2012年“苏拉”和“达维”双台风影响的近海风暴潮过程

作为影响我国沿海的主要自然灾害之一,台风风暴潮的产生和影响机制与防灾减灾息息相关。双台风引起的风暴潮因台风强度、路径等相对关系复杂多变,目前双台风相互作用下的风暴潮研究还不充分。采用参数化台风模型对2012年典型双台风"苏拉"和"达维"的风场、气压场过程进行了模拟与融合,并采用ELCIRC模型对双台风作用下的风暴潮过程进行了模拟。引入单台风单独作用的假设算例,探讨了双台风之间对增水、流场的相互影响和影响区域。研究结果表明,虽然两个台风登陆强度相当,但台风"达维"在海州湾海域引起的增水要远大于"苏拉"在台湾、福建海域引起的增水。风暴潮引起的增水及流速变化与台风在海表的风应力密切相关,较大变化幅值分布在台风行进路径的右侧。与台风单独作用时相比,台风"苏拉"与"达维"引起的风暴潮增水与流速变化在两者相互作用下均有所削弱,其中"苏拉"引起的风暴潮受到的影响更大。双台风风暴潮之间的非线性效应在不同区域的强度存在差异,在台风"苏拉"主要影响区域内非线性效应较强,其他区域则相对较弱。以上结果表明产生风暴潮较弱的台风一方对气象环境敏感性更高,风暴潮的响应更显著。     

FY-2G云导风资料同化在台风"天鸽"数值预报中的应用

以2017年8月登陆我国的13号台风"天鸽"为个例,采用美国全球预报系统资料作为背景场,利用WRF中尺度数值模式及天气研究和预报模式同化系统中的三维变分模块,探究了新一代静止卫星FY-2G云导风资料同化对台风预报的影响.研究结果表明:云导风资料同化模拟的台风路径、强度和最大风速与实况更加接近.与控制试验相比,云导风资料...     

珠江河口区风暴潮增水过程非线性叠加效应研究

珠江河口区水网密布,水动力条件复杂,风暴潮增水过程存在明显非线性叠加特征。本文运用ADCIRC(AdvancedCirculationHydrodynamicmodel)与SWAN(SimulatingWavesNearshore)模型,以1713号台风“天鸽”为实例,构建了珠江河口区风暴潮增水数值模拟模型,研究了珠江河口区风暴潮增水非线性叠加特征,得出如下结论:(1)在台风强度不变的情况下,在珠江口西岸登陆台风带来的增水最大,在伶仃洋西岸超过2 m。(2)风暴潮在珠江口西岸、东岸、河口区登陆,在高低潮和低低潮登陆带来的非线性效应水位较高,最高超过1 m。在高高潮和高低潮期登陆带来的非线性效应水位较低,最低非线性水位接近0 m。在珠江口西岸登陆的台风,其风暴潮-天文潮的非线性效应最大。     

1713号台风“天鸽”近海突变特征及原因分析

使用NCAR/NCEP再分析资料和国家气象中心提供的逐时热带气旋资料,分析了台风"天鸽"的路径和强度特征,并在此基础上分析其近海突变原因,结果表明:(1)22日15时—23日13时为"天鸽"突变的关键时间段,突变第一段为22日15时—23日00时,第二段则为23日09—13时;(2)高海温对"天鸽"的加热作用导致了"天鸽"的近海突变;(3)"天鸽"的两次突变增强后,都伴随有更充沛的水汽输送,这有利于"天鸽"的潜热释放作用增强,进而引起"天鸽"强度突然增大。"天鸽"两次强度突变前,伴随着风垂直切变迅速减小,而突变后,高层出流的突然增大带来风垂直切变的增大;(4)涡度场演变特征与"天鸽"强度突变有着较好的对应关系,其中辐散项引起的低层辐合增强,有利于高层辐散气流的发展,而高层辐散的增强同时又有利于中低层辐合的进一步发展。这种正反馈机制促进了低层正涡度和高层负涡度的积累,引起了台风"天鸽"的强度突变。     

