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。     

对台风“麦莎”风暴潮过程的数值模拟

利用NCEP再分析资料和中尺度天气数值预报模式MM5/V3.7,模拟2005年8月8日第9号台风“麦莎”减弱的热带风暴造成渤海风暴潮的天气过程,得出与风暴潮发生相关的气象要素预报场,即风场和气压场;将其输入HAMSOM海洋模式模拟出本次渤海风暴潮过程增水的格点场。选用塘沽、京唐港2个验潮站的实际增水与HAMSOM模拟的增水进行比较、分析。结果表明：①用大气与海洋模式结合的方法客观定量地计算风暴增水是可行的,HAMSOM能够模拟台风风暴潮的增水过程。②本次过程中,HAMSOM对渤海西部（120°E以西）的增水模拟得比较好,对渤海东部增水的模拟与实况差距较大。③HAMSOM对塘沽增水高峰时段（8日12：00～20：00）及京唐港整个过程增水的模拟都很接近实况,绝对误差均在15cm以内,对本次风暴潮的预报有很好的参考作用。④HAMSOM对塘沽和京唐港2站的最大增水模拟的精度都较高,出现时间也与实况基本同步。     

南海台风风暴潮数值模拟及其对气象强迫场的敏感性试验

基于FVCOM建立一个南海台风风暴潮与天文潮耦合数值预报模型。在模型的驱动场中加入模型风场与EC0.25 °业务化细网格预报风场融合而成的“组合强迫场”,该方法可提高对台风外围影响岸段的风暴增水及单站先兆增水的模拟精度。利用该模型对2007年9月的天文潮和0814号“黑格比”台风风暴潮过程进行模拟,选取的8个沿海验潮站的平均绝对误差为18.92 cm,平均相对误差为13.33%,对“黑格比”台风过程的最大增水时刻的模拟与实况相近,对最大增水值模拟的误差约为10 cm。分别采用模型气象场和组合气象场对1319号台风“天兔”的风暴潮过程进行模拟,两种方式对过程最大增水值和其出现时刻的模拟结果相似,但是组合气象场较好模拟出台风外围风场在福建中南部引起的增水,以及主要影响岸段潮位站在台风登陆前期的先兆增水,弥补了模型气象场在这方面的不足。      

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。     

南海北部风暴潮数值计算中的圆对称台风风场模式

引 言 风暴潮是主要的海洋灾害之一,在南海是由热带气旋引起。由于它对人们的生命财产危害极大,因而引起了广泛的关注。为了研究和预报风暴潮,数值模拟和计算得到了广泛的应用。经验表明,风暴潮模式的结果,很大程度上依赖于气压场和风场模式的质量［１］。本文将对风暴潮数值计算中经常使用的圆对称经验台风风场模式（以及气压模式）和最大风速半径的选取作具体讨论。１　圆对称经验台风风场模式 台风（泛指热带气旋,下同）风场实际上比较复杂,对它的研究包含着广泛的课题。同样,在风暴潮的数值计算中模拟台风风场也有着多种方法,…     

黄河三角洲9711号台风风暴潮过程分析

应用北京气象中心ＨＬＡＦＳ台风暴雨模式数值预报产品,着重从天气学和海洋动力学的角度诊断分析了９７１１号台风对黄河三角洲地区海潮的影响,分别从海平面风场对海水风应力增水效应,变压场增水效应及台风路径、强度和移速和台风大暴雨对海潮的影响等方面分析了台风风暴潮产生机制。为预报和防御此类台风风暴潮提出了有益的防灾、减灾建议     

一个中国沿岸台风风暴潮数值预报系统的建立与应用

依据三维斜压海洋环流模式POM建立了一个中国沿岸台风风暴潮数值预报业务系统.台风风场模型考虑了台风移动和周围环境风场的影响,采用了较合理的强风情况下的风应力计算公式,建立了稳定合理的模式海洋环流气候状态和模式边界条件.大量的数值模拟结果表明,该模式能较好地重现历史台风风暴增水过程,对近2年台风风暴潮个例的预报结果表明,该业务系统对台风风暴增水具有较好的预报能力,文章同时分析了模式存在的一些问题.该业务系统实现了从资料采集、模式运行到预报结果输出的全自动化,显示采用图片和MICAPS两种方式,后者与现有气象业务平台一致.     

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。     

对“麦莎”路径及造成黄渤海域大风浪的数值模拟

2005年9号热带风暴“麦莎”8月8R凌晨开始影响大连,到10R过程完全结束,历时近两天,不仅造成了暴雨（局部大暴雨）天气,而且大连海区出现最大风力8-9级、阵风11级的大风。此时适逢天文大潮高峰期,渤海和黄海北部海域出现4m以上的浪高,形成了风暴潮。利用MM5模式和第三代浅水波浪数值预报SWAN模式,对“麦莎”的移动路径以及“麦莎”造成黄渤海域的强风场、强浪场进行模拟,结果与实况基本一致,并且通过模拟,对缺少资料的海面风场、浪高场有更全面的了解。     

一个风暴潮数值模式及其开边界问题

在文献[1]的基础上,本文设计了一个风暴潮数值模式,并讨论了在近岸海洋动力学计算中具有普遍意义的开边界问题.所用的计算格式在有开边界和不规则海岸边界的情形下,仍能较好地保持原海流问题的质量和能量变化关系,因而具有较好的计算稳定性和计算精度.本文计算了“7203”号和“8509”号台风暴潮,并与实况相比较,所得计算结果图象清晰地再现了渤海这两次台风增水过程的基本特征.     

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。     

Storm Surges in the Strait of Georgia Simulated with a Regional Model

The Strait of Georgia is a large, semi-enclosed body of water between Vancouver Island and the mainland of British Columbia connected to the Pacific Ocean via Juan de Fuca Strait at the south and Johnstone Strait at the north. During the winter months, coastal communities along the Strait of Georgia are at risk of flooding caused by storm surges, a natural hazard that can occur when a strong storm coincides with high tide. This investigation produces storm surge hindcasts using a three-dimensional numerical ocean model for the Strait of Georgia and the surrounding bodies of water (Juan de Fuca Strait, Puget Sound, and Johnstone Strait) collectively known as the Salish Sea. The numerical model employs the Nucleus for European Modelling of the Ocean architecture in a regional configuration. The model is evaluated through comparisons of tidal elevation harmonics and storm surge with observations. Important forcing factors contributing to storm surges are assessed. It is shown that surges entering the domain from the Pacific Ocean make the most significant contribution to surge amplitude within the Strait of Georgia. Comparisons between simulations and high-resolution and low-resolution atmospheric forcing further emphasize that remote forcing is the dominant factor in surge amplitudes in this region. In addition, local wind patterns caused a slight increase in surge amplitude on the mainland side of the Strait of Georgia compared with Vancouver Island coastal areas during a major wind storm on 15 December 2006. Generally, surge amplitudes are found to be greater within the Strait of Georgia than in Juan de Fuca Strait.     

Simulation and Analysis of Sea Floods in the Don River Delta

Storm surges and wind waves in the Taganrog Bay (the Sea of Azov) are simulated with the ADCIRC+SWAN numerical model, and the mechanisms of the Don River delta flooding are analyzed. It is demonstrated that the most intensive flooding of the Don River delta occurs in case of southwestern wind with the speed of not less than 15 m/s. A storm surge leads to the intensification of wind waves in the whole Taganrog Bay due to the general sea level rise. As a result, the significant wave height near the Don River delta increases by 0.5–0.6 m.