莱州湾风暴潮的形成与增水量评估

运用昌邑市下营水文站和寿光市羊口水文站的资料,对莱州湾风暴潮的形成机制和影响系统进行了分析.结果发现:诱发莱州湾风暴潮的天气系统主要有热带气旋、温带气旋及冷锋.由于莱州湾特殊的地理构造和地形条件,风暴潮在爆发过程中,有3个比较明显的天气机制,即爆发前的东南大风、爆发中的东北大风及其持续时间、天文大潮.对风暴潮各阶段的增水量值进行了定量的估计.     

一次莱州湾温带气旋风暴潮的成因分析

利用常规气象资料和自动站资料，分析了2007年3月4日产生在渤海西部莱州湾的温带气旋风暴潮的天气系统、风场结构特征以及诱发风暴潮的气象、天文因素。结果表明，东亚地区南北两槽的结合，冷空气与暖湿气流在山东半岛的交馁以及江淮气旋的北上是引发这次风暴潮的主要天气背景，而持续强烈的东北大风是风暴潮产生的强迫动力，再加上风应力的增水作用和天文大潮相叠加，导致了风暴潮的发生。     

山东省风暴潮的形成原因及预报

渤海是一个向东开口的半封闭型浅海.当渤海及黄海北部出现强烈而持久的偏东大风时,海水便不断涌入渤海湾内,在山东省黄河三角洲及莱州湾一带形成风暴潮.渤海风暴潮多发生在北方强冷空气南下影响,同时南支槽发展东移,地面倒槽发展为气旋,形成“北高南低”的地面气压形势,山东北部沿海海面出现强劲的东北大风,如果适逢天文大潮,便出现风暴潮.     

山东省风暴潮的形成原因及预报

渤海是一个向东开口的半封闭型浅海.当渤海及黄海北部出现强烈而持久的偏东大风时,海水便不断涌入渤海湾内,在山东省黄河三角洲及莱州湾一带形成风暴潮.渤海风暴潮多发生在北方强冷空气南下影响,同时南支槽发展东移,地面倒槽发展为气旋,形成"北高南低"的地面气压形势,山东北部沿海海面出现强劲的东北大风,如果适逢天文大潮,便出现风暴潮.     

“070304”渤海特大风暴潮的成因分析

对2007年3月4日发生在渤海的特大风暴潮天气过程，从大气环流形势、动力条件、天文条件、地形条件等方面进行了详细的分析。结果表明，长时间北高南低的地面气压场在渤海形成持久的偏东大风是造成风暴潮的重要因素；强烈的低层辐合高空辐散使地面气旋不断加强，气旋四周较强的气压梯度力是风暴潮的强迫动力之一；风应力增水作用与天文大潮相叠加直接加剧了风暴潮的强度。渤海特殊的地形特征有利于形成风暴潮天气，当地面风由东北转为西北后，渤海湾的潮位开始回落，渤海海峡的潮位继续升高，其最高潮位时间与潮位回落时间均滞后于渤海湾。     

辽东半岛和山东半岛地形对黄、渤海大风影响的数值模拟试验

利用WRF模式和地形有无的2种试验方案,对2010年11月26—27日由东移发展的蒙古气旋引发的黄、渤海偏南大风转偏北大风天气过程中,辽东半岛和山东半岛地形对大风强度和分布的影响进行了数值模拟试验。(1) 辽东半岛地形对渤海偏南大风和黄海北部偏北大风、山东半岛地形对渤海海峡和黄海北部的偏南、偏北大风均有增幅作用。其中,渤海东北部偏南大风及山东半岛东北部海域偏北大风增幅最大达4 m/s,而山东半岛东北部海域偏南大风和辽东半岛东部海域偏北大风增幅都为2 m/s。(2) 地形作用加大了海岸线附近的垂直运动和温度梯度,有利于黄、渤海中尺度强风区的形成和发展。特别是,在辽东半岛东部和山东半岛东北部造成了强风中的极大阵风。(3) 地形的强迫作用局部改变了黄、渤海沿岸强风区的分布。地形强迫产生与环境风场同向的扰动时,风力局部增大;反之,风力局部减弱。      

