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中国海域落水人员海上漂移特性研究

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       随着海上运输贸易的持续发展，碰撞、搁浅等海难事故风险日益增长，极易导致落水事件。落水人员海上漂移轨迹预测是指对落水人员的漂移轨迹进行快速、准确、动态的预测，并提供可能的分布概率。海上漂移轨迹预测，需要综合考虑和量化落水人员漂移过程中的影响因素，包括海洋环境特征、落水人员姿态和预测模型。目前，海上实地实验是探索风致漂移特性最常见和最可靠的方法。

       当前已有研究都将风致漂移系数视为常数，没有考虑不同海域风致漂移系数的空间差异。事实上，不同的海域其海流系统和水文特征各具特色。对于中国近海，海域环境差异极大，不同的海域相同的漂移物可能存在不同漂移特性，因此采用恒定的风致漂移系数可能具有局部适用性。此外，实地实验过程中，受海洋环境数据采集困难的影响，以及实验时间和成本的限制，当前针对中国海域落水人员漂移特性的研究匮乏。因此，亟需分析中国海域不同海区落水人员的漂移特征，研发海区尺度漂移轨迹预测模型。

       本研究提出了一种海区尺度漂移轨迹预测方法来确定中国海域落水人员的漂移轨迹。将中国近海划分为18个海区，并在东海北部舟山海域和台湾海峡平潭海域进行了现场实验。首先，建立了一系列不同姿态落水人员漂移轨迹预测模型；然后根据实验数据进行风致漂移特征分析，确定了风致漂移系数和风致漂移方向改变频率，并分析了不同海洋环境下正横风向分量的概率；利用开源渠道提供的大量信息建立了历史漂移案例数据库，使用现场实验和历史漂移案例相结合的方法对驱动模型进行了验证。

      结果表明，正横风向分量概率对漂移轨迹的预测有重大影响，风场和流场的共同作用导致了正横风向分量方向的概率差异，模拟漂移粒子的概率分布和搜索区域的最终确定对正横风向分量概率和其变化频率很敏感。本研究构建的海区尺度漂移轨迹预测模型预测的轨迹精度得到显著提升，与采用已有研究提出的漂移轨迹预测模型相比，对于6h的漂移轨迹预测，预测轨迹与真实轨迹的平均分离距离从2.73km减少至1.04km，归一化累积分离距离从0.21显著提升至0.08。