拉尼娜现象每隔3—5年一次，但比厄尔尼诺弱。同时也伴随着全球性气候混乱，总是出现在厄尔尼诺现象之后。拉尼娜现象在当前全球气候变暖背景下频率趋缓，强度趋于变弱。我国1998年长江流域发生的特大洪涝灾害就是厄尔尼诺和拉尼娜综合影响的结果。拉尼娜现象的出现还可造成冷冬热夏。厄尔尼诺和拉尼娜的关系厄尔尼诺和拉尼娜都是赤道中、东太平洋海温冷暖交替变化的异常表现，他们是热带海洋和大气共同作用的产物，太平洋上空的大气环流被称作沃克环流，当沃克环流变弱时，海水吹不到西部，太平洋东部海水变暖，就是厄尔尼诺现象；但当沃克环流变得异常强烈，就产生拉尼娜现象。这种海温的冷暖变化过程构成一种循环，在厄尔尼诺之后接着发生拉尼娜并非稀罕之事。同样拉尼娜后也会接着发生厄尔尼诺。厄尔尼诺的影响厄尔尼诺现象，使赤道中、东太平洋海水表面水温比常年平均温度偏高2℃左右；同时，热带地区的大气环流也相应地出现异常，热带及其他地区的天气出现异常变化；南美洲的秘鲁北部、中部地区暴雨成灾；哥伦比亚境内的亚马孙河河水猛涨，造成河堤多次决口；巴西东北部少雨干旱，西部地区炎热；澳大利亚东部及沿海地区雨水明显减少；中国华南地区、南亚至非洲北部大范围地区均少雨干旱。同时，厄尔尼诺现象带动的温暖海水，影响鱼类的成群移动，破坏珊瑚礁的生长。拉尼娜的影响作为与厄尔尼诺同等级的全球问题，拉尼娜虽然名气上不如自己的哥哥，但威力同样不可小觑。她同样会造成全球'气候'的异常。影响包括使美国西南部和南美洲西岸变得异常干燥，并使澳洲、印尼、马来西亚和菲律宾等东南亚地区有异常多的降雨量，以及使非洲西岸及东南岸、日本和朝鲜半岛异常寒冷。在西北太平洋区，热带气旋影响的区域会比正常偏南和偏西。有趣的是，拉尼娜现象一但出现时在北大西洋的飓风也会异常活络。拉尼娜对我国气候的影响赤道东太平洋水温偏低，东亚经向环流异常，造成入春以来我国北方地区偏北气流盛行，而东南暖湿气流相对较弱。于是，北方强寒潮大风频繁出现，而降雨量却持续偏少，气温也居高不下。大范围扬沙和沙尘暴天气，影响范围包括西北、华北、东北西部、黄淮地区，甚至波及到了江淮地区。2008年我国南方的特大降雪进入2008年后，亚洲高压非常活跃，不断形成冷气团南下影响我国，造成大范围大风降温天气，但是由于南方今年的暖气团也很活跃，大量来自太平洋、印度洋的暖湿气流频频光顾南方地区，当来自蒙古西伯利亚的强大冷气团迅速南下至南方地区，并与暖湿气团相遇后，这一冷、一暖两个正好结合在一起。受这两个气流共同影响，所以最近一段时间，特别是在长江流域雨雪天气比较多，而且长时间维持着低温天气。如果只有强大的冷气团，而没有暖湿气团提供的大量水汽，南方只会出现大风降温天气；如果只有暖湿气团提供的大量水汽，而没有冷气团光临，则根本没有什么灾害性天气。而两者齐备的时候，灾害就降临了。拉尼娜这个调皮的“小女孩”将对今年春、夏气候产生以下几个方面的影响：1.对南方早稻播种的影响

3月份的低温阴雨天气,对早稻播种影响不大。2.对春季北方地区沙尘暴的影响出现强沙尘暴的可能性较大。3.对干旱及森林火险的影响东部大部地区可能出现春旱,夏季，全国少雨范围比多雨范围大，整体形势旱重于涝，长江下游至江南北部可能出现高温干旱。4.对夏季区域性洪涝灾害的影响夏季，主要多雨带位于广西大部、云贵高原、重庆、湖北西部、河南南部、山东东部、河北北部、京津地区、吉辽大部，这些区域发生洪涝的可能性较大。5.对台风活动的影响容易造成夏季台风活动偏多，初夏生成台风和汛期影响我国的台风可能较为活跃，并有利于北上台风的活动。

第三节风暴潮风暴潮是由于剧烈的大气扰动，如强风和气压骤变而导致海水异常升降，潮位大大超过平常潮位的现象。风暴潮分为台风风暴潮和温带风暴潮。台风风暴潮多见于夏秋季节台风鼎盛时期。特点是来势猛、速度快、强度大、破坏力强。温带风暴潮多发生在春秋季节，夏季也有发生。特点是来势平缓，强度低于台风风暴潮。