0703温带气旋特大风暴潮数值模拟对比分析

为验证德国汉堡大学所开发的三维陆架模式HAMSOM(Hamburg Shelf Ocean Model)对渤海海域气旋风暴潮模拟的可行性和准确度, 并对不同来源气象数据的模拟结果进行比较, 分别使用T213和NCEP资料的风场和气压场数据, 运用HAM SOM模式对2007年3月4—5日发生在渤海和黄海北部的气旋风暴潮增水过程进行了数值模拟。模拟结果较好地反映出烟台、威海两站风暴潮增水过程的水位变化, 较准确地模拟出风暴潮在渤海、黄海北部的增水过程, 且T213资料比NCEP资料的模拟结果更接近实况, 该模式对研究和模拟渤海气旋风暴潮比较适用。     

对一次温带气旋引发的渤海风暴潮过程的数值模拟

利用三维非静力中尺度大气模式—MM5（Version 3.7）输出的黄渤海海面风场和气压场预报资料,用三维斜压陆架海模式—HAMSOM对2008年8月22日温带气旋造成的渤海风暴潮过程进行了模拟,得到逐时的渤海增水场、渤海风暴潮流场,与验潮站的观测数据进行比较。结果表明：在渤海西部已经转西北风的情况下,塘沽出现了121 cm的高增水,造成这种现象的原因很复杂,其中远距离的气旋作用产生的北黄海海域偏东大风导致北黄海水体大量涌入渤海应该是一个主要原因。这也是今后预报业务中必须特别关注的产生风暴潮的重要因素。数值模拟的塘沽测站的风暴潮增水极值及增水过程都和实测值符合较好,本次过程中数值预报能够很好地模拟出这种特殊的风暴潮。在离岸风的情况下产生风暴潮,这仅靠预报员凭经验主观分析判断是很难的,数值预报可以弥补预报员主观分析的不足。     

温带气旋诱发的渤海风暴潮天气分析

通过对2007年3月4日渤海风暴潮天气过程进行分析,结果表明,强烈而持久的向岸大风是造成风暴潮的重要因素;气旋四周较强的气压梯度力是风暴潮的主要强迫动力;风应力增水作用与天文大潮相叠加直接加剧了风暴潮的强度;渤海特殊的地形特征有利于形成风暴潮天气,渤海地区风向的变化是导致渤海沿岸各地出现高潮位时间差的主要原因,当地面风由东北转为西北后,渤海湾的潮位开始回落,渤海海峡的潮位继续升高,其最高潮位出现时间与潮位回落时间均滞后于渤海湾;由于气旋的移动路径和影响时间造成渤海海峡的风速极值滞后于渤海湾,而其增幅却远远大于渤海湾.     

渤海西岸致灾风暴潮的统计预报模型

渤海西岸是风暴潮灾害多发区,1990年代以后发生几率和灾害损失明显增加。利用气象科学和海洋水文科学相结合的方法,依据黄骅港潮汐资料,对发生在渤海西岸的风暴潮进行统计分析。结果表明,台风和强冷空气配合气旋是造成渤海西岸风暴潮的主要天气系统,偏东大风增水和天文潮叠加是造成风暴潮的直接因素;风暴潮和天文潮汐都有半日潮现象。在此基础上,建立了渤海西岸风暴潮预报模型,通过台风或冷空气配合气旋影响时增水值的计算,结合天文潮汐资料,做出最高潮位预报。应用该预报方法对渤海西岸发生的7次风暴潮进行回报,预报值与实测值基本相当,是基层台站较实用的预报方法。     

诱发渤海风暴潮的黄河气旋动力学诊断和机制分析

利用数字化6.7μm卫星水汽图像、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,以及干侵入和位涡理论,对2007年3月3～5日诱发渤海罕见风暴潮过程的黄河气旋进行了天气动力学诊断和机制分析。结果表明,这次风暴潮是在欧亚中高纬度环流调整、高纬不稳定低槽东移发展及东亚大槽重建的过程中发生的,强烈发展的黄河气旋产生强偏北大风,导...     