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。     

台风“妮妲”风暴潮与近岸浪的数值模拟与预报

利用一套基于非结构网格的高分辨率风暴潮-近岸浪耦合模型(ADCIRC-SWAN),选取2016年第4号热带气旋"Nida"开展针对珠江口风暴潮、近岸浪的数值模拟与预报。结果表明:选取的模型能够较好的模拟风暴潮与近岸浪,模拟结果与实况较为吻合。24 h预报、12 h预报最大增水平均相对误差为72.42%和38.54%;24 h、12 h预报最大有效波高平均相对误差为34.55%和16.3%。可以看出由于台风预报路径与实况不同,导致风暴潮和近岸浪预报与实况有较大差异,且近岸浪误差明显小于风暴潮。表明与海浪相比,风暴潮预报与台风移动路径相关性更高,在风暴潮预报中值得密切关注。     

台风影响下广州近岸及珠江口水文气象特征响应

基于海洋自动观测站实测连续的水文气象数据,对1713号台风“天鸽”和1822号台风“山竹”影响期间广州近岸及珠江口水文气象特征进行了分析,并对海洋灾害影响动力因素进行了探讨。研究结果表明：（1）在台风影响期间,各观测站风速由平时的1~4级增至7~8级,风速均在受台风七级风圈影响6~7 h左右达到最大;潮位均超红色警戒潮位,最大增水2~3 m;波高由平时的1~2级增至3~4级;余流受风速影响先降后增,台风登陆当日余流值最低,台风使余流发生转向;海表温度下降1~2 ℃,海表盐度增大4~12。（2）对台风的响应由快至慢为：风速、余流、波浪、潮位、水温和盐度,波浪比风速晚1 h达到峰值,最高潮位出现在台风登陆1~2 h后,水温和盐度比风速对台风的响应晚5~6 h。（3）对波浪影响较大的因素主要为台风风圈半径、强台风持续时间、台风级别、移动速度等;对风暴增水影响较大的因素为台风强度和风圈半径,天文大潮、上游流量、地形等对潮位抬升也有一定影响,此外,波浪陡增对风暴增水具有较大影响,相关系数达0.7。（4）“山竹”登陆地点较“天鸽”远74 km且非天文大潮期,但引起的灾害较“天鸽”更严重,引起的最大增水较“天鸽”高30~50 cm,风暴潮等级Ⅱ级以上增水历时较“天鸽”长2.5 h,受4级海况影响时间较“天鸽”长11 h,主要原因是“山竹”的风圈半径远远大于“天鸽”,向陆移动过程中强台风持续时间远远长于“天鸽”。     

一次强台风引发的沧州沿海风暴潮过程及成因分析

文章利用沧州海洋站观测资料对本次台风风暴潮过程进行分析,发现天文高潮时沧州沿海出现了远超警戒潮位的高潮位,而后"达维"中心带来的东北大风使沧州沿海风暴增水值达到最大。对建国以来6次北上影响沧州的致灾台风进行了路径相似分析,获取影响台风风暴潮强度的重要因素,可为研究本地区台风风暴潮规律,提高预警报准确度,减少风暴潮灾害带来的损失提供经验和参考。     

舟山海域风暴潮增水数值分析——以台风“灿鸿”为例

基于FVCOM(Finite Volume Coast and Ocean Model)模式,建立了舟山海域台风风暴潮增水数值模型。通过对1509号台风"灿鸿"进行风暴潮过程模拟,验证了模型可用于舟山海域的台风风暴潮增水的模拟和分析;以1509号台风为基础,构造了9条不同路径台风分别进行风暴潮增水模拟,得到了对舟山岱山县沿海最有利增水的台风路径;在最佳路径的基础上,叠加五种不同强度的台风场,分析不同强度台风作用引起的增水情况;应用此模型探讨了未来情景下平面上升30cm和上升66cm后的水位极值分布情况以及其相对于原始海平面的变化情况。     

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.     

普陀沿海风暴潮淹没危险性评估

基于ADCIRC模型,建立了1套适用于舟山市普陀区的高分辨率风暴潮漫滩数值模式,对历史上影响该海域最严重的台风——9711号"维尼"进行风暴潮过程模拟,结果与实测吻合良好。以9711号台风路径为基础,构造了对普陀区沿海最有利增水的台风路径,并设定了5个不同强度的天气系统,充分考虑海堤对风暴潮淹没的影响,模拟得到了不同强度等级下普陀沿海风暴潮的最大可能淹没范围。结果表明,将风暴增水叠加到当地的天文高潮位上时,普陀区本岛区域和六横岛地区都存在着风暴潮淹没风险,水位均超过了当地的警戒潮位线,由于其近岸区海堤内的高程普遍较低,一旦出现海水漫堤的情况,将在普陀主城镇区发生大面积的淹没,淹没水深最大达2.5m左右,淹没面积达到26km2。     