1922年8月2日，我国汕头地区发生一次台风风暴潮，造成7万余人丧生，无数人流离失所；1990年4月5日，渤海发生了一次温带风暴潮，海水涌入内陆30km。钱塘潮特大潮灾“桑美”风暴潮袭击后的沙埕港

超强台风（SuperTY）：底层中心附近最大平均风速大于51.0米/秒，也即16级或以上。

强台风（STY）：底层中心附近最大平均风速41.5-50.9米/秒，也即14-15级。

台风（TY）：底层中心附近最大平均风速32.7-41.4米/秒，也即12-13级。

强热带风暴(STS)：底层中心附近最大平均风速24.5-32.6米/秒，也即风力10-11级。

热带风暴(TS)：底层中心附近最大平均风速17.2-24.4米/秒，也即风力8-9级。

热带低压(TD)：底层中心附近最大平均风速10.8-17.1米/秒，也即风力为6-7级。台风级别

第四节赤潮“赤潮”，被喻为“红色幽灵”，国际上也称其为“有害藻华”，赤潮又称红潮，是海洋生态系统中的一种异常现象。它是由海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。海藻是一个庞大的家族，除了一些大型海藻外，很多都是非常微小的植物，有的是单细胞植物。赤潮是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌报复性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。根据引发赤潮的生物种类和数量的不同，赤潮有时是红色或砖红色、绿色、黄色、棕色等。赤潮的发生在许多国家都有，也很频繁。

赤潮的影响主要有：（1）破坏海洋的正常生态结构，也破坏海洋中的正常生产过程，大量赤潮生物集聚于鱼类的鳃部，使鱼类因缺氧而窒息死亡；是鱼类吞食大量有毒藻类。威胁海洋生物的生存。（2）赤潮生物会分泌出粘液，有些赤潮生物有毒，影响渔业生产。（3）大量赤潮生物死亡，藻体在尸骸分解过程中要消耗海水中的溶解氧，导致鱼类及其它海洋生物因缺氧死亡，造成缺氧环境，同时还会释放出大量有害气体和毒素，严重污染海洋环境，使海洋的正常生态系统遭到严重的破坏；影响渔业生产。赤潮赤潮海洋灾害59

发生赤潮的原因：（1）海水营养过剩是赤潮发生的物质基础和首要条件。海水污染可造成营养物质增加。（2）水文气象和海水理化因子的变化是发生赤潮的重要原因。气温高；②静水；③静风；④海域相对封闭。海水的温度20--30℃（环境因子）和海水的盐度26--37（化学因子）较易发生赤潮。（3）海水养殖的自身污染也是诱发赤潮的因素之一。（4）沿岸地区人口稠密、经济发达，排入海洋的工业废水和生活污水多，加剧近海、港湾海水富营养化程度。（5）农业生产过程中大量使用化肥、农药。多发区：多发生在轻工业发达，生活排污太多，较封闭的海湾。如我国的珠江口、杭州湾、渤海等地。【赤潮的危害】

破坏了海洋的生态平衡，威胁海洋生物的生存。

破坏了海洋渔业和水产资源。

有些赤潮生物会分泌出粘液，粘在鱼、虾、贝等生物的鳃上，妨碍呼吸，导致窒息死亡。大量赤潮生物死亡后，其分解过程中要大量消耗海水中的溶解氧，造成缺氧环境，引起虾、贝类的大量死亡。（生物的主要死因）3.危害了人类健康.

人类食用含有毒素的海产品，严重时可导致死亡

。

防治措施建立完善的赤潮监控体系。

打捞海水中的赤潮生物(藻类).研究海洋生物食物链，培育以赤潮生物为食的小动物，将它们投放到发生赤潮的海区，让它们捕食赤潮生物藻类，这是最为有效和环保的一种办法。最好的方法是防:控制近海工业废水、生活污水排放和农业上的化肥的使用，生活上要尽量使用无磷洗济剂。

第五节海冰

由海水冻结而成的冰称为海冰

在海洋中所见到的冰，除海冰之外，尚有大陆冰川、河流及湖泊溜滑入海中的淡水冰，广义上把它们统称为海冰。因此海水结冰的过程比淡水要慢得多，需要的温度要比淡水低。寒潮天气使海面气温下降，大风搅拌，海面散失热量，海水冷却，海水温度降低。当降低到接近海水密度最大时的温度，上层海水比重变大了，产生下沉，下层海水比重相对变小，要上升到表层。因为海洋中的海水盐度一般高于25，海水温度达到冰点，也正是接近密度最大时的温度，表层与下层海水又发生下沉上升的对流混合。其结果，把海表面的冷却水带到下层，又把下层形成冰晶时所放出的结晶热带到海面，海水再一次冷却，直到整个下沉上升水层密度均匀稳定才停止。当海水温度降至冰点并继续散热时，海水就开始结冰。海冰的形成可以开始于海水任何一层，如果混合强烈直达海底，也可以在海底部结冰.