基于海洋灾害预警防范技术研究——以辽宁省为例
Research on Marine Disaster Early Warning and Prevention Technology—Taking Liaoning Province as an Example
DOI: 10.12677/ojns.2025.131016, PDF, HTML, XML,   
作者: 师薪淇:辽宁省自然资源事务服务中心,辽宁 沈阳
关键词: 致灾调查海洋灾害防灾减灾Disaster Investigation Marine Disasters Disaster Prevention and Mitigation
摘要: 海洋灾害作为自然灾害的重要组成部分,因其发生频繁、影响广泛、破坏性强,对沿海地区的生命财产安全、经济发展及生态环境构成了严重威胁。随着全球气候变化的加剧和人类活动的不断扩展,海洋灾害的频率、强度和影响范围均呈上升趋势,因此加强海洋灾害预警系统的建设与研究,提高预警的准确性和时效性,制定科学合理的防灾减灾策略,为区域可持续发展提供重要保障,对于减轻灾害损失、社会可持续发展具有重要意义。本文旨在对海洋灾害的类型、特点、预警机制及防范措施进行深入研究,综述当前海洋灾害预警技术的现状,分析存在的问题与挑战,并基于现有研究成果和技术趋势,为相关部门提供科学决策依据,降低海洋灾害带来的损失。
Abstract: Marine disasters, as an important part of natural disasters, pose a serious threat to life and property safety, economic development and ecological environment in coastal areas because of their frequent occurrence, wide impact and strong destructiveness. With the intensification of global climate change and the continuous expansion of human activities, the frequency, intensity and impact scope of marine disasters are on the rise. Therefore, the construction and research of marine disaster early warning system should be strengthened, the accuracy and timeliness of early warning should be improved, and scientific and reasonable disaster prevention and mitigation strategies should be formulated. To provide an important guarantee for regional sustainable development is of great significance for reducing disaster losses and sustainable social development. This paper aims to conduct in-depth research on the types, characteristics, early warning mechanisms and preventive measures of marine disasters, summarize the current status of marine disaster early warning technologies, analyze existing problems and challenges, and provide scientific decision-making basis for relevant departments based on existing research results and technical trends to reduce losses caused by marine disasters.
文章引用:师薪淇. 基于海洋灾害预警防范技术研究——以辽宁省为例[J]. 自然科学, 2025, 13(1): 155-161. https://doi.org/10.12677/ojns.2025.131016

1. 引言

海洋灾害是指海洋自然环境发生异常或激烈变化,导致在海上或海岸发生的灾害,主要包括风暴潮、海啸、海浪、海冰、赤潮、海平面上升等灾害,这些灾害具有突发性强、破坏力大、影响范围广等特点。我国作为海洋大国,拥有西太平洋最长的海岸线,海洋灾害频发,对沿海地区的生命财产安全、经济发展及生态环境造成了严重影响,我国海洋经济发展迅速,对海洋测绘服务需求迫切,客观上提出更高的要求[1],建立有效的海洋灾害预警与防范体系显得尤为重要,近年来,全球范围内频繁发生的海洋灾害事件,如印度洋海啸、日本“3·11”地震海啸等,不仅造成了巨大的人员伤亡和财产损失,也引发了国际社会对海洋灾害预警的高度重视。因此,建立和完善高效、精准的海洋灾害预警系统,成为当前防灾减灾领域的重要课题。

2. 海洋灾害类型及特点

海洋灾害主要包括风暴潮、海啸、海浪、赤潮、绿潮、海冰、海水入侵、海岸侵蚀等多种类型。其中,风暴潮和海啸是最具破坏力的海洋灾害之一,能够造成严重的经济损失和人员伤亡。赤潮和绿潮则对海洋生态环境造成长期影响,破坏生态平衡。海洋灾害的成因复杂多样,主要包括自然因素和人为因素两大类。自然因素主要包括气候变化、海洋动力过程、海底地质构造等;人为因素则主要包括沿海工程建设、污染物排放、渔业过度捕捞等。这些因素相互作用,共同构成了海洋灾害的复杂成因体系。

