海水浴场海洋环境预报.docx

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海水浴场海洋环境预报

技术导则

国家海洋局预报减灾司

2017年6月

一、范围1

二、术语和定义1

（一）海水浴场1

（二）潮汐1

（三）海浪1

（四）有效波高1

（五）海面水温1

（六）预报时效1

（七）水质等级2

（八）游泳健康指数2

（九）游泳适宜度2

三、海水浴场预报资料2

（一）潮汐观测资料2

（二）海水浴场监测资料3

（三）数据质量要求5

四、预报产品的形式内容和预报要求5

（一）预报要素5

（二）预报时效5

（三）发布频次5

（四）预报产品发布要求5

五、预报技术方法6

（一）潮汐预报方法6

（二）海浪预报方法8

（三）海温预报技术和方法12

（四）海水浴场水质等级15

（五）健康指数指标15

（六）游泳适宜度指标18

六、预报产品的结果检验和预报评分18

（一）检验和评分对象18

（二）检验方法19

一、范围

本导则规定了海水浴场海洋环境预报的术语和定义、预报产品的内容格式和发布要求、结果检验与评分方法等内容。

本导则适用于海水浴场海洋环境预报产品制作发布等相关工作。

二、术语和定义

下列术语和定义适用于本规范。

（一）海水浴场

在沿岸海滩上建成的可进行游泳、日光浴和各种海上运动的场所。

（二）潮汐

海水在天体（主要是月球和太阳）引力的作用下产生的周期性运动。

习惯上把海面在垂直方向上的涨落称为潮汐。

（三）海浪

由风引起的海面波动现象，主要包括风浪和涌浪。

（四）有效波高

将波列中的波高由大到小依次排列，其中最大的1/3部分波高的平均值。

（五）海面水温

海面水体冷热的度量，表示海洋表面水层的海水热状况的物理量。

（六）预报时效

预报的有效期限。

（七）水质等级

针对海水浴场的生物学要素（粪大肠杆菌、肠球菌、赤潮、水母）、物理和化学要素（色、臭、味、漂浮物、溶解氧、pH、盐度、石油类）等水质指标对海水水质进行分级。

（八）海水浴场健康指数

体现海水浴场环境对游泳者人体健康的潜在危害或影响程度。

（九）游泳适宜度

综合水文要素、气象要素和水质要素的等级划分，得出海水浴场是否适宜游泳的最终结论。

三、海水浴场预报资料

对于海水浴场海洋预报产品需有一定的基础资料，并在此基础分析形成预报产品，预报资料主要包括潮汐观测资料和海水浴场观测资料。

（一）潮汐观测资料

1.海洋站潮汐观测数据

在海水浴场附近有潮汐观测站的情况下，搜集不少于1年的连续潮汐观测资料以及验潮基准面与1985国家高程基准的关系。

2.临时观测潮汐数据

在海水浴场周边无长时间潮位观测站的情况下，应建立临时验潮站，获取不少于1年的连续潮位观测资料以及验潮基准面与1985国家高程基准的关系。

（二）海水浴场监测资料

每年4月至10月期间，每天下午由国家海洋局下属海洋环境监测站将各海水浴场监测要素通过传真传输至海水浴场预报承担单位。

具体数据见下表。

各单位将收集到的气象、水文、水质以及海滩环境状况等观测数据进行整理，分析，制作海水浴场预报。

气象、水文数据

2015年月日

08时（北京时）

14时（北京时）

水温

℃

盐度

‰

浪高

涌高

天气现象

风向

度

风速

m／s

总云量

成

降水量

mm（24小时）

mm（6小时）

气温

℃

能见度

水质监测数据（游泳人数最为集中的时间段）

参数

观测/测定结果

危险生物（水母等）

赤潮

色、臭、味

海面漂浮物

（无/少量/较多/大量）

