宁波台风风暴潮数值模拟与风险计算

基于已有潮位站的台风风暴潮历史资料,利用业务化台风风暴潮数值预报模式对影响宁波的5次较显著台风风暴潮过程进行模拟检验,分析表明模式能较好的模拟台风风暴潮过程,尤其是对最大过程增水的模拟.因此,以镇海潮位站为切入点,选用引发宁波最大风暴增水的5612号热带气旋(Wanda)的路径,平移后组合不同等级的热带气旋参数,构建出多组假想最优热带气旋进行宁波地区风暴潮风险的计算,得到从强热带风暴至超级台风共5类热带气旋登陆宁波时所可能引发的最大风暴增水,并使用皮尔逊Ⅲ型统计计算出对应的历史重现期,为宁波地区今后有效地防范各类热带气旋强度的风暴潮提供决策支持.     

上海沿海风暴潮历史特征分析

基于中国气象局台风最佳路径数据集和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)风场再分析资料,遴选出1979—2019年影响上海的241场历史台风事件。采用ADCIRC风暴潮模型对241场历史台风所引起的风暴潮过程进行了模拟,计算得到了上海沿海历史风暴增水数据集,由此对上海沿海代表站点的历史风暴增水进行了特征分析。结果表明,崇西闸、堡镇、吴淞口、高桥、芦潮港、金山嘴、洋山港站和绿华山等8个代表站历史最大增水在1.38~2.58 m之间,各站最大增水小于1 m的累积频率均超过0.9。尽管各站最大增水时间序列未通过Mann Kendall趋势性检验,但吴淞口站的年最高水位却呈现出显著的增加趋势,这可能与上游径流、天文潮、风暴潮和海平面变化等因素的综合影响有关。     

南海风暴潮对风场和外围海水敏感性研究

为探索来自西北太平洋台风风暴潮与南海局地生成台风风暴潮不同,本研究在假设两种台风气象条件相同情况下,研究随台风而来外围海水所形成增水对南海沿岸的影响。以0814"黑格比"强台风风暴潮为基础,使用ROMS(regional ocean modeling system)模式进行数值模拟并通过设计对比试验方法进行研究,研究发现在台风登陆时引起的增水最大,最大增水出现在台风路径右侧,其中在沿岸区域,外围海水形成增水约占总增水10%,且大约3 h后出现增水回震现象。同时,设计对比试验,研究来自西北太平洋台风风暴潮对台风路径、台风强度、台风移动速度和流入角等气象条件敏感性,并获得与前人一致的结果。     

广东大亚湾核电站海滨处不同重现期台风增水值推算

本文采用数值模拟方法,以汕尾、港口两站的历史台风增水资料作校验,计算了107个(1949～1983年)台风在核电站海滨处引起的台风增水。从中每年挑出一个最大值构成台风增水的年极值样本序列,用P-Ⅲ型曲线,弓贝尔分布等四种方法计算了不同重现期的台风增水值,后以P-Ⅲ型曲线的计算值作为最终结果。并通过与站址附近历史台风暴潮灾害的调查资料,大亚湾两侧某些站不同重现期台风增水值的计算结果,以及假想台风的台风增水计算值三个方面的比较论证了本文提出的核电站海滨处不同重现期的台风增水值的可靠性。     

福建宁德海洋工程风暴潮灾害风险特征参数分析

宁德地区是我国受风暴潮影响较为严重的区域之一,同时也是宁德核电站等众多沿海大型工程所在地.鉴于该区域特殊的地理位置和海洋灾害的严重性,以宁德核电站为中心,对该区域所面临风暴潮风险的特征参数进行全面、综合的定量评估,包括潮汐特征、平均海平面变化、台风和风暴潮基本特征,特别是可能最大风暴潮的计算.研究结果表明,该区域10%超越频率的天文潮高、低潮位分别为355、-341 cm;平均海平面变化速率为0.162 cm/a;千年一遇的台风中心气压约为895h Pa,该气压时的最大台风风速半径为40 km.在进行大量敏感性实验的基础上,对台风移速、移向和风暴增水/减水的关系,以及增水和减水的差异就行了详细的研究,得出:台风增水主要是由移向在305°左右(295°~315°)、路过核电站下方(核电站以南)的台风引起,且增水随台风移速增大而增大;可能最大台风风暴增水由路径经过核电厂址南40 km的台风(移向295°、移速28 km/h)引起,最大台风增水值为526.8 cm;对于可能最大台风减水而言,最有利于台风风暴减水的移向在355°~360°和0°~15°之间,其中可能最大台风减水为-301.9 cm,由移向5°、移速30 km/h、路径经过核电厂址南30 km(0.75台风最大风速半径)的台风引起.     

