不完整风暴增减水序列的统计分析

指出了目前风暴增减水序列频率分析中存在的问题。经过统计假设检验,以复合枯值分布理论对不完整增减水序列进行了特征值计算。以青岛观象台３０多年增减水极值序列为例进行了统计分析,表明该方法受样本序列长度的影响小,计算结果稳定。此外,运算过程实现了微机化,速度快,精度高。     

风暴增水随机分析的过阈法及其统计计算模式

以青岛大港观测站 32年增水过程为例 ,探讨风暴增水工程设计参数的频率分析法 ,进行了不同阈值序列及各种理论线型的分布拟合。首次提出 Poisson- Pearson- III型分布模式 ,并将其用于工程计算 :对比分析 POT法与年极值法的计算结果 ;给出青岛大港站风暴增水多年一遇设计值 ,为进一步科学地确定海岸防潮工程设计水位奠定了基础。     

基于ADCIRC-SWAN耦合模式的山东海洋牧场近30年风暴潮和海浪灾害特征分析

基于ADICRC-SWAN耦合模式,文章模拟了山东半岛1985— 2017年的61场风暴潮过程,研究了佳益、明波、富瀚3个海洋牧场的增水与有效波高的分布特征。通过分析3个海洋牧场的风暴增水与有效波高的年极值序列得出,台风风暴潮发生次数最多,但强度没有明显的规律;温带气旋频率最低,但引起的平均增水较高。寒潮引起的风暴潮主要在明波海洋牧场形成高增水,同时在佳益海洋牧场形成大浪。以年极值序列为基础,利用Gumbel极值分布计算了出3个海洋牧场的百年一遇增水与有效波高,增水在明波最高,在佳益最低,而有效波高则相反。进一步考虑波高与增水的联合概率分布,佳益海洋牧场的百年一遇有效波高在增水为50 cm时降低至6.5~7.1 m,在增水150 cm的情况再降至3.9~4.6 m;富瀚海洋牧场的波高在50 cm增水条件下降幅比较明显,在水位增加到150 cm时变化不大,都在2.6~3.2 m;明波海洋牧场在增水为0,50 cm和150 cm时的波高在1.9~2.8 m,与考虑单变量极值情况差别不大。模拟结果对海洋牧场的风暴潮防灾减灾工作有一定参考价值。     

广西沿海风暴潮的数值计算研究

采用二维平均流非线性数值模型，模拟了经过北部湾并影响广西沿岸的7703、7812号热带气旋所产生的非周期性水位的变化。其中7703号热带气旋影响广西沿岸的路径偏西，因此，东起北海市，西至白龙尾，极值增水都接近1.3m，是廉江三角洲20世纪90年代以前仅次于1906年、1964年的第三个增水极值。7812号热带气旋影响路径偏东，从北海市向东到铁山港一带，风暴增水比北海市以西显著增高。广西沿岸风暴潮增减水大体存在三个过程：缓慢减水、突然升高、然后持续20个小时的回落。     

胶州湾风暴潮增水重现值的长期预测

以胶州湾30 a风暴潮过程的极值增水值为统计序列,按照年、季、月等不同时段,分别抽样极值增水样本,提出泊松最大熵分布,采用年极值法和过阈法对增水重现值进行长期预测,统计分析结果对于胶州湾防潮减灾有参考作用,其随机分析方法对于遭受风暴潮影响的海岸区域有借鉴意义。     

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。     

辽东湾东部区块热带风暴设计增水的计算

以辽东湾东部区块出现的极值增水序列为例,考虑热带气旋过程出现频次的影响,采用泊松-最大熵复合极值分布进行了增水统计分析,计算得到辽东湾东部区块的增水重现值.最大100年一遇值为183cm,最大50年一遇值为158cm,皆出现于第1区块.由于受地形的影响,区块1、2与3的增水大小相似,区块4则略小.该结果对辽东湾东部区块...     

渤海天文-风暴潮数值模拟和一种多年一遇极值水位的计算方法

在渤海选用了82个强天气过程,利用三维模式模拟了海区的天文-风暴潮,模式经实测资料检验,获得了较满意的模拟结果。根据渤海沿岸主要验潮站观测年极值高(低)水位和年极值风增(减)水所得到的多年一遇高(低)水位和多年一遇风增(减)水,以及天文最高(最低)潮位,建立了由多年一遇风增(减)水和天文最高(最低)潮位的线性组合计算多年一遇高(低)水位的计算公式,并以此公式推算了渤海海区5个典型地区的多年一遇高(低)水位,供海洋工程设计时使用。     