油膜

藻类

垃圾

浮沫

参数

测站1

测站2

测站3

测站4

测站5

测站6

粪大肠杆菌

肠球菌

透明度

溶解氧

微生物

沙滩环境监测数据

粒度

海滩环境状况

（无/少量/较多/大量）

油污

藻类

垃圾

浴场游泳人数

浴场休闲人数

其中，天气现象及对应编码如下表：

天气现象

编码

无下列天气现象

霾

轻雾

雷暴

龙卷风

雾

毛毛雨

雨

阵雨

冰雹

雷雨

海水浴场总云量观测按云量分为10档，具体为数字1-10。

漂浮物质（定性描述）：

“油膜”用代码“1”、“浮沫”用代码“2”、“藻类”用代码“3”、“无”用代码“0”录入。

浴场游泳人数和浴场休闲人数：

具体人数。

（三）数据质量要求

海水浴场环境预报中使用的数据资料，应经过数据分析和质量控制，按照《海滨观测规范》（GB/T19414）、《海洋监测规范》（GB/T17378）中数据分析质量控制的方法和要求、资料处理的方法和要求,处理后方可使用。

四、预报产品的形式内容和预报要求

（一）预报要素

海水浴场预报产品的预报要素为水质、水温、浪高、天文潮高潮潮时、低潮潮时、游泳健康指数、游泳适宜度和提示语。

（二）预报时效

预报时效为不低于24h。

（三）发布频次

每日发布至少一次。

（四）预报产品发布要求

海水浴场预报产品于每日10时之前发布，或根据用户需求而定；发布渠道为网站，也可通过传真、邮件形式直接发送给浴场管理部门。

海水浴场预报产品格式：

XX海水浴场海洋环境预报

有效时间：

YYYY年M月D日H时～YYYY年M月D日H时

XX海水浴场浪高X.X米-X.X米，浪向XX，水温XX.X℃-XX.X℃，高潮时：

XX:

XX和XX:

XX，低潮时：

XX:

XX和XX:

XX，水质优（良/差），适宜（较适宜/不适宜）游泳，提示语（例如海况较好、水温偏低、风大浪高等）。

电话：

XXXXXXXXXXXX

发布单位：

XXXXXXXX

五、预报技术方法

（一）潮汐预报方法

科学的潮汐预报是将潮汐观测曲线分离成许多周期不同、振幅各异的分潮（余弦曲线），这些分潮主要有太阴（月球）半日分潮、太阳半日分潮、太阴太阳合成日分潮、太阳日分潮、浅水分潮等等。

我国早期采用的是达尔文方法，对一个月的潮汐观测资料进行人工潮汐调和分析计算，求出各个分潮的振幅和角速度，用以潮汐预报。

1.潮汐调和分析

潮汐调和分析的目标是从连续的观测资料中分离出各分潮的调和常数，即振幅和迟角。

根据潮汐资料时间长度，可采用长期、中期与短期观测资料调和分析方法，计算分潮调和常数。

长期潮汐调和分析一般需要1年以上的连续潮汐观测数据，中期潮汐调和分析需要半月以上连续潮汐观测数据，短期潮汐调和分析需要25小时以上的连续潮汐观测数据。

长期潮汐调和分析方法确定的分潮数量多，调和常数准确，可直接用于潮汐预报；而中期与短期调和分析方法的计算结果，则需要利用邻近长期站进行订正及扩展处理。

2.潮汐预报

通过调和分析得到各分潮调和常数后，潮汐预报则使用如下公式：

其中，η为水位，Hi、gi为第i个分潮的调和常数，σi为分潮的角速度，t为时间，fi为分潮的交点因子，v0i为分潮的天文初位相，ui为分潮的交点订正角。

3.潮汐预报工具

（1）U-tide潮汐预报工具

U-tide是由罗德岛大学（UniversityofRhodeIsland）物理海洋研究生院（GraduateSchoolofOceanography）的DanielL.Codiga组织编写的一套标准调和分析和预报的工具包，包括m文件程序包和学习手册。

