粤东海岸台风风暴潮数值预报

粤东海岸台风风暴潮数值预报取风暴潮运行的全流方程组及其有限差分方程组，并取Jelesnianski飓风模型，在注意到复杂海岸和海洋边界的同时，采用独特的边界布局、复合开边界及使用简便的固化预报程序处理方法，提出了一组可适用本海岸的台风风暴潮数值预报模式。在闽粤海岸经袭击影响粤东海岸的18场历史台风风暴潮的数值计算试验，有实测增水资料可对比的试验结果中，多数试验的计算与实测台风增水曲线拟合较佳，达到本项目研究的预期目标。试验结果有力地证明了该风暴潮数值模型是可靠的，可加以推广和应用。     

粤西台风风暴潮数值预报方法研究

本文依据粤西海岸历史上台风暴潮实况,经对文献[1]的台风暴潮数值预报模式进行必要的可靠性和敏感性试验之后,确定取用该模式作为粤西海岸台风风暴潮数值预报模式。 4年来的试报结果表明,本文所及的粤西台风风暴潮数值预报模式和诺模图,具有一定的预报能力,可用其进行粤西岸段台风增水极值剖面及单站台风增水过程预测。     

中国东南海岸台风暴潮数值预报模式

本文取文献[1]中描述风暴潮运动的全流方程组及其有限差分方程组,并取园形风暴的台风模型,作为我国东南海岸台风暴潮的一种数值预报模式.在注意到复杂海岸和海洋边界的同时,本文还针对本模式和计算格点的边界布局特点,取用了一种较理想的边界处理方法.在福建海岸,选取7705号强台风暴潮为研究实例;在广东海岸,选取8007号强台风暴潮和6508号强台风暴潮为研究实例,与实测情况相当吻合的验算结果,较好地证实了本数值预报模式.     

渤海7203号强台风潮数值模拟和台风潮某些特性的研究

本文选用流体动力学中描述风暴潮运动的全流方程组及相应的有限差分方程组,对解放后造成渤海沿岸灾害最为严重的7203号强台风潮进行了数值模拟实验,获得了与实测风暴潮相当吻合的计算结果.在此基础上,本文还对台风域内的风和气压对风暴潮的效应,台风移行路径及移行速度对风暴潮的影响等问题进行了数值计算和探讨,获得了有益结果.     

浙江沿海超强台风作用下风暴潮增水数值分析

基于河口海岸水动力二维数值模型,建立风暴潮与天文潮耦合作用的数值模式,通过三次强台风和二次超强台风引起的风暴潮增水模拟和分析,证实该模式可用于浙江沿海增水预测.以1949年以来登陆我国大陆沿海最强的"5612"号台风作为典型的超强台风,利用本模式计算分析了超强台风在浙北至浙南5个不同地点登陆遭遇大潮时可能出现的风暴潮增水过程和最大增水,该结果对于海岸工程的防护具有实际的意义.     

台风风暴潮异模式集合数值预报技术研究及应用

台风风暴潮数值预报的准确性在很大程度上取决于台风路径预报和强度预报的精度以及风暴潮预报模型的计算精度。目前,国际上24/48 h台风路径预报平均误差分别约为120/210 km左右[1],对于走向异常的台风误差更大;更有,根据单一的台风路径和单族的风暴潮数值预报模式并不能保证获得可靠的风暴潮预报结果。考虑多重网格法原理具有在疏密不同的网格层上进行迭代以达到平滑不同频率的误差分量,使得计算快速收敛,精度提高的特性。在前期研究基础上基于业务化高分辨率(结构网格/有限差分算法)和精细化(非结构网格/有限元算法)台风风暴潮集合数值预报模型构建多模型台风风暴潮集合数值预报系统。采用"非同族"模型进行集合预报很大程度上降低了误差相似遗传的可能性。应用该方法对典型台风风暴潮过程进行了试应用,试报结果表明:该方法对风暴潮增、减水预报效果高于单一集合预报,具有一定的应用前景。     

8007号强台风暴潮物理机制数值分析

一、前言8007号(Joe,1980)强台风暴潮是我国近百年来最严重的一次,广东省雷州半岛的南渡站测得它的最大增水值是5.94米,成为我国有逐时潮位资料记录以来风暴潮的最高记录,居世界第三位。它的成因及物理机制问题,引起了我国风暴潮界的普遍关注。为分析、研究其结构和成因,作者从风暴潮二维全流方程组出发,选用有限差分数值解的途径,对8007号强台风暴潮进行了分析计算。结果表明,与实际情况较为吻合,从而清晰地再现了这场特大的台风暴潮,且在一定程度上揭示了该场暴潮的物理机制。     

