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探析船舶气象导航在航海领域中的应用

发表时间：2021/6/16 来源：《探索科学》2021年5月作者：沈四林

[导读] 随着数字化气象预报技术的不断发展成熟，通过专业气象导航公司指导和监控船舶航线，已经成为航运界的常规做法。气象导航公司通过对船舶航行环境因素进行预报，并根据船舶航次载货及船舶性能条件，在确保船舶航行安全的前提下，为船舶提供经济高效的航线规划指导，有效增强了船舶营运经济效益。

上海海事学院沈四林 200120

摘要：随着数字化气象预报技术的不断发展成熟，通过专业气象导航公司指导和监控船舶航线，已经成为航运界的常规做法。气象导航公司通过对船舶航行环境因素进行预报，并根据船舶航次载货及船舶性能条件，在确保船舶航行安全的前提下，为船舶提供经济高效的航线规划指导，有效增强了船舶营运经济效益。基于此，本文重点分析船舶气象导航在航海领域的应用，以充分发挥出船舶气象导航的作用。
关键词：船舶气象导航   航海领域   领域
        引言
        从20世纪50年代气象学家利用500毫巴的上层气压和表面气压图推断风暴运动方向，利用简单的避开风暴的技术开始，气象导航技术已经发展成为一套成熟的航程优化工具，利用远距离环境预报来节省燃料，以便及时到达目的港。对于海上气象导航来说，可以根据航区未来天气、海况条件以及船舶性能为船舶选择一条能够避开恶劣风浪区的最佳气象航线，进而达到航程短、航时少、节省燃料及提升运营效益的目的。在船舶航行中，结合天气海况变化，对航线进行适当调整，进而为船舶提供服务，以安全到达目的港。随着国家贸易的快速发展和“21世纪海上丝绸之路”的提出，我国作为世界大国，为了将国外气象导航领域的技术和市场垄断地位打破，确保“一带一路”建设工作的顺利推进和确保国家安全，需要使用科学有效的方法尽快构建起具有专业化的气象导航服务体系，以进一步增强我国气象导航技术和自主服务能力，进而为我国海上经济发展服务。
        1、航线设计
        将船舶气象导航应用到航线设计中包含多个步骤：①制定航行计划，在航行的过程中严格按照计划航行，航行结束后需及时进行总结，并对评估结果进行多次分析。一旦船舶申请到气象导航，在船舶驶离港口前需要有关气象导航机构根据实际制定出科学有效的航线图，并提前预测可能遇到的风浪，船长则需要在航行过程中将气象导航的优势充分发挥出来，并以此为基础定时做好船舶位置的报告及沿途的观测，每天报告一次即可，以更好的开展水文和气象分析工作。对于气象导航机构来说，可以结合这些信息开展相关分析，对航行线路中可能遇到的天气情况进行全面掌握，为了更好的满足当前需求，需要对航线进行实时调整。针对航线变化不断进行优化，可以进一步增强船舶航行过程中的安全性水平。
        一旦船舶运行过程中出现恶劣天气现象，需结合实际对其进行分析，船厂需要向气象机构及时报告附近气象和水文变化信息，气象机构根据要求对船长开展专业化的指导工作，并为其提供科学有效的建议或者意见，船长结合自身能力对航行路线进行选择，以确保船舶可以安全驶离。针对航海过程中的气象预测，导航气象在3d内有极高的准确性，5d内的精准度仍旧较高，7d内气象导航的可靠性会有一定程度的降低，需将其控制在合理范围，以确保气象导航的精确度水平。如，当前通过气象卫星预测大洋气候变化，实际海况同预测情况之间可能会存在气压、风级等方面的差异，洋流上的情况则恰恰相反，失误率在所难免。因此，在航行中，船长将自身的经验优势充分发挥出来，根据实际做出精准化决定，以确保船舶航行中的安全性水平。
        3.2航线选定
        在船舶航行中，只有为航海人员提供高精准化的数据信息，才能在航行中选择最佳的航线。可以根据天气情况，优先选用天气最佳、航线最短且最安全有效的航线计划，以将航行时间缩短，进而满足实际航海需求。