2.1. 风暴潮

风暴潮是由热带气旋、温带气旋等强风系统和气压骤变引起的海面异常升降现象,又称“风暴增水”、“风暴海啸”等。风暴潮的危害主要体现在其强大的破坏力上,能够引起水位暴涨、堤岸决口、船舶倾覆、农田受淹、房屋被毁等灾害。当风暴潮与天文大潮同时发生时,其破坏力更为巨大,可能导致海平面地区的潮水暴涨,甚至冲毁或漫过海堤、江堤,吞噬城镇、村庄、码头、工厂,淹没耕地,造成严重的人员伤亡和财产损失。2023年8月11日23时前后,2306号台风“卡努”在大连庄河市沿海登陆,登陆时减弱为热带低压,中心附近最大风力有6级(12米/秒),中心最低气压1000百帕。台风“卡努”是2023年首个在东北登陆的台风,也是2000年以来第二个登陆辽宁的台风。台风“卡努”影响期间,辽宁海域未发生达到蓝色及以上预警级别的风暴潮过程[2]。近十年辽宁省风暴潮灾害损失统计见表1

Table 1. Statistics of storm surge disaster losses in Liaoning Province in recent ten years

1. 近十年辽宁省风暴潮灾害损失统计

年份

死亡失踪人口(人)

直接经济损失(万元)

2014

0

0

2015

0

0

2016

0

900.00

2017

0

0

2018

3

0

2019

0

12561.74

2020

0

26335.74

2021

1

87509.11

2022

0

0

2023

0

0

平均

1

12730.66

2.2. 海浪

海浪是海洋中由风产生的波浪,包括风浪及其演变而成的涌浪。强烈大气扰动如台风、温带气旋等可引发灾害性海浪,浪高可达6米甚至9米以上,在罕见情况下波高可达30米。海浪灾害能在海上或岸边引起灾害损失,如船只损坏和沉没、航道淤积、海洋石油生产设施和海岸工程损毁、海水养殖业受损等。近十年辽宁省海浪灾害损失统计见表2

Table 2. Statistics of ocean wave disaster losses in Liaoning Province in recent ten years

2. 近十年辽宁省海浪灾害损失统计

年份

死亡失踪人口(人)

直接经济损失(万元)

2014

0

0

2015

0

0

2016

0

0

2017

0

250.00

2018

3

0

2019

0

0

2020

0

0

2021

1

0

2022

0

0

2023

0

1330.00

平均

1

158.00

2.3. 海啸

海啸是由海底地震、火山爆发、海底滑坡等产生的特大海洋长波,具有超大波长和强大破坏力。海啸在大洋中波高较低,但在岸边浅水区时,波高陡涨,骤然形成水墙,来势凶猛,可迅速淹没土地,夺走生命,摧毁船只、车辆和建筑物,造成巨大破坏。近几年,辽宁省未发生海啸灾害,均未对辽宁省产生影响。

2.4. 赤潮

赤潮是海洋浮游生物在一定环境条件下暴发性增殖或聚集达到某一密度,引起水体变色或对海洋中其他生物产生危害的生态异常现象。赤潮灾害对公众生命安全和身体健康、海洋自然资源、海洋经济、海洋生态系统等造成损害或损失。

2.5. 其他海洋灾害

除上述主要海洋灾害外,还包括海冰、海岸侵蚀、海水入侵、沿海地面下沉、河口及海湾淤积、外来物种入侵、海上溢油等灾害,这些灾害同样对沿海地区构成威胁。

3. 海洋灾害现状与预警技术

3.1. 海洋防灾减灾能力现状

辽宁省历来高度重视海洋防灾减灾,并为此做了大量卓有成效的具体工作。各级政府投入了巨大财力和物力,相继建设了大量基础性工程防御设施。这些工程设施的建设为防御和减少海洋灾害造成的损失起到了巨大保护作用,为辽宁省经济社会的健康有序发展提供了重要保障。在组织指挥、法规等海洋防灾减灾非工程性建设方面,辽宁省也做了大量工作。经过多年建设,目前已形成了比较系统的海洋防灾减灾组织指挥系统和法规保障体系。

3.2. 存在的主要问题

虽然辽宁省各级政府在海洋防灾减灾体系建设方面做了大量工作,但目前仍然存在一些不容忽视的问题。主要表现在:法规体系有待进一步健全、社会防灾减灾意识和水平尚需提高、人为造成的灾害隐患依然存在、海洋观测预报及灾害预警能力比较薄弱、工程性防御设施质量和标准有待提高、资金投入及救援装备有待加强等。

