福建沿海精细化台风风暴潮集合数值预报技术研究及应用

该文首先基于高级环流模型(ADCIRC)建立了一个适合台湾海峡及福建沿海区域的精细化台风风暴潮数值预报模式。利用所建立的精细化数值预报模式对影响台湾海峡及福建沿海的8次台风风暴潮个例进行了模拟,对模拟的24个站次的风暴潮增水峰值与实测值进行了对比,平均绝对误差小于15 cm;其次,为了尽可能减小由于台风路径预报误差而造成的风暴潮增减水误差,本文采用了集合数值预报技术,试报证明此方法可以在一定程度上减小风暴潮增减水误差。     

浅析0519号"龙王"台风风暴潮特征

0519台风是今年正面袭击福建沿海的台风之一,全省沿海各验潮站台风过程增水均较小,但福建省却发生了百年一遇的重大灾情。鉴于以上特点,本文对0519号台风风暴潮过程、灾害情况进行回顾,总结台风风暴潮增水特征,从风场、气压场、天气形势(高空、地面、卫星云图)几个方面初步分析增水较小原因,总结经验,为以后同类型台风的预报提供参考依据。即应考虑较小增水,但却不能对台风造成的灾害掉以轻心,而应考虑大浪和暴雨可能造成的重大灾情。     

几种台风风暴潮预报方法在实际预报中的运用及比较

台风“麦沙”登陆后减弱为热带风暴并从山东半岛西部进入渤海,造成8～9级阵风、10级的大风天气,天津沿海潮位超过警戒潮位46cm,海水漫过堤岸,形成风暴潮灾害。针对此次台风风暴潮,预报人员运用经验预报方法(相似型经验预报、统计模型预报)和数值模式(FBM模式)产品等多种手段,对天津沿海可能出现的潮位极值进行了试验预报。通过将上述几种方法实际运用于此次台风风暴潮预报,加深了对各种预报方法实用性和局限性的认识,对渤海台风风暴潮有了更清晰的了解,对改进各种方法,更好地释用数值预报产品起着积极的意义。     

0606号台风"派比安"风暴潮特征分析与总结

2006年第6号台风"派比安"在广东境内的阳西到电白之间沿海登陆,此次台风引起的大风、巨浪以及强降雨给粤、桂、琼三省的沿海地区构成极大的威胁.本文以闸坡站和硇洲站的实测资料为依据,运用水文统计学和气象学等相关知识,对粤西沿海的潮位和风暴增水等特性进行初步分析,得出台风的登陆位置、台风风力、大风持续时间以及浪高等对风暴潮的产生有重要的指示作用,并且还探讨了台风路径和特殊的地形特征等因素致使最大增水出现时间与台风登陆时间存在时间上的前后偏差.本文通过分析此次台风的风暴增水特征,可以帮助总结预报经验,为今后提高风暴潮预报的准确度提供参考.     

1986年风暴潮预报工作的回顾

到1986年11月底止,在西北太平洋和我国近海生成的台风有26个,其数量基本保持了历年该地区的平均数。在我国沿海近岸,受台风影响,产生不同程度风暴潮的有10个左右,与往年相比,1986年的风暴潮灾较为严重。其中典型的有8609及8616号台风风暴潮灾。回顾1986年的台风过程其特点可归结为四多一少:南海台风多,异常路径多,两广登陆的多,远海转向的多,影响北方沿海的少。 总结1986年的风暴潮预报,分析该年的风暴增水特点,不仅能检验我们的预报效果,同时对异常台风路径造成的风暴潮灾从预报的角度也提出一些粗浅的看法,现将几次典型的风暴潮预报过程总结如下。     

超强台风“桑美”及“韦帕”风暴潮预报分析

基干河口海岸水动力模型MIKE2l,以及全球潮汐预报模型,建立浙江省沿海天文潮与风暴潮耦合预报模式.针对登陆浙江省的两次超强台风"桑美"和"韦帕",以预报的天文潮潮波和台风参数为依据,进行浙江沿海风暴潮位预报,在路径基本准确的情况下,风暴高潮位预报值与实测值相差17cm,后报精度为12cm,为沿海防汛提供了可靠的依据.     

