珠江河网1822号台风“山竹”期间风暴增水模拟及特性分析

基于ADCIRC模式和Holland台风模型,建立精细化珠江口风暴潮数学模型.针对2018年台风“山竹”在该区域的灾难性影响,模拟其在珠江河网引起的风暴增水过程,并着重分析了八大口门水道增水的时空分布特征和成因.结果 表明:珠江口外海最大增水和2m以上增水整体由外海向口门、东南向西北增大,最大增水范围为0.5～3.0 ...     

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。     

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。     

珠江口沿岸极值增水的空间分布

利用FVCOM模式建立了珠江口区域的天文潮和风暴潮数值模型,采用调和分析方法得到该区域K_1、O_1、M_2、S_24个主要分潮的等振幅线和等迟角线的分布特征,并选取典型台风对影响珠江口附近海域的台风暴潮过程进行了模拟计算,验证了模型的准确性,并基于该模型模拟了1993—2013年影响珠江口附近海域的共48场台风过程;利用Gumbel分布,计算了百年一遇的风暴潮极值增水,珠江口门外西侧的极值增水大于东侧,其中该区域百年一遇风暴增水的最大值出现在赤溪镇和三灶镇中间的海域为3.19 m,可为珠江口沿岸地区的风暴潮防护和海岸工程设计提供参考。     

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.     

珠江口伶仃洋风暴潮传播特性及影响因素数值模拟研究——以台风“山竹”为例

基于FVCOM海洋模式对珠江口伶仃洋内及周边海域的风暴潮增水传播过程进行研究。首先,建立珠江口风暴潮模型,采用超强台风“山竹”作为典型案例进行风暴潮过程模拟,并对模型的计算结果进行验证,发现模拟结果和测站潮位结果比较吻合;然后,对伶仃洋在“山竹”登陆前后的风暴潮增水过程的时空分布及变化特征进行分析。从伶仃洋湾口到湾顶选取12个点进行时间序列分析,发现除了因距离外海远近不同导致的相位差异外,基本特征相似,符合国际上类似海湾内的风暴潮增水波动特征,可分为初振段、主振段和余振段。为了进一步研究台风参数差异对伶仃洋风暴潮增水的影响,本文基于“山竹”超强台风的特征参数,设计了一系列变化条件下的数值试验,结果发现：（1）台风的登陆时间会影响到风暴潮增水和天文潮之间的相位关系,进而影响到增水的大小。如果风暴潮增水极值正好在天文潮高潮位,风暴潮增水就会削弱,而风暴潮增水正好在天文潮低潮位,风暴潮增水就会增强。（2）台风中心压差决定了台风风力的大小,从而影响风暴潮增水。但是在同一海湾内的影响在空间上并不相同,在较浅区域影响大而较深区域影响小。（3）台风路径会对风暴潮增水产生较大影响。基于“山竹”的路径,...     

2003年广东风暴潮分析和预报总结

2003年登陆广东的3个台风(0307号伊布都、0312号科罗旺、0313号杜鹃),中心气压及风力都十分强,分别造成全省沿海较高的风暴潮位,甚至部分沿海破了或平了历史记录。3个强台风同一年登陆广东且分别造成珠江口、粤西、粤东较严重风暴潮的情况十分罕见。本文从台风特性、台风增水、台风风暴高潮位、重现期等方面进行分析,并从中分别总结出我省沿海各岸段台风风暴潮的主要特点及作业预报经验。     

神经网络在珠江口风暴潮预报中的应用

当风暴潮沿河道上溯时,处于珠江口地区的灯笼山测站和黄埔测站的水位之间存在着非线性响应关系。文章利用BP人工神经网络,建立了两测站台风暴潮和天文潮的综合增水效应预报模型,对9903、9908和9910号台风期间黄埔站的综合增水进行了预报,并针对不同预报时段对计算结果和潮位极值的准确程度进行了相应的讨论。结果表明,该方法的预报精度较高。最后通过与纯风暴增水模型的对比,说明了综合增水模型的优越性。     

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.     