3.3. 预警技术的应用

目前,卫星遥感技术以其覆盖范围广、观测频率高、数据获取快等优势,在海洋灾害监测中发挥着重要作用。通过多源卫星数据融合,可以实现对海洋表面温度、海流、海浪、海冰等参数的实时监测,为灾害预警提供基础数据支持。海洋观测网络包括浮标、潜标、海底观测站等多种观测平台,能够连续、实时地获取海洋环境参数,为海洋灾害预警提供高精度、高分辨率的数据。近年来,随着物联网、大数据等技术的应用,海洋观测网络的数据处理能力显著提升,为灾害预警提供了更加丰富的数据源。数值预报模型是海洋灾害预警的核心工具之一。通过构建海洋动力学模型,结合气象、海洋等多源数据,可以模拟海洋环境的演变过程,预测未来一段时间内海洋灾害的发生概率和强度。目前,国内外已开发出多种成熟的数值预报模型,如美国NOAA的WAVEWATCH III海浪预报模型、日本气象厅的海啸预警模型等。

随着人工智能和机器学习技术的快速发展,其在海洋灾害预警中的应用也日益广泛。通过训练机器学习模型,可以自动识别海洋环境数据中的异常模式,提高灾害预警的准确性和时效性。例如,利用深度学习算法对卫星图像进行自动分类和识别,可以快速发现海冰、赤潮等灾害迹象。

3.4. 人类活动的影响

人类的经济活动是造成海洋灾害发生、发展的主要因素。人类进行不合理的经济开发和开发后缺少有效的防灾措施,使各种灾情加重。辽宁作为海洋大省沿海地区由于活动频繁,使各种灾害较其他地区严重。由于大量开采、发展旅游业、养殖业,使大量海水进入内地,加重了海水的入侵[3]

4. 海洋灾害预警机制

4.1. 预警信息发布

海洋灾害预警信息的及时发布对于减轻灾害损失至关重要。海洋灾害的预警信息发布方式多样,包括消息、预报、警报、紧急警报等。各级海洋预报台根据海洋灾害影响的时间、危害程度发布相应级别的预警信息。目前,各国政府和相关机构已建立了多种信息发布平台,包括官方网站、手机APP、社交媒体等,确保预警信息能够迅速传达给公众和相关部门。例如,当海洋灾害远离或尚未影响到预报海区时,发布消息;预计海洋灾害在未来72小时内将影响预报海区和沿海地区时,发布预报;预计海洋灾害在未来48小时内将威胁预报海区和沿海地区时,发布警报;预计海洋灾害在未来24小时内将袭击预报海区和沿海地区时,发布紧急警报。

4.2. 预警系统建设

为提高海洋灾害预警的准确性和时效性,需加强预警系统建设。这包括建立完善的海洋观测网络,加强潮位站、测波浮标、海洋站等观测设施建设;开展海洋观测设施巡检,确保观测数据准确可靠;研究并应用先进的海洋预报技术,提高预报精度和时效性;及时发布预警信息,确保信息覆盖全面、传播迅速。

4.3. 预警信息传播

预警信息的传播是预警机制的重要环节。各级海洋预报台需将预警信息及时报送给相关部门和单位,如全国防汛抗旱总指挥部、民政部、国土资源部、交通部、农业部等,以便相关部门采取应对措施。同时,还需通过电视、广播、网络等媒体广泛传播预警信息,提高社会公众的认知和应对能力。

4.4. 不断强化法治保障

海洋防灾减灾工作是一个系统性的工程,要不断强化法治保障,修订与现行法律法规配套、并且符合实际情况的海洋防灾减灾的相关制度,完善各级海洋灾害应急预案和工作流程,细化防灾减灾技术规范和标准。形成以海洋防灾减灾相关法规规章为骨干、且与应急预案和技术标准互相配套的海洋防灾减灾制度体系,促进海洋防灾和减灾的法制化和制度化[4]

5. 海洋灾害防范措施

海洋灾害对辽宁省沿海经济发展影响严重,危害极大。它不但涉及到航运、渔业、养殖业、港建等各行各业,而且关系到千家万户的生命财产安全,随着日益发展,海洋灾害对辽宁省沿海经济建设造成损失将日趋严重。为此,我们必须采取各种防范对策。

5.1. 建立应急预案

完善的应急响应机制是海洋灾害预警系统的重要组成部分。各级政府和相关部门需根据本地区实际情况,制定海洋灾害应急预案,明确应急组织机构、职责分工、应急响应流程等。通过制定应急预案、组织应急演练、建立跨部门协作机制等措施,可以确保在灾害发生时能够迅速启动应急响应程序,组织抢险救援工作,有效减轻灾害损失。

