萨利希海石油泄漏命运的三维统计建模：基于10,000次模拟的环境风险评估

本研究通过整合AIS船舶轨迹数据与多模型系统（MOHID/NEMO/HRDPS/WW3），对萨利希海2015-2018年间阿拉斯加北坡原油、船用C级燃料和柴油的泄漏命运进行10,000次三维模拟，首次量化了潮汐-风浪-浮力协同作用下石油风化（蒸发/乳化/分散）与海岸线污染的时空异质性，为原住民领地生态保护与应急响应提供科学依据。

　　

在北美西海岸的萨利希海（Salish Sea），这片被温哥华岛与美加大陆环绕的半封闭水域，每年承载着8300艘深吃水船舶的穿梭运输，运输着450亿升原油。这片海域不仅是濒危物种的栖息地，更维系着价值约50亿美元的生态系统服务。然而，这片生态宝库尚未经历重大石油泄漏事故的考验，其独特的物理环境——由潮汐、风场和淡水输入共同塑造的三维环流系统——使得传统石油泄漏预测模型在这里面临严峻挑战。

英属哥伦比亚大学地球、海洋与大气科学系（Department of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences, University of British Columbia）的研究团队开创性地将自动识别系统（AIS）船舶交通数据与数值模型相结合，通过10,000次蒙特卡洛模拟，首次构建了萨利希海石油泄漏命运的三维统计表征。这项发表在《Marine Pollution Bulletin》的研究揭示了不同石油类型在复杂海洋环境中的差异化行为规律。

研究团队采用多模型耦合框架：以500米分辨率的SalishSeaCast（基于NEMO 3.6架构）提供三维海流场，2.5公里网格的HRDPS大气模型驱动风场，Wave Watch III?（WW3）模拟波浪参数，最终通过MOHID 2.1油粒子模型追踪石油风化过程（包括蒸发、乳化、生物降解等6种机制）。特别创新的是采用自助法（bootstrap）生成49组权重方案，量化了船舶交通时空变异带来的不确定性。

三维环流主导泄漏命运
模拟结果显示，东部胡安·德富卡海峡和哈罗海峡形成表面油膜聚集的"热点区"，潮汐辐合锋面使边界通道（Boundary Passage）至特纳角（Turn Point）区域的垂直混合深度达50米。Bunker-C因高粘度特性，82%质量最终滞留海岸线，而柴油因挥发性在7天内蒸发30%。

海岸线污染的地理分异
阿拉斯加北坡原油（ANS）虽泄漏概率最低（仅占模拟总量的0.66%），但单次泄漏体量最大（约20,000立方米），在胡安·德富卡海峡加拿大侧海岸形成高风险区。柴油污染则广泛分布于普吉特湾（Puget Sound）狭窄水道，几何平均抵达时间不足24小时。

潮汐动力学的双重影响
研究首次量化了潮汐剪切力对应急响应的制约——四倍日变的潮流不仅加速石油扩散，更导致传统围油栏在75%的潮周期内失效。特别在阿德默勒尔蒂湾（Admiralty Inlet），强混合作用形成流体屏障，使南向输运概率降低60%。

这项研究为原住民领地的生态保护提供了量化工具。通过将海岸线污染概率映射到部落文化遗址（如鲑鱼产卵区），研究者开发了符合《联合国原住民权利宣言》的数据共享协议，提供加仑制版本报告。随着横山管道（TransMountain）扩建使油轮运输量激增7倍，该成果将指导加拿大海岸警卫队优化应急物资储备点布局。

研究同时揭示了现有模型的局限性：开放海域开发的分散算法低估潮汐锋区的混合效率达40%，而海岸滞留模型高估柴油残留量15-20%。团队呼吁建立萨利希海专属的石油-矿物聚集（OMA）参数化方案，特别是在弗雷泽河（Fraser River）春季洪汛期的高悬浮质工况下。这些发现为下一代区域油污预测系统的开发确立了基准。