基于BP神经网络的厦门沿海风暴潮预报应用

以BP人工神经网络可有效描述非线性问题的特性应用于短期风暴潮增水预报,利用风暴潮增水与各项影响因素的关系,建立厦门沿海的风暴潮增水预报的人工神经网络模型。该模型将以台风中心最低气压、最大风速,七级大风半径、台风中心距测站位置的距离和测站当地气压、当地风速、天文潮位及增水值、作为主要的输入因子,预测未来1 h、2 h、3 h及6 h风暴潮增水值。分别探讨厦门沿海的风暴潮増水在3种代表性热带气旋路径的影响下的模型应用情况,由预报结果的分析显示:该BP神经网络模型所预报的风暴潮增水较好的拟合了实际变化趋势,表明本模型对于厦门沿海风暴潮増水的预报具有相当不错的成效。     

浙江沿岸"0216"号台风风暴潮特征及预报经验总结

本文对2002第16号台风“森拉克”的风暴潮灾害过程做了回顾，总结预报经验，分析本次过程浙江沿海各岸段风暴潮特征及成因，提出特殊河口、湾口地形的风暴增水和天文潮相互作用的问题。预报实践证明，及时地根据最新的气象预报和实况观测资料来调整潮位和风暴增水预报值是本次风暴潮预报取得成功的关键。预报和实况的对比结果说明，本次对浙江沿岸各岸段的增水和高潮的过程预报是及时、准确的。台风在登陆前几个小时移动速度突然急剧加快，是本次风暴高潮位预报出现误差的主要原因。     

海燕台风与冷高压共同作用对温台沿海潮位的影响及成因探讨

2001年10月产生的台风海燕引起了温台沿海较高潮位。本文通过对台风与冷高压共同作用机制的探讨，主要从沿海梯度风的变化分析这次风暴潮造成的高水位，从而为秋季冷空气影响期间的风暴潮预报积累经验。     

基于GPU技术的风暴潮集合预报

台风预报的准确性在风暴潮预报中起着重要作用。台风强度和路径的不确定性意味着使用集合模式来预报风暴潮。本文利用中央气象台的最优路径台风参数驱动国家海洋环境预报中心业务化的水动力学模型，开展华南沿海的风暴潮模拟，模式模拟结果与实测吻合较好。为了改进计算效率，采用CUDA Fortran 语言对模型进行了改造，改造后的模型在计算结果与原模型基本一致的基础上，计算时间缩短了99%以上。通过融合欧洲中期天气预报中心（ECWMF）的50条路径与3种可能台风强度构造出了150个台风事件，并用150个台风事件驱动改进的风暴潮数值模型，计算结果可以提供集合预报产品和概率预报产品。通过“山竹”台风风暴潮过程可以发现集合平均预报结果和概率预报结果与实测吻合较好。改进的数值模型可以运行普通工作站上，非常适合风暴潮集合预报，并且可以提供更好的决策产品。     

0312号台风(科罗旺)风暴潮预报过程分析

0312号台风(科罗旺)在西太平洋生成后,向偏西方向移动,于8月25日凌晨4点在海南省文昌登陆,给海南的经济造成了严重的损失。本文利用海洋站实测的潮位资料,对0312号台风的风暴潮预报过程进行了较深入分析,旨在进一步掌握风暴潮预报规律。     

一次登陆湛江台风风暴潮数值预报

本文对2002年8月在湛江附近登陆的0214号强热带风暴(黄蜂)进行了风暴潮实时预报。根据中央气象台预报的热带气旋强度和位置,采用数值模式,在该热带气旋由北上加强到登陆减弱的整个过程中,进行了三次实时预报,分别为18日20时、19日08时和19日 17时。预报结果表明本数值模式具有良好的预报功能,并指出其风暴潮预报时效和精度在很大程度上取决于热带气旋气象预报的时效和精度。     

浙江海岛风暴潮研究

浙江沿海岛屿众多，分布广泛，５００ｍ２以上的海岛就有３０６１个。本文对全省海岛风暴潮及其灾害进行了较系统的分析和研究。结果表明，全省海岛区是受台风影响频繁及风暴潮灾害较严重的区域。风暴潮及其灾害一般浙南岛区要大于浙中、浙北岛区，近岸海岛区要大于离岸较远的岛区。影响全省海岛的台风主要是沿海登陆型或近海转向型台风路径，而浙南岛区福建北部或中部登陆的台风影响亦较大。全省海岛台风增水主要受控于台风风场，当海岛各站置于ＮＥ～Ｎ风场时，出现增水，增水量值随风速的增大而增加，而在强劲的偏西风场下，岛区各站将出现不同程度的减水     

青岛近海台风暴潮灾害分析

分析了青岛沿海地区的台风暴潮灾害状况,阐明了潮灾成因,明确指出风暴潮在沿海自然灾害中占有重要的地位。     

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.     