5.2. 加强基础设施建设并合理利用资源

加强防潮、防浪、防海啸等基础设施建设,如建设海塘、防汛墙、防波堤等工程设施,提高沿海地区的防灾能力。同时,还需加强河道管理,防止过量滥采河砂导致河床下切,增加咸潮入侵的风险。合理利用上游水利枢纽等水资源,通过调水以淡压咸等方式减轻咸潮入侵的影响。同时,加强水资源管理,对城市生活生产污水处理与排放和海洋养殖业的管理,严格控制污染物质的入海量,改善海洋环境,防治赤潮等人为海洋灾害发生[5]。提高用水效率,减少水资源浪费,降低河流水位下降的风险。

5.3. 提高社会公众认知

在“5.12”国家防灾减灾日,紧紧围绕“防范灾害风险护航高质量发展”主题,辽宁省自然资源厅组织开展多种形式的防灾减灾 宣传活动,通过在重点区域悬挂条幅、摆放宣传展板、发放宣传手册,在社交媒体播放防灾减灾宣传片,多角度向社会公众普及各类海洋灾害知识和防范技能,提高社会公众的海洋防灾减灾意识。加强海洋灾害知识的宣传教育,提高社会公众的认知和应对能力,通过举办讲座、展览、演练等活动,普及海洋灾害的防范知识和技能,增强公众的防灾意识和自救能力。

5.4. 加强海洋防灾减灾队伍建设

按照“用好现有人才,稳定关键人才,引进急需人才”的原则,努力打造一支能适应海洋防灾减灾工作需要的精英队伍:在做好专业的救援队伍组建工作同时,也要充分的发挥解放军、武警、公安消防部队、民兵预备役等部门在防灾减灾中的骨干作用,培育和发展社会公益组织和志愿者团体,并积极参与到防灾减灾工作中,在灾害多发地区和重点防范区域建立起以机动救援队为主、社会各专业力量和志愿者参加的海洋灾害紧急抢险救援队伍。

5.5. 加强国际合作

海洋灾害是全球性问题,需要国际社会共同努力加以应对。我国应加强与国际社会的合作与交流,共同研究海洋灾害的成因、预测和防范技术,分享灾害预警和应对经验,提高全球海洋灾害防范水平。

6. 结束语

辽宁省海岸带是东北老工业基地振兴的前沿和门户,在东北经济发展中占有举足轻重的地位,通过此次海洋灾害风险普查,在辽宁省海岸带经济发展规划中,一大批国家基础设施建设项目、产业基地和城市发展都围绕“经济带”列入宏伟蓝图,海洋灾害可能造成的损失也将随之增大。未来随着技术的不断进步和数据的不断积累,海洋灾害风险普查将更加注重精准化、智能化和动态化。海洋灾害对沿海地区的经济社会发展和生态环境构成了严重威胁,为降低海洋灾害带来的损失,需建立完善的海洋灾害预警与防范体系,通过加强预警信息发布、预警系统建设、应急预案制定、基础设施建设、社会公众认知提高、资源合理利用和国际合作等措施,提高我国海洋灾害的防范能力,保障沿海地区的安全和发展。我们期待在不久的将来能够看到更多创新性的海洋灾害风险普查成果问世,为人类社会提供更加安全、稳定的海洋环境。

参考文献

[1] 龚强, 朱博. 关于开展海洋测绘的若干思考[J]. 测绘与空间地理信息, 2021(5): 4-7.
[2] 辽宁省自然资源厅. 2023年辽宁省海洋灾害公报[EB/OL].
https://zrzy.ln.gov.cn/zrzy/zfxxgk/fdzdgknr/zdmsxx/zcjc/2024081510343944623/2024081510343116086.pdf, 2024-08-15.
[3] 吴崇泽. 山东省海岸带主要海洋灾害及其防治对策[J]. 海洋工程, (3): 35-41.
[4] 王兆宇. 海洋防灾减灾与应用理论浅析[J]. 辽宁自然资源, 2022(5): 49-51.
[5] 蓝虹, 卢君峰, 曹宇峰, 林同勇. 浅析平潭岛主要海洋灾害及防治对策[J]. 海洋开发与管理, 2014(2): 55-58.

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