雷州市沿海风暴潮淹没危险性评估*

文章基于近岸海洋数值模式ADCIRC (a parallel advanced circulation model for oceanic, coastal and estuarine waters)和近海波浪数值模式SWAN (simulating waves nearshore), 建立雷州市高分辨率的风暴潮-海浪耦合漫滩数值模型, 并反演了对雷州市影响较为严重的1415号台风“海鸥”的风暴潮过程。经过对比分析得出, 波浪对雷州市沿海海域的风暴潮产生重要影响。然后以8007号台风路径为基础, 构造了7个不同等级共35组台风风暴潮案例, 计算分析出不同等级台风强度下雷州市风暴潮淹没范围及水深。900hPa等级下, 雷州市淹没面积达到463.2km²。文章还构造了60组可能最大风暴潮事件集, 计算得到雷州市可能最大台风风暴潮淹没范围及水深分布。在可能最大台风影响下, 大量海水将漫过海堤, 造成极其严重的淹没灾害, 雷州市总的淹没面积可达602.0km², 其中465.8km²的淹没面积达到了危险性等级 Ⅰ 级, 淹没水深大于3m。雷州市东岸的淹没灾害大于西岸。     

台风移动方向和速度对湛江市沿海风暴潮影响的数值分析

基于FVCOM海洋数值模式,模拟了1409号超强台风"威马逊"和1415号台风"海鸥"的风暴潮过程,并通过数值试验,定量的研究了台风移动方向和移动速度对湛江市沿海风暴潮的影响,分析了1409号和1415号台风产生的风暴潮相差较大的原因。结果表明:台风以180°角(正西向)移动并登陆湛江时,所产生的风暴潮最大,其次是157.5°,当台风以180°角登陆时,湛江海域的最大风暴潮较台风以135°登陆时大60—90 cm;台风移动速度越快,对湛江海域造成的风暴潮越大,两者呈对数关系,台风以20 km/h和30 km/h的移速并以180°角登陆湛江时,后者对湛江海域3个站点造成的最大风暴潮较前者大将近100 cm。"海鸥"以接近157.5°的角度和30 km/h的速度登陆湛江,是导致其增水远大于"威马逊"的其中两个重要因素。     

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。     

0513号和0519号台风风暴潮特征对比分析

本文在对比分析2005年登陆福建的0519号"龙王"台风和0513号"泰利"台风的基础上,分析两个台风风暴潮巨大差异的原因:两个台风路径相似,但0519号台风在登陆台湾前已经开始减弱,在登陆后进一步削弱,强度不如0513号台风;两个台风风场结构也存在着的差异,进而阐述福建海域风暴潮预报须考虑的因子及如何利用实测资料修正台风预报误差带来的风暴潮预报误差。     

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。     

深圳香港海域可能最高潮位和浪高计算分析

基于历史数据的分析,选择历史上强度最强的台风"荷贝"作为设计超强台风的强度,最不利路径的台风"雪莉"作为设计路径,作为深圳香港海域设计超强台风。采用海洋-陆架区-海岸三重嵌套网格建立的天文潮-风暴潮-台风浪耦合模型计算设计超强台风遭遇天文大潮的高潮位登陆时深圳香港海域的可能最高潮位和浪高。计算结果表明,大鹏湾北部和香港吐露港内,可能最高风暴潮位在3.00 m以上,浪高达到4.0～5.0 m;香港维多利亚港风暴潮位2.92 m,深圳香港水域东部南部在2.50 m以上,浪高3.0～5.0 m。可能最高风暴潮位比大鹏湾防潮警戒水位高1.62 m左右,比香港维多利亚港200年一遇的潮位高0.50 m。     

0715号台风“利奇马”风暴潮分析

0715号台风"利奇马"于2007年10月2日23时登陆海南岛,引发了海南岛沿岸不同程度的风暴潮增水,多处岸段出现超过当地警戒潮位的高潮位,给海南省带来较大的经济损失.本文利用海洋站实测潮位资料对0715号台风的风暴潮过程进行分析,并对台风过程中的预报结果进行了总结,旨在进一步掌握风暴潮预报的规律.     

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。     

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。