渤海湾风暴潮天气系统及风场结构个例分析

利用常规资料、中尺度模式(MM5)模拟结果和自动站资料分析了2003年10月11日渤海湾风暴潮的天气系统及风场结构特征。分析表明，强冷空气从偏东路径南下与强盛的暖湿急流及地面倒槽的共同作用，形成持续强东北大风是引发渤海风暴潮的主要强迫动力，风应力海水向岸输送(增水)范围约100km持续时间10～12h，风应力增水作用与天文大潮相叠加直接导致风暴潮的发生。1985年以来渤海湾成灾风暴潮发生的几率明显增加。     

2010年4月27日莱州湾大风过程诊断分析

利用NCEP资料对2010年4月27日莱州湾大风过程进行了诊断分析。结果表明,气旋的爆发性发展导致气旋冷锋后部的锋生加强引发的变压梯度加大是造成此次莱州湾地区大风过程的直接原因。通过大尺度环境场分析,以及温度平流、涡度平流、高空急流、高层位涡异常的诊断分析,认为强的大气斜压性和其所伴随的冷、暖平流使高空槽发展;高低层涡度平流差异是地面气旋发展初期的主要因子;高空槽前急流轴向极一侧的非地转分量所引起的辐散有助于气旋发展;高层高值位涡下传激发了气旋性环流,造成地面气旋爆发性发展。     

离岸风背景下风暴潮异常增水特征分析

渤海湾在8月份出现由温带气旋引发高达518 cm的风暴潮属小概率事件。作者应用天气图、卫星云图、自动站观测资料及天津海洋局潮位资料,对2008年8月天津港发生的两次风暴潮异常增水过程进行了特征分析,得到气象因子对风暴潮的影响关系,为预报风暴潮提供依据;进一步探讨了在离岸风即西北风作用下产生风暴增水的条件和机制。结果表明,温带风暴潮过程增水强度大(最大增水121 cm)且持续时间长(达15小时);分析了气旋增水不同于台风增水的特点,并应用半封闭浅海湾中开尔文波传播理论分析了风暴潮产生的原因。     

海面风场订正对风暴潮数值模拟的影响

海洋模式在模拟风暴增水时对于风场的依赖性比较大,准确的风场模拟是正确模拟风暴潮的重要前提.用渤海海域4次典型的风暴潮个例,检验改良的渤海风场推算模式对风暴潮数值模拟的影响,分别用订正前后的风场驱动风暴潮数值模式得到逐时的渤海增水场,并与塘沽实测值比较表明:在4个过程中海面风场订正后风暴潮模式的模拟结果均得到了明显的改进...     

引发黄渤海大风的黄河气旋诊断研究

利用NCEP/NCAR1°×1°的再分析资料、常规观测资料和风云2E卫星云图资料,分析研究2011年4月26-27日突发性黄河气旋造成黄渤海大风的物理变化过程及诊断黄河气旋发生、发展的物理机制.结果表明:这次大风是在欧亚中高纬环流发生调整,高纬不稳定小槽东移发展及东亚大槽重建的过程中发生的.突发性强烈发展的黄河气旋使黄渤海产生强偏北大风.在气旋发展初期涡度平流起了主要作用,而在气旋发展中温度平流又起了主要作用;冷锋上的斜压性对于气旋发生发展起着重要作用,斜压性有利于有效位能的释放、动能制造及气旋加强;气旋始终位于Q矢量散度梯度最大区域,有利的动力和热力条件使得能量积累,促使气旋前期发展、后期维持.高空偏西急流和低空偏南急流的相互耦合,低空暖湿气流的热力强迫,使得低层大气产生强上升运动,黄河气旋强烈发展.变压梯度、气压梯度、高空风动量下传和超低空急流的偏差风辐散的共同作用,形成黄渤海强风.     