2010年登陆福建漳浦县台风的风暴潮特征分析

2010年连续三个台风在福建漳浦县登陆,创造了一年登陆当地台风个数的新纪录,并引发了严重风暴潮灾害.本文对比分析了三个台风风暴潮特征,结果表明:(1)三个台风风暴潮都具有开阔海域增水特征,最大增水出现在右半圆,并向两边递减;最大增水时空分布与台风移动路径和海岸地形相关,在南路“鲇鱼”和“狮子山”登陆后的偏南风作用下,湾口朝南的浮头湾出现过程最大增水,出现时间在台风登陆后;东路“凡亚比”台风在穿过台湾岛靠近沿海过程中,持续增强的偏东风,使湾口朝东的九龙江口出现最大增水,出现时间为台风登陆时刻;最大增水与台风登陆时的强度成正比;(2)东路的台风引发的增水出现在台风进入台湾海峡后,各站最大增水峰出现时间集中且明显;南路台风引发增水出现时间较早,持续时间长,最大增水峰不明显,过程最大增水出现在台风登陆后的局部区域.     

舟山海域风暴潮特征及数值模拟研究

选择20个对舟山海域有较大影响的历史台风案例,开展定海站实测潮位数据的分析与归纳,总结得出20个台风中风暴潮过程增水最大值为5612号台风的207.1 cm,风暴潮高潮位最大值为9711号台风的283.7 cm。同时,在三维斜压水动力模型SELFE的基础上加入台风气压场和风场模块,建立了一个采用非结构三角形网格的天文潮-风暴潮耦合模型,模拟表明定海站的斜压效应较为明显,非线性耦合作用相对较弱,但两潮耦合风暴潮增水结果仍优于风暴潮单因子增水结果,与实际增水更为接近。在此基础上,以一定间隔在5612号台风原路径南北两侧各设计了2条平行路径,分别模拟两潮耦合风暴潮增水,结果表明5612号台风参数沿其原路径偏南1个最大风速半径距离的S1路径运动时可模拟得到定海站可能最大风暴潮增水为243.9 cm。最后,在S1路径下模拟可能最大风暴潮增水分别遭遇天文高、中、低潮位时的风暴潮高潮位,结果表明天文潮高潮时可得到可能最大风暴潮高潮位约为400 cm,天文中潮时次之,而天文低潮时风暴潮高潮位最低。     

上海市台风暴雨和暴潮分析研究

本文着重分析研究1949～1984年7～9月在台风影响下,短历时(3与6小时)降水量和黄浦公园站高潮增水和台风位置、强度、相应时间等关系。分析表明:影响上海最大增水主要是近海转向型和上海到浙江中部登陆强台风,而最大降水量的台风位置以福建以南的中弱台风为主,大增水与大降水量无一定相应关系,解放后至今未曾相遇过,估甘相遇机率极小。     

长涂岛的台风暴潮

本文根据1968～1981年台风期间的水位观测资料,对长涂岛的台风暴潮特性及影响因子作了统计研究。结果表明,1、长涂岛的台风暴潮主要发生在7～9月间,大于100cm的最大增水较少发生;2、台风过程最大增水与台风路径的关系密切,较大的台风暴潮发生在台风接近时;3、台风过程增水与岱山气象站(相距15km)的气压有较好的负相关。而与风速有较好的正相关;4、台风过程最大增水与天文潮高潮相遇并非罕见。     

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。     

深圳近海风暴潮影响因素分析

风暴潮可能给沿海城市造成巨大破坏, 而深圳位于易受台风影响的南海北部沿岸, 经济和人口总量巨大, 但有关深圳近海风暴潮的研究工作却十分匮乏。本文基于区域海洋模式系统(regional ocean model system, ROMS)建立了一个以深圳近海为中心的三层嵌套模型, 用于研究深圳近海台风所致风暴潮的影响因素。首先对2018年台风“山竹”过境深圳导致的风暴潮进行模拟, 模拟结果与观测结果较为一致。在此基础上, 进行一系列参数调整试验, 研究台风登陆地点、登陆角度、台风尺度、台风强度以及移动速度的改变对风暴潮及其分布的影响。结果表明, 在深圳西边登陆的台风, 比在深圳东边登陆的台风产生的最大增水高1.5m左右。由东往西移动并登陆深圳的台风, 比由南向北移动的台风产生的最大增水高1.0m左右。台风最大风速半径增加15%, 最大增水上升0.2m左右。台风强度增强15%, 最大增水上升0.4m左右。台风移动速度总体上对风暴潮影响不大, 但不同登陆地点存在明显差异。当台风在深圳西边或者东边登陆时, 台风移动速度增加30%, 深圳沿海各海湾的最大增水反而上升0.2~0.6m。当台风从深圳中部登陆时, 台风移动速度增加30%, 珠江口的最大增水降低0.1m左右, 大鹏湾和大亚湾的最大增水却相反地上升0.2m左右, 不同海湾对台风移动速度呈现不同的变化特征, 与各海湾水体重新分布到稳定状态时间和台风作用时间有关。     