闸坡站风暴潮增水与热带气旋登陆点及路径的关系

将1992～2006年15a间影响和登陆闸坡站的热带气旋按照登陆点和移动路径进行分类．研究各类热带气旋在闸坡站引起的风暴潮增水峰值的出现时间与热带气旋登陆点及移动路径的关系,定性分析热带气旋风场结构对风暴潮增水的影响并经过2007年至今风暴潮增水预报过程中的实例检验．结果表明：闸坡站的增水类型与热带气旋的登陆地点和路径关系密切．在闸坡站登陆的东北行热带气旋引起的风暴潮增水多出现在登陆前,其他路径则出现在登陆时或登陆后;在闸坡以西登陆的热带气旋引起的风暴潮增水峰值一般发生在登陆时或登陆后1h以内;在闸坡站以东登陆的热带气旋引起的风暴潮增水峰值一般发生在登陆前10h以上;而其他类型的热带气旋引起的风暴潮增水由于个例较少规律尚不明显．     

0814号强台风"黑格比"风暴潮分析与数值模拟

2008年第14号强台风“黑格比”是12年来袭击粤西最强的台风,由于它移动速度快、登陆强度强,给粤西沿海带来了严重的风暴潮灾害,珠江口至阳江一带有多个潮位站的高潮位超过历史极值。本文根据珠江口、粤西、雷州半岛等几个潮位站资料探讨了“黑格比”台风的风暴增水特征;利用国家海洋环境预报中心业务化的风暴潮集合预报模式对本次过程进行了模拟,并分析了模拟效果。     

杰氏风暴潮剖面预报方法在我国的应用

近年来，在美国风暴潮数值预报中，Jelesnianski提出了一个剖面预报模式(以下简称杰氏模式)，在作业上是很独特的。这一模式在某种合理规定的限度内，充分显示出预报基本风暴潮的技巧，并已成功地对美国东海岸及墨西哥湾沿岸的风暴潮进行了预报。因此，目前已被美国国家天气服务局确定为风暴潮的业务预报工具。 杰氏模式源于风暴潮的流体动力学方程组的数值解。与其他研究者不同的是：它在业务预报实践中，只要利用事先算好的一个在“标准海域”中、由“标准风暴”引起的内边界增水剖面，然后，通过预报海域的风场订正因子和深度订正因子进行修正，使其与实际海域和实际风暴相一致，就可作出预报。由于用这种方法所给出的结果是一条沿海域内边界的风暴潮剖面图，故称为风暴潮剖面预报方法。应用这种方法所需的基本资料是：风暴移行速度、风暴相对于海岸线的移动方向、最大风速半径、风暴中心气压及风暴登陆点附近的海域水深。因此，只要深度剖面订正值为已知，台风强度及登陆点预报得准确，利用杰氏模式就可以很快作出离风暴登陆点不同距离的沿岸增水高度及最大增水出现位置的预报。为此，我们进行了杰氏风暴潮剖面预报方法在我国的应用试验和研究。应该指出，这种方法不仅对台风暴潮的预报有用，而且对确定港工建筑，防潮工程等极值水位的设计也有其重要的应用价值。 杰氏模式能否应用到我国台风暴潮预报业务中的问题，关键在于如何确定最大风速半径以及我国沿岸的深度订正因子。实践表明：当我们确定了这两个参数后，应用杰氏方法对我国东南沿海登陆型台风进行后报，获得满意的结果。本文中，我们将着重讨论如何确定最大风速半径和给出深度订正因子问题。并简单介绍其他参数的选取方法及怎样预报台风暴潮剖面，对杰氏模式则不拟过多涉及。     

海洋工程中台风暴潮及风暴海流的计算分析大电流密度下阴极产物膜的探讨

台风暴潮及风暴海流是危害海洋工程的主要灾害现象之一。本文以马迹山２５万吨级矿石中转码头工程为例，对台风暴潮及风暴海流进行了统计分析，数值计算，得出了码头区风暴潮和风暴海流的定量结果。同时通过假想台风的设计，计算了码头区域的最大可能风暴增水和风暴海流，可为大型码头工程的设计提供参数。     