冬半年渤海偏北大风的短期预报

冬半年(9—4月)是冷空气影响渤海频繁,偏北大风出现最多的时期。尤其渤海南部和渤海海峡的偏北大风,渔民常说是“恶风”,“风多大,浪多大”,严重时可造成风暴潮,引起海水倒灌,给经济建设和人民生命财产带来很大威胁。本文对冬半年偏北大风的短期预报作一些介绍。 一、资料与概况 普查1978年9月—1979年4月(8个月)的历史天气图发现,由于冷空气影响使渤海出现偏北大风的,共44次天气过程,其中从西北路径下来的有26次,占总数的59％。在这类冷空气的前期,高空图上在新地岛附近有不稳定短波槽东移并逐步发展,在小槽西南方即东欧平原到黑海一带有暖平流向乌拉尔山     

变分方法在渤海海域ASCAT风场订正中的应用

利用渤海观测站风场对ASCAT风场进行检验,发现其风速、风向均有较大误差,尤其在渤海中部以外的海域可信度相对较低。为提高ASCAT风场在渤海海域的精度,基于变分方法,利用渤海观测站风场对2017年9月—2018年2月的ASCAT风场进行订正,得到空间分辨率为12.5 km×12.5 km的订正风场。并对辽东湾、渤海湾、莱州湾、渤海中部和渤海海峡5个海域风场的订正误差进行检验,结果表明:ASCAT风场订正后精度提高显著,风速平均偏差从4 m·s-1减小为1 m·s-1,风向平均偏差从-30°~30°减小为-7°~4°,可见变分方法对渤海ASCAT风场有很好的订正效果,尤其对误差较大的渤海湾订正效果最为明显。对2017年12月18日的一次大风过程进行订正分析,结果表明:订正风场可以很好地反映沿岸风场信息和大风过程中的风速极值区,并能动态监测大风变化过程。变分方法解决了海面观测数据空间分辨率低、ASCAT数据精度低的问题,能够实时监测海上大风,且对大风预报有很好的指导意义,能够为海洋模式提供更精确的初始场。     

一次入海气旋快速发展的动力和热力学特征分析

利用扩展Zwack-Okossi方程(扩展Z-O方程)对2007年3月3-5日黄、渤海海上快速发展的温带气旋进行了诊断分析。结果表明,潜热释放和暖平流在气旋发展初期起主要作用,潜热释放是气旋接近爆发性发展的最主要强迫项,这与以往研究的主要受涡度平流强迫的中国沿海温带气旋不同,说明在中国近海快速发展的一部分温带气旋主要是由潜热释放项强迫的。绝对涡度平流在气旋发展后期才成为主要强迫项。进一步利用MM5模式模拟了潜热释放的作用以及其他一些影响气旋发展的因素,海表面热通量、水汽通量以及气旋路径上的地形对这次气旋的发展有积极贡献,但作用相对潜热释放较小。由于这种在中国近海接近爆发性发展的温带气旋容易造成风暴潮,因此利用动能方程对气旋发展中期的渤海大风进行了诊断分析。结果表明,动能水平平流是动能增加的主要作用项,但动能达到最大值后渤海海域的动能主要由有效位能转换和动量下传提供。     

2010-2019年春季影响大连的温带气旋特征及爆发性气旋成因分析

利用常规和加密气象观测、NCEP再分析、云图等资料,对2010—2019年春季影响大连的温带气旋特征及爆发性气旋造成的极端天气的物理机制进行分析。结果表明：春季进入到渤海、黄海北部的气旋平均每月2.4个;气旋一般先进入黄海,进入黄海和经渤海进入黄海的温带气旋总计有84.5%进入黄海北部,且春季进入黄渤海的气旋73%会给大连地区带来大风或降水天气,影响大连东部沿海的几率远高于其他地区;产生较强灾害性天气的爆发性气旋多发生在春季,路径基本都是由西南向东北方向移动。爆发性气旋主要是因为温带气旋经过黄渤海后短时间快速降压,到大连陆地发生爆发性发展,这种温带气旋的发展一般从低层开始,具有较强的锋区和斜压性,爆发阶段位于正涡度平流最大的高空急流出口区,对应低空位于低空急流左前方辐合区。较强的冷、暖温度平流是造成极端降水和大风天气的主要因素,暴雨的形成主要是温带气旋带来的暖湿气流持续输送,并伴有较强上升运动促使的水汽垂直输送,整层水汽充沛;当低空急流发展和冷、暖空气交绥时,出现了在高湿、高温的湿斜压锋区上的强降水;而北路强冷空气与黄、渤海上爆发性发展的温带气旋形成极强气压梯度,是出现极端大风的主要原因。