1991～2013年发生在西沙永兴岛的台风风暴潮统计特征分析

利用1991～2013年西沙海洋站实测的潮位、气压、风资料,统计分析发生在西沙永兴岛的台风风暴潮特征.统计结果为以后的台风风暴潮增水预报工作提供一定借鉴.统计分析发现：发生在永兴岛的台风风暴潮过程年最大增水值基本在34cm处上下波动,最高预警级别仅为蓝色;最大增水有明显的年际变化特征,预计接下来10a左右发生在永兴岛的台风风暴增水值大体逐年递减;最大增水若与极大天文潮相叠加,在永兴岛可能出现灾害性高潮位;年最大增水有明显的季节特征,在夏季最强,其次为秋季,冬季和春季最弱;台风中心经过时由负压引起的增水较为明显,单峰型、双峰型和振荡型的增水曲线形态均有出现;影响西沙永兴岛的热带气旋的年最大风速年际与季节性变化是导致永兴岛台风风暴潮特征的主要成因之一.     

台风对珠江口风暴增水的影响分析

珠江口沿岸风暴潮灾害频发,且受台风影响显著。本研究对珠江口赤湾站近30 a(1990—2019)的极端增水进行了分析。结果显示:近年来该区域年平均增水没有显著变化,但极端风暴增水(99.9%分位数)强度显著增强(1.62cm·a^–1),意味着极端风暴潮灾害强度不断变大;在这30a里,有20a的年最大增水发生于台风期间(占66.7%),2018年超强台风“山竹”引起的增水峰值达254cm,为近30a最大的风暴潮灾害事件;增水对台风的最大响应距离约为500～800km。在台风影响范围内,增水强度与台风强度呈近似的线性关系,与距台风中心距离则呈指数关系。分别利用台风强度的不同指标(台风中心最低气压、最大风速和最大风速半径),结合观测站距台风中心的距离,对增水进行拟合,发现风速与距离组合对风暴增水的刻画效果最好[S_w=3.23e^–0.0036D×(Γ_w–3.90)+4.48,R²=0.78,RMSE=9.69cm]。这些研究结果可提升对珠江口风暴潮灾害的认识,为台风风暴潮模拟提供验证资...     

1409号“威马逊”台风对铁山港海域的风暴潮增水研究

1409号"威马逊"台风是1949年以来登陆我国华南地区的最强台风。本文首先以铁山港海域的潮位站和气象站实测资料为基础,对铁山港海域的风暴增水特征进行了初步分析,结果表明:铁山港湾内最大风暴增水值要大于湾口处,通过对历史增水值进行重现期推算可知1409号台风造成的最大增水强度达到了200年一遇。台风登陆期间铁山港海域发生先减水后增水的现象,是因为铁山港海域的风向发生了转变,先是吹离岸风,后改为向岸风。然后基于MIKE21和Holland台风风场建立二维风暴潮数学模型分析了1409号台风的最大增水空间分布规律,模型结果显示地形与风暴潮增水的关系十分密切,铁山港内部湾顶位置处最大风暴增水超过了3.2 m,比铁山港口门处增加了1.2 m,因此需要格外重视铁山港湾顶处的风暴潮防灾减灾工作。     

珠江口地区台风风暴潮的数值模拟试验

本文选取了3个珠江口对造成严重风暴潮灾害的南海西北向路径的台风作为个例,利用国家海洋环境预报中心建立的业务化的台风风暴潮模式进行风暴潮后报检验.将结果与珠江口地区三个验潮站实际观测资料进行对比发现:模式的后报效果比较理想,对业务预报中最为关心的最大风暴增水值模拟较好,说明该模式对模拟这类型路径台风引起的风暴增水有较好的预报适用性.并且进一步发现:强度越大的台风,增水峰值模拟效果越好;该地区各验潮站的最大增水通常发生在台风中心距离验潮站最短的几个小时内.     