一种远海转向型台风的风暴增水特点初析——以1419“黄蜂”为例

通过浅析1419号超强台风"黄蜂"影响期间,台州沿海在偏北风作用下风暴增水持续升高的原因,并对2000年以来类似在127°~132°E之间远海转向,且在韩国或日本九州岛登陆的5个同类型台风过程的风暴潮增水进行统计分析。结果表明:在偏北风或离岸风作用下的增水,开尔文波对其作用较大;受此类台风影响,台州沿海各测站高潮位增水均达到50 cm以上,而海门站过程增水均达到1 m以上,风暴潮过程最大增水出现在台风即将登陆或登陆以后。     

风暴潮沿珠江河道上溯运动的数值模拟

采用动力学数值模式对风暴潮沿珠江河道上溯的个例进行了模拟,并就有关机制进行讨论.结果显示,风暴潮位是否沿珠江河道向北逐渐递增,和风暴强度有很大的关系,也和风暴登陆的路径有关;南海的热带气旋多数是西行的,这样就使本文研究的对象像是“过路”的风暴,伶仃洋的聚水面积不算大,加上蛛网般河网的分散作用,都使珠江一线的风暴增水很少超过2.5m.但即使这样规模的增水,也对河口平坦地区造成很大威胁.由于天文潮的耦合,以及浅水效应,风暴潮常有不同程度的变形.本文的模拟中,模式、参数和计算对象等早已选好,计算时只作了少许调整,就能得到较好的结果,说明模式是合理和可靠的.     

8114台风暴潮与天文潮非线性耦合作用的初步探讨

黄海的台风暴潮,具有明显的周期性波动。除风暴扰动的长波效应外,还存在天文潮与风暴潮的耦合作用。本文对此进行了数值模拟。计算结果与实际基本相符。由此说明,潮周期波动主要是由天文潮与风暴潮的耦合作用所致,其波动的强弱取决于风暴潮流与天文潮流的相对运动方向、潮差及增水的大小。涨潮时增水最大;退潮时增水最小;而高潮时不出现增水极值。     

热带气旋影响福建沿海风暴潮特征分析

文中利用1990~2008年气象要素资料、热带气旋路径资料和福建沿海9个验潮站资料,从热带气旋登陆、路径以及福建沿海地理特征等方面,分析研究福建沿海热带气旋风暴潮特征。结果表明:每年平均约有5.58个热带气旋登陆或影响福建,风暴潮发生率为81.1%,福建沿海风暴潮主要出现在5~10月,风暴潮过程最多的是8~9月,平均每年有4.53次风暴潮过程。正面登陆福建的热带气旋和登陆浙南的影响热带气旋,最容易引发福建省沿海热带气旋风暴潮过程,且风暴增水最强,最大增水可达200cm以上,其次是登陆广东的影响热带气旋。由于闽江口的喇叭口地形作用,位于闽江入海处的闽江口岸段在全省4个岸段中风暴增水最强。     

南通沿海台风风暴潮分析及其经验预报初探

利用2000—2011年台风资料、吕泗海洋站水文气象观测资料,对影响南通沿海的台风以及台风风暴潮进行分析。结果表明,近十年影响南通沿海的台风可分为四类,分别为:第一类南通外海北上、第二类浙江外海转向、第三类内陆北上进入江苏并从江苏沿海出海、第四类在浙江一带登陆后又转出海;不同路径的台风引起的风暴增水具有不同特征,相应的经验预报公式亦具有不同形式,其中,第三类台风对南通沿海造成的风暴增水较其他类别的要小;第二类浙江外海转向的台风引起的风暴增水具有显著的半日振荡周期,研究时需考虑风暴潮与天文潮的耦合作用;第一类和第三类台风暴潮极值预报公式经验证后,效果较好。     

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.