渤海"9216"特大风暴潮过程的数值模拟

本文论述了我国渤海地区风暴潮的特点,指出渤海地区一年四季均有风暴潮发生,而且发生在这里的温带风暴潮较台风风暴潮既频繁又严重。建立了一个球坐标系下的温带风暴潮数值模式,并利用该模式对发生在渤海地区的9216号特大风暴潮进行了数值模拟,成功地再现了这次过程,这表明：只要计算的风场准确,温带风暴潮的数值预报是可行的．     

长江口咸潮入侵变化特征及成因分析

本文基于海洋站潮位观测数据、海平面变化影响调查信息以及长江口水文站径流量数据等，重点分析了2009?2018年长江口咸潮入侵的变化特征及其影响因素，分析结果表明:(1)长江口咸潮入侵季节变化特征明显。咸潮一般从每年的9?10月开始入侵，翌年4?5月结束。3月咸潮入侵次数最多，达12次。2009?2018年，长江口咸潮入侵次数和咸潮持续时间均呈下降趋势，2009年长江口咸潮入侵次数最多，达13次，时间均发生在10月至翌年的4月；咸潮持续时间年际变化较大，2011年咸潮入侵持续时间最长，累计为55 d。2015?2018年，咸潮入侵次数和入侵持续时间均明显减少，2018年没有监测到咸潮入侵过程。(2) 1?4月，长江口处于季节性低海平面期，且同期径流量少，但是受东亚季风影响，持续的增水过程使得增减水?径流量综合影响指数明显偏高，其中1月、2月、3月的影响指数分别为1.5、1.9和1.6，该时段长江口的咸潮入侵过程主要受增减水的影响。5?7月，长江口径流量明显增加，海平面?径流量综合影响指数均小于0，径流的作用强于海水上溯。8月，长江口径流量开始下降，虽然季节海平面较高，但是长江口呈现明显的减水过程，海平面?径流量和增减水?径流量的综合影响指数分别为0.1和?1.6，基本不会发生咸潮入侵。9月，长江口处于季节高海平面期，并且以增水为主，海平面?径流量和增减水?径流量的综合影响指数较大，分别为1.2和1.0，易发生咸潮入侵。10月、11月长江口海平面?径流量的综合影响指数分别为1.5和0.8，径流影响弱于海水上溯，易发生咸潮入侵。(3) 2009?2018年发生的48次咸潮入侵过程有2/3恰逢天文大潮。在某些年份长江口沿海基础海平面偏高，若持续增水恰逢天文大潮，则加剧咸潮入侵的影响程度。     

海口湾沿岸风暴潮漫滩风险计算

引用《海港水文规范》(1998)中的方法计算海口湾的极值高水位,计算不同重现期的风暴潮与最高天文潮位的组合高水位;同时应用经检验为可靠的台风风暴潮数值模式,由气候学统计方法得出的可能最强台风的参数,按3种路径类型12条路径分别计算,并对产生可能最大风暴潮的假想台风路径根据移速变化分别计算,由此确定海口湾可能最大风暴潮(PMSS)。计算所得3组数据作为海口湾风暴潮漫滩风险值,1000a一遇的极值高水位、1000a一遇的风暴潮与最高天文潮的组合高水位及可能最大风暴潮与最高天文潮的组合高水位分别为546cm,634cm和977cm。     

岸界一维处理的粤东风暴潮数值模拟

采用有限差分方法对风暴潮方程进行数值求解，特别是在岸边界上采用了与城内网格相容的一维差分网格，使得模型有较好的稳定性和较好的精度。用此模型对１９６２—１９８７年登陆粤东地区的多个台风增水过程进行了计算，得到了较好的结果。     

Implementation and application of a nested numerical storm surge forecast model in the East China Sea

A nested numerical storm surge forecast model for the East China Sea is developed. Aone-way relaxing nest method is used to exchange the information between coarse grid and fine grid. In the inner boundary of the fine grid model a transition area is set up to relax the forecast variables. This ensures that the forecast variables of the coarse model may transit to those of fine grid gradually, which enhances the model stability. By using this model, a number of hindcasts and forecast are performed for six severe storm surges caused by tropical cyclones in the East China Sea. The results show good agreement with the observations.