Delft3D在天文潮与风暴潮耦合数值模拟中的应用

本文应用Delft-3D水动力学计算软件,以长江口地区为例建立的台风风暴潮、天文潮耦合数值预报模型,对台风风暴潮、天文潮两潮耦合预报模式进行探研和分析。该模式不同于以往的单纯台风增水模型与天文潮叠加的风暴潮模式,而是在计算中直接对天文潮和台风风暴潮进行两潮耦合,有效地消除了近岸地区潮波与增水之间叠加的非线性影响。通过模拟台风8114和7708过境对长江口的影响,并与实测数据比较,预报结果和实测水位过程的对比说明,台风风暴潮耦合数值预报模式对增水和高潮的过程预报是准确的,两者在高水位时同步且相差甚微。     

葫芦岛核电站可能最大风暴潮(PMSS)数值模拟研究

核电厂厂址的可能最大风暴潮(Possible Maximum Storm Surege,PMSS)是滨海核电厂厂址重要的设计基准之一。基于ADCIRC风暴潮模式计算葫芦岛地区的风暴潮,同时对网格进行精细化处理,网格分辨率精度较高。首先为检验数值模式的准确性,分别模拟了辽东湾地区发生的6005号、7203号和7303号典型台风风暴潮过程,计算葫芦岛站风暴潮最大增水值并与实测资料进行对比,计算表明本文模拟结果与实测结果吻合良好,验证了本文数值计算模型的准确性,为可能最大风暴潮(PMSS)的计算提供了依据。以渤海典型台风7303号台风为基础,建立多条影响核电站厂址的台风路径,计算得到201条派生路径下核电站厂址的最大风暴增水情况,为核电站厂址选址提供了重要依据。     

条件变化对海口湾风暴增水的影响分析——以海鸥台风为例

以海口湾为例,通过建立天文潮与风暴潮耦合数值模型,以典型强台风海鸥为基础,对未来台风增强、海平面上升和填海工程对海口湾风暴潮的影响分别进行了诊断分析,并计算了三者的共同作用在未来100年对风暴增水最大值的变化幅度。结果表明:1)台风强度增强大幅度增加海口湾沿岸风暴增水最大值,台风强度增强10%时,海口湾沿岸控制点风暴增水最大值增加12%~18%;2)海口湾地区在海平面上升的影响下风暴增水最大值反而减小,仅有部分岸段风暴增水值最大增加,不同海域风暴增水变化对海平面上升的响应不同;3)不合理的人工岛建设方案会显著增加对岸风暴最大增水值;4)在台风增强、海平面上升和不合理的海湾填海共同影响下,未来100年风暴增水最大值将增加12%~28%。显然这样的风暴增水变化会引起严重的灾害和后果,本研究可为海口湾防灾减灾工作提供依据。     

罗源湾海域台风风暴潮数值模拟研究

本文以福建罗源湾海域为重点研究区域，结合台风风暴潮数值模式，对不同强度、不同方向台风引起的风暴潮增（减） 水规律进行了数值模拟研究。通过对影响罗源湾海域的历史台风分析，确定了影响该区域的两种典型台风路径，即东南-西北移动 （NW-SE） 和南-北移动 （N-S） 路径。文中结果表明：在两种典型路径台风到达罗源湾海域时，罗源湾内的风暴增水达到极值，在超强台风 （中心气压及最大风速：945 hPa，55 km/h） 作用下，NW-SE 和 N-S 路径下增水极值分别为3.9 m 和 3.67 m。随着两种典型台风路径从湾外向湾内平移，湾内不同岸段的风暴增水表现出不同的规律：北岸和西岸增水逐渐增大且在典型台风路径过湾顶向西平移约 15 km 处达到最大；湾内南岸区域增水逐渐减小且在台风路径过湾口向湾外平移约 15 km 处达到最大；湾口站点增水极值随路径平移无明显变化。对于 N-S 典型路径方向，台风中心过罗源湾后有明显减水现象，且越靠近湾内的站点减水程度越大，超强台风作用下湾内西北角站点减水达 2.80m，而 NW-SE 路径的台风风暴减水现象不明显。     

南海北部台风引起的广西近岸增减水研究

引起广西近岸增减水主要是台风导致的风暴潮所致。受台风影响,北海站42年中最大增水1.45m,最大减水-1.87m。受台风走向影响,广西近海总是先减水后增水。引起广西近海增减水除去台风直接作用外,还有广东沿海陆架波西传的间接作用。西传的陆架波一部分直接穿过琼州海峡进入北部湾,另一部分绕过海南岛以顺时针方式进入北部湾。2001年7月6日,台风"尤特"已在珠江口北岸登陆,可是7月8日却在广西近海普遍引起20cm以上增水。7月2日18时,台风"榴莲"已经在广西登陆,但是西传的陆架波使广西沿岸发生很强的西向流,表层地转流流速接近92cm/s。广西沿岸增减水除去台风直接与间接作用外,还有地形的影响与大气重力波的强化作用。