江浙沿海模型台风暴潮的数值模拟

海面风应力和大气压强是引起台风暴潮最重要的两种作用力。它们的量值大小直接取决于台风本身的移速、移向、强度等运动学或动力学参量。因此,从理论上进一步研究台风参数与台风暴潮之间的关系,不仅有利于我们全面地了解台凤暴潮的特性,而且还有助于对台风参数影响下的台风增水值建立起一个直观定量的概念,与文献[3]一[4]不同,本文以江浙沿海为背景,采用二次守恒差分模型,对强度、移向和移速不同的各类模型台风暴潮进行了数值模拟,给出了该海域台风暴潮与台风参数之间的对应关系。     

一个高分辨率的长江口台风风暴潮数值预报模式及其应用

利用河口海岸海洋模式(ECOM-Si)建立了一个适用于长江口区风暴潮的数值预报模式.该模式采用对岸线有较好拟合能力的自然正交水平坐标系统和能分辨较复杂海底地形的垂直σ坐标系统.模式考虑了长江口径流量对风暴潮的影响,部分地考虑了天文潮和风暴潮非线性相互作用对风暴增水的影响.风暴潮预报的大气强迫场用模型气压场和模型风场.利用所建立的模式对长江口区台风风暴潮进行了8个个例模拟,模拟增水与实测增水的峰值相比较,平均绝对误差不足10cm.利用本研究建立的模式,就气象因子对风暴潮位的敏感性进行了数值试验.试验结果表明,台风中心气压降低(升高)20hPa可导致约100cm的风暴潮位升高(或降低).台风最大风速半径误差对台风增水的变化影响也较显著.试验还表明,长江径流量增加1倍(减半),可以造成风暴潮的平均增加25cm(减小13cm).天文潮位相变化对风暴增水的影响数值试验表明,当台风暴潮与天文潮在不同位相相互作用,可使风暴潮位最大增加达70cm或减小90cm.     

广西沿海台风暴潮数值模拟试验

本文采用动力数值计算方法,建立了广西沿海台风暴潮数值模式,模拟了8次不同程度袭击广西沿海的台风暴潮过程,模拟效果较好,计算值与实测值基本一致,同时,还对模型进行了敏感性分析,结果表明,该模型对台风各要素的反应属中性偏上,符合预报技术对敏感度的要求.     

0814号强台风"黑格比"风暴潮分析与数值模拟

2008年第14号强台风“黑格比”是12年来袭击粤西最强的台风，由于它移动速度快、登陆强度强，给粤西沿海带来了严重的风暴潮灾害，珠江口至阳江一带有多个潮位站的高潮位超过历史极值。本文根据珠江口、粤西、雷州半岛等几个潮位站资料探讨了“黑格比”台风的风暴增水特征；利用国家海洋环境预报中心业务化的风暴潮集合预报模式对本次过程进行了模拟，并分析了模拟效果。     

珠江口沿岸极值增水的空间分布

利用FVCOM模式建立了珠江口区域的天文潮和风暴潮数值模型,采用调和分析方法得到该区域K_1、O_1、M_2、S_24个主要分潮的等振幅线和等迟角线的分布特征,并选取典型台风对影响珠江口附近海域的台风暴潮过程进行了模拟计算,验证了模型的准确性,并基于该模型模拟了1993—2013年影响珠江口附近海域的共48场台风过程;利用Gumbel分布,计算了百年一遇的风暴潮极值增水,珠江口门外西侧的极值增水大于东侧,其中该区域百年一遇风暴增水的最大值出现在赤溪镇和三灶镇中间的海域为3.19 m,可为珠江口沿岸地区的风暴潮防护和海岸工程设计提供参考。     

北部湾海区风暴潮数值模型和数值模拟

北部湾是一个半封闭的超浅海。本文在数值试验的基础上，提出了一个研究该海域台风风暴潮的数值模型。数值模式为二维深度平均流模型，采用嵌套细网格技术，细网格分辨率为沿经纬方向０．１°，细网格边界值由粗网格提供。台风风场计算采用Ｊｅｌｅｓｎｉａｎｓｋｉ模型风场．模式方程组的数值解由交替方向隐式（ＡＤＩ）方法积分得到。本文对该海域最常见的两种台风移行所引起的风暴潮进行了数值模拟。与几个潮汐观测站的增水记录比较，计算结果基本上反映了台风引起的水位变化，对研究和模拟该海域台风风暴潮是适用的，可用于该海域风暴潮数值预报试验。     