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在航线选择中，气象导航的优势较为明显，气象机构可以根据实际计算出导航航线，并全面分析航行计划，同时还要做好航行中途径海况及天气情况的预报，以对船舶自身的约束条件进行明确，尽快编制与船舶运动性能相关的曲线程序，将实际的线路计算出来，以进一步增强有关资料的精确性水平。船舶航行中，为了避免遇到恶劣天气现象，可以通过变动航线的方式选择最佳的航行线路。需要引起注意的是，由于航线更改后的线路不一定最短，为了解决该问题需要准备充足的燃料，还要确保天气状况达到最佳，以更好的满足当前航行需求。
        由于海上航行较为特殊，一旦出现较大的风浪极易损害船体，甚至出现翻船，有很大的安全隐患存在。船长应根据实际制定出省时、安全且方便快捷的航行线路，有意识的避开恶劣天气，以确保船舶稳定运行。对航线气象情况提前进行掌握，在全面分析后，对高空形势变化进行一定的了解，以开展合理化的风暴预测，降低不利因素对航海的负面影响，确保船舶航行过程中的安全性水平。同时，还要对气象导航中的不适情况进行明确，结合实际开展分析工作，提升气象导航的合理性水平，以船舶安全航行奠定坚实基础。
        3.3跟踪导航
        船舶在根据初始航线航行的过程中，需要借助于气象导航机构为其制定出科学合理的航线，同时还要实时监督整个线路航迹，也就是通过监视程序开展导航跟踪，以确保船舶可以根据原定的线路轨迹航行。船舶起航之后，每间隔12h需计算一次行位，并记录好对应信息，以对其进行核实，在现有技术的基础上对24h航程进行计算，以求出船舶实际位置，并以此为基础将船舶航行速度和平均速度计算出来，最后需要考虑船舶航行过程中受到其他因素的影响，也就是全面分析船舶航行中遇到的天气情况，以确保船舶航行的安全性水平。综合以上数据信息不断优化航线，第一时间调整导航机构最新推断的船舶位置，并预测未来3d内船舶位置，同时还要提前将船舶未来3d天气情况变化预告给船长，以确保船长可以提前做好应对，进而满足航行需求。在船舶航行中，为了有效降低不良环境对船舶航行的影响，需要将各种影响因素考虑进去，并在船舶驶离港口前对船舶航行海域中可能出现的风浪限制进行计算，以保证约束船舶不走风浪超过限值的航线，进行确保船舶航行安全，以更好的满足当前航行需求。在航行中，若是因天气变化而引发风浪，应结合实际情况处理，可以对原有的航线进行改动，尽量选择安全优质的航线，同时还要对航行速度进行更改，以最大限度的避免或者降低不利气象条件对船舶航行的危害，增强航行的稳定性水平。在原有航线及天气情况的基础上，对航线变更进行慎重考虑，在认识到恶劣天气对航行产生危害的同时，还要防止在航线更改后是否会有更为恶劣的天气。根据相关调查数据显示，当前我国航线变更
        将近是推荐航线总数的10%左右。现阶段，我国的气象科学技术水平还不能完全实现对太平洋或者海上天气的精准化预测，有关气象导航机构针对航线的分析也只是结合详细资料开展的战略意义分析，大都是提出建议性的对策，通过相关设备辅助船长安全航行，同时还要根据船长自身的经验教训进行判断，进而找出最优的航线。
        结论：
        综上所述，随着时代的快速发展，气象导航在航海领域的应用范围会不断扩大，相关技术也将趋于成熟，以为人们提供更为优质的服务。应高度重视起船舶气象导航，从多个角度对其的发展方向不断进行明确，进而设计出最佳的航行路线，充分利用现代化观测仪器设备对气象进行监测，提前发布航线天气预测信息，方便船长对航线路径进行制定，以更好的满足航行需求，最大限度的避免或者降低航行风险。
参考文献：
[1]张增海,刘涛,曹越男,等.船舶海洋气象导航的业务概况与发展现状[J].海洋气象学报.2020. 40 (3):11-16.
[2]李翔,王辉,郑国平.应用船载气象导航软件优化船舶航线实例分析[J].航海技术,2020,43(9):13-16.
作者简介：沈四林（1965.09），男，汉族，上海市人，研究生学历，职称：副教授，研究方向：（1）航海气象；（2）物流工程。