溢油应急技术——水面溢油追踪

目标和策略 
    
水面溢油跟踪的目的是确定溢油扩散的区域及漂移轨迹。
采用常用的水面溢油追踪策略,可以达到如下目的:
1. 确定溢油大致的地点
2. 评估泄漏地点的情况及决定采用的设备和需要的人员。
3. 运输设备和人员到达清理现场。
4. 开始溢油追踪作业。
5. 如有必要,重复上面的步骤,确定溢油漂移和轨迹情况。
  

      
策略描述 
   水面溢油应急的首选要做的事之一是确定溢油发生地点、溢油特性及空间范围。当溢油泄漏在水面后的行为是可以预测的,它刚开始向四周扩散,然后通过一个叫做风化(weathering)的过程改变性质。由于风、海况、波浪和海潮的作用,浮油会漂移和改变形状。风化是经过蒸发、溶解、分散和乳化等作用的结果。风化的程度是由油品特性、风况、海况、空气温度、水温、及阳光等决定的。
    采用水面溢油追踪策略是:采用简单的方法快速评估溢油的空间范围,为溢油应急计划的制定提供帮助(图 OT-1)。重复观察浮油能确定浮油漂移的方向和速度,确定漂移轨迹。采用矢量分析及计算机模型预测溢油漂移及风化将另行介绍(见海上溢油动态预测模拟OILMAP)。
    最好和最直接的油膜跟踪是直接观察。溢油观察应该由有经验的人员使用飞机或船只作为观察平台。没有其它的方法能够精确地观察并记录地点、形状、大小、油膜厚度、风化程度及溢油的轨迹。飞机,或者固定翼还是旋转翼飞机,是常见的溢油观察平台。固定翼通常比旋转翼飞机飞得更远和更快,能够迅速对一大片区域进行观察和评估,旋转翼飞机可以飞得很慢和低,可以让观察员更好地观察油膜。等到现场的特点了解后,船只可以派出做直接的观察,虽然在船上观察没有飞机上观察视眼广,但是在船上可以直接取样,测试油品特性及油膜厚度,而且也不容易将其它自然产生的光滑的东西误认为溢油。如果能够同时进行空中和海上的观察,会对溢油应急工作非常有帮助。
   空中及海上溢油观察应该由不同的机构、公司组成的一个小组,观察小组应该一致认可观察到的溢油面积、油品、油膜厚度,免得以后有不同意见。
    由于没有飞机、船只,或视线不好,或者太偏远等原因,不能够对油膜直接观察,我们可以采用间接的方法,如红外线技术或浮球油膜跟踪。在我们能够进行直接的观察前,我们需要采用这些很有帮助的非直接溢油跟踪法。 
 
                
(红色:油膜厚度>0.2mm, 兰色:油膜<0.2mm,黄色:已经乳化的浮油)

使用环境 
水上溢油跟踪可以在下列环境中采用:
•  开阔水域
•  遮蔽水域
•  平静水域
•  激流
•  浮冰
 
使用方法 
油膜可视
    如果油膜可以看见并能接近,我们需要派出经过训练的观察员进行评估和绘制油膜图;如果油膜厚度明显不同,可以看出不同的颜色,那么每块油膜的厚度需要分别标记。经过一段时间后,重复观察程序,这样对评估溢油漂流方向及速度有帮助。观察的准确度,主要由观察者的经验及训练决定的。
   美国海洋气象局(NOAA)开发出来一套“开阔水域空中溢油确认工作帮助”手册,包括:一览表、照片范例、可适用范围等。 美国材料试验协会(ASTM)也开发出一套溢油观察的标准。
如果油膜是适度的连续的,可以使用GPS记录油膜的边缘位置,许多GPS系统能够计算出该油膜的面积。 几个观察者拍摄的油膜数字照片,也很有用。
    在海图、地形图、空中照片、岸线图或其它当地的描述图上画出油膜的草图,这些草图应该有尽量详细的记录和标示。这些记录、GPS数据及油膜照片应尽快交给溢油应急计划部门。
 
油膜不可视
如果因为雾、太黑或缺乏观察平台,那么需要使用别的办法。常用的2种辅助油膜观察方法是:红外线技术或浮球油膜跟踪。 
红外线技术是利用红外照相机发现油膜和周围温度水的不同,当油膜扩散并且变冷到和周围环境温度接近时,红外线技术也就变得不怎么有效。红外线照相机有手持式及固定式两种,红外探头可以作为放在飞机、船上的有效遥感探测器。采用红外线技术需要针对红外系统使用进行特别培训,如果能用目视观察校正,效果最好。  使用红外技术绘制油膜图的方法和使用飞机、船舶的一样。
美国宇航局NASA5月24日拍摄的卫星照片。浮油入侵墨西哥湾的密西西比河三角洲,照片中红色的表示植物,银灰色的是浮油。
    对油膜跟踪技术的另一种辅助技术是,使用浮球跟踪水上油膜。跟踪浮球是一个漂浮的发出无线信号的设备,我们可以通过无线信号确定浮球位置。有些浮球带有GPS设备,可以非常精确地定位。一些浮球通过便携式装置介绍信号,一些通过卫星接收信号。如果浮球还在油膜中,那么确定油膜的位置就非常简单。不幸的是,经验告诉我们浮球经常不在油膜中,跑到油膜外面去了。浮球油膜跟踪技术也不能确定油膜厚度、面积、涉及范围以及油的粘度。 
       2010年5月29日海岸警卫队的C-130固定翼飞机正在投掷2个卫星定位的油膜跟踪仪,跟踪墨西哥湾浮油

溢油跟踪技术使用注意事项及局限性
安全
•  飞机及船上的人员需要穿戴隔热防护设备,请参照有关的安全指南
•  飞行需要遵守有关观察飞机守则
•  船只包括小艇,需要至少2名船员。
•  如有可能,在船行走时,最好成对。
•  船只在行走过程中,应该和作业区或无线电调度中心建立通讯联络机制。
设备使用
•  考虑对野生生物的影响
•  使用空中观察时,数字照相机的时间要和GPS时间一致,或GPS的时间和照相时间有滞后,但是分析照片时需要调整。
•  所有的用于观察的GPS系统要使用同样的基准:
NAD 27, NAD 83, or WGS.
•  最好有几个单位的观察者在同一观察飞机上,观察员最后要形成一致的观察报告,交给指挥布和档案部门。
所需设备和人力资源
水上溢油跟踪需要GPS,数字照相机、当地地图、记录笔/铅笔、记录本,以及作为观察平台的飞机或船只。如果溢油不可视,需要溢油跟踪浮球或红外探测器。