基于WENO格式的高精度高分辨台风风暴潮数值模式

考虑到台风风暴潮在近岸浅水地区的非线性效应,基于无结构网格,通过采用有限体积法和高精度高分辨率的WENO数值格式对二维浅水方程进行空间离散,并利用三阶的Runge-Kutta格式进行时间离散,最后利用Rogers方法解决复杂海底地形造成的通量梯度项与源项数值离散后的不平衡问题,从而建立了二维台风风暴潮数值模式。模式中的风场和气压场分别采用宫崎正卫风场模式和藤田气压场模式。最后通过对江苏沿海的风暴增水的模拟和验证,表明了该数值模式对台风风暴潮模拟的有效性和可行性。     

中国海区风暴潮数值试验

本文叙述中国海区9个台风风暴潮个例数值模拟结果。整个中国海海域分成三个子区,采用交替方向隐式差分方法积分模式方程组,计算结果指出所提出的方案对业务预报的可能性和进一步急待解决的问题。     

一种台风暴潮数值模拟方法

本文提出一种简便的交替方向隐式差分格式求解沿水深平均的二维风暴潮模型。这种差分格式比常用的ＡＤＩ法具有更简单的形式和更高的计算效率。文中的精度分析和稳定性分析表明该差分格式在等步长条件下具有二阶精度、无条件稳定。在采用理想模型验证之后，本文给出了一次台风暴潮过程的计算实例，其中台风气压场和风场的模拟采用藤田气压模式和梯度风公式，并考虑台风移行产生的风场以及梯度风到海面风的订正。数值摸拟结果和实测值符合良好，其精度达到工程应用要求。     

浙江沿海超强台风作用下的风暴潮流

应用河口海岸水动力模型,利用浙江沿海包括 2 场超强台风在内的 5 场台风作用下发生的风暴潮位过程验证了该数值模式的适用性.将 1949 年以来登陆我国大陆沿海最强的"5612"号台风作为典型的超强台风,计算了超强台风在浙北至浙南 3 个不同地点登陆时产生的风暴潮流,结果显示风暴潮流一般小于天文潮潮流与基于海平面风暴海流的线性叠加值,风暴潮流场更多地呈现风暴海流的流场特点,在开敞海岸基本顺岸流动,这对于分析航道骤淤和海岸带物质输移具有重要意义.     

用动力统计法估算镇海港最大台风增水

本文用动力统计法估算了镇海港最大台风增水。其方法是先根据流体动力方程设计一个风暴潮数值模式,并对几个典型台风暴潮进行数值模拟,证实数值模式是成功的。然后根据历史资料设计一个“极端台风”,并将此台风放到数值模式中进行运算,即可算得最大增水值。     

深圳香港海域浪潮耦合模型的建立及其应用

以河口海岸海洋模型ECOM和第三代海浪模型SWAN为基础,以全球天文潮预报模式TPXO6.2和台风参数模型风场及气压场作为驱动,采用海洋-陆架区-海岸三重嵌套网格,建立了适用于深圳香港水域天文潮-风暴潮-台风浪耦合模型。以0814号台风"黑格比"为算例,进行了耦合模拟计算,计算结果显示,天文潮、风暴潮位和浪高与实测值符合良好,天文潮的均方根误差小于0.15 m,有效波高误差0.9 m,风暴高潮位平均误差0.23 m;并分析了风暴潮位和波浪的相互影响,以及深港水域波浪场的分布,4 m水深考虑风暴潮位影响有效波高提高0.40 m,沿岸波浪增水在0.20 m以内。     

潮流、风暴潮耦合模型推算珠江口海域极值流速

分别采用模式气压场及模式台风场计算气压分布及风速分布,采用地形拟合的sigma坐标水动力方程组及紊流方程建立了潮流、风暴潮耦合模型。三维水动力方程组通过分裂算子法与Casulli半隐式差分格式直接求解。在珠江口的极值流速计算中,先进行了南海北部的潮流、风暴潮耦合模拟,模拟水位与实测值符合较好。以六区域模拟结果为边界,采用嵌套网格方法,在珠江口进行了高分辨率的潮流、风暴潮耦合模拟。选用1968～1999年共65个影响工程区域的台风过程,计算出珠江口的海域年极值流速序列,分析了该海域多年一遇的极值流速分布。