Utide专门处理分布不均匀或缺测值较多的时间序列的水位、潮流数据，给出了精确的节点、卫星修正，还可提供易于使用和全面的诊断来更好地挑选分潮，它集成了T_tide（Matlabfunctions）、r_t_tide（Matlabfunctions）和versatiletidalanalysis（Fortranprogram）的优点，能更准确的对时间序列的水位、潮流进行调和分析和预报。

（2）TMD潮汐预报工具

TMD（TideModelDriver）是一个Matlab工具包，由LanaErofeeva编写，其数据源是来自OTIS（OSUTidalPredictionSoftware）以及各种高度计卫星数据，例如TopexPoseidon,TopexTandem,ERS,GFO，也有一些实测潮汐、船舶的ADCP数据也加入了同化计算。

可以用来获取中国海域及其他海域的调和常数，还可以预报潮汐和潮流，有着可视化的界面。

4.潮汐数值预报

随着计算机的发展，潮汐数值预报成为重要的潮汐预报方法，此方法可以计算出大面的潮汐潮流，对于一些没有建设潮汐观测点的海域，可以给出潮汐和潮流计算结果，弥补了其他方法因没有实测资料而无法预报潮汐的缺憾。

潮汐数值预报所需资料包括：

研究海域的岸线、水深、用于验证模型的连续潮位观测资料等。

成熟海洋模式包括ECOM、FVCOM、POM、ROMS等。

（二）海浪预报方法

1.经验预报方法

（1）Bretschneider经验预报方法

，

式中H，T分别为有效波高和周期，g是重力加速度，F是风区长度，V是10m高度处的风速。

该方法是以Sverdrup-Munk有效波理论为基础，Bretschneider依据观测资料修订的一种经验计算方法，计算结果与实测资料吻合较好，使用较为方便，应用广泛。

（2）井岛经验预报方法

式中H，T分别表示波高和周期，g是重力加速度，F是风区长度，V是10m高度处的风速。

这种方法是井岛等人以Wilson经验方法为基础，提出的台风浪经验计算方法，该方法已被列入日本港湾建筑设计规范。

（3）宇野木经验预报方法

其中H是波高（m），P。

是台风中心气压（hpa），r是离开台风中心的距离（海里），θ是自台风中心移动方向的直线按顺时针方向测得的角度，ε是台风中心到出现最大波高的距离，a、n、α和rо都是常数，它们因不同的台风而异。

该方法虽有不足之处，但有一定实用价值，至今仍是日本气象厅进行日常业务预报采用的方法之一。

2.半经验半理论预报方法

（1）有效波预报方法（也称SMB预报方法）

这是由Sverdroup和Munk最先提出的一种较系统的海浪预报方法，包括深水和浅水风浪与涌浪预报，后经Bretscheider修正，所以简称为SMB方法。

此法主要依据有以下几点：

1）海上风浪大小和周期是由风速、风时和风区决定的，Sverdroup等人把风时和风区分别考虑，即风区充分大时，海浪状态取决于风时；风时充分大时，海浪状态取决于风区；在风区和风时都有限时，上述两种情况都能求出可能的海浪上限，这时从两个预报值中取最小的一个。

2）把有效波高和周期作为海面复杂海浪状态的参数，但其基本方程是对海浪能量求解。

这种假定适应了目测海浪资料的统计规律，这是此方法成功的第一个原因。

3）在能量由风传递给海浪的过程中，不但考虑了垂直海面压力，也考虑了切应力效应。

4）为了预报海浪周期，用经验的方法求出了波陡与波龄的关系,并制成查算图。

图中实线表示SMB方法在实际海浪预报中应用的函数形式。

根据以上得到的结果绘制成风时、风区预报图。

再根据天气图或实测风资料，应用风时、风区预报图,查算出预报区域的风速、风时和风区，最后用这些风速、风时和风区求出有效波的波高和周期。

这种方法由于计算结果与实

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