琼州海峡海口站近岸风暴增水概率风险分析

基于海口站1976~1997年逐时潮位和逐日最大风速资料,利用阿基米德Copula函数构建海口年最大增水与相应日期最大风速的联合概率分布模型。结果表明:1)广义极值分布可作为海口站年最大增水和相应日期最大风速的边缘分布。两个序列之间存在强正相关关系,G-H Copula函数更适用于作为海口站年最大增水和相应日期的最大风速联合概率分布的连接函数。2)两变量联合作用的同频率增水高度设计值与增水的单变量边缘分布设计值之间的相对差值约为7.5%。3)条件概率1(P(Y≥y|X≥x))中同频率的年最大增水和相应风速的遭遇概率介于78.2%~80.9%,条件概率2(P(Y≥y|X≤x))中同频率的年最大增水和相应风速两者的遭遇概率小于4.8%。     

天津近海可能最大风暴潮模拟研究

利用实测资料分析了天津近海增减水的变化规律,冬季温带气旋引起的增水在全年中所占的频率较高,夏季热带气旋引起的增水幅度较大,这两者较容易引起较大的风暴灾害。本文通过统计历史台风过程,确定了最大热带气旋参数,建立了风暴增减水数值模拟模型,计算了该海区台风引起的可能最大增水,增水值为3.6 m。构建了温带敏感性实验,确定了该海区温带气旋最大增水的方向,计算了温带可能最大增减水,增水值为3.3 m,减水值为-3.7 m。由此确定了该海区可能最大风暴潮增水值为3.6 m,减水值为-3.7 m。     

孟加拉湾1991-2020年风暴潮模拟及湾顶最大增水的时相特征

研究风暴潮期间的增水过程、振幅和时相特征对提高风暴潮实时预报的精度和减轻灾害损失具有重要价值。采用径流、潮汐、风、波浪耦合模型模拟了孟加拉湾1991-2020年期间对湾顶布里斯瓦尔河口一带增水影响最大的28次热带气旋过程。结果显示,由风暴潮总水位减去天文潮位得到的总增水极值相对于天文潮高潮位的出现时刻集中于涨潮阶段,占总次数的89.3%,并且集中于高潮位前的3 h和4 h。增水过程呈现“（准）孤立波”和“（准）周期性振动”两大类型,其中孤立波形式的增水过程有的在涨潮阶段便完成,也有的持续一个完整的涨、落潮阶段。风暴潮增水-天文潮相互作用曲线具有与天文潮同样周期的振动特征,其振幅与潮差的大小相关,呈现出“涨峰-落谷”与“涨谷-落峰”两种类型,二者具有180°的相位差。热带气旋的行进方向与潮流同逆向、登陆时的潮相、海岸陷波（边缘波）的形成与传播等是决定总增水极值时相特征的主要动力机制。     

长江口极端增水非平稳变化特征研究

本文基于ADCIRC构建适用于长江口的台风暴潮模型,对1979–2019年间长江口台风增水过程进行数值重构;结合非平稳广义极值分布和状态空间模型,构建适用于刻画长江口极端增水非平稳变化的频率统计模型,研判非平稳变化引起的极端增水量值调整情况。结果表明,长江口各验潮站处极端增水的非平稳广义极值分布时变位置参数在2008年前表现为波动特征,2008年后呈现逐渐增大趋势。2008–2019年间各验潮站处极端增水时变位置参数的线性上升率介于0.8～1.2 cm/a之间。基于上述变化趋势,考虑极端增水非平稳变化时长江口各验潮站处百年一遇增水均大于基于平稳假定的推算结果,二者差值介于8～15 cm之间。经分析,2008年后北上到长江口附近海域再转向外海的热带气旋强度有明显增强趋势,致使长江口各验潮站处年第二和第三大值增水增大,这是导致各验潮站处风暴增水极值分布位置参数出现趋势性增大的主要原因。     

随机组合概率分析方法及设计水位的推算

按照实测水位最大值等于天文潮与风暴增水随机组合后进行线性叠加而取得的最大值的假定,本文首先用概率分析方法,对未来可能出现的各种台风风场模型进行了推算,并逐个赋予确定的出现机会,称模拟台风。根椐风暴潮动力数值模型,推算出若干个典型模拟台风的增水过程,此过程具有与产生它的源台风相同的出现机会。同时对台风季节内长周期(19年)的天文潮潮位交化过程进行频率分析,得出未来可能出现的各种天文潮位变化过程及其相应的频率。然后将上述各个风暴增水过程与天文潮位变化过程两两随机组合,每一种组合中又包括若干有限个均匀分布的不同的时间相位差,并在此基础上搜索其合成水位的板值。由于此极值具有确定的频率,因此可能建立概率分布曲线,并据此选择不同重现期的设计水位值。     

平均海平面上升对东中国海台风风暴潮影响的数值模拟

本文采用ECOMSED模式模拟了影响东中国海的3次台风过程,经与实测资料对比验证了模型的可靠性。在此基础上设计了敏感性试验以考察海平面上升对风暴潮造成的影响。结果表明,海平面上升对风暴潮的影响在空间分布上不是一致的,且因具体台风过程而异。整体而言,海平面上升对风暴潮造成的影响有限。海平面上升0．5m,大部分站位风暴增水极值基本不变,即使海平面上升5m大部分站位的风暴增水极值相对改变量都小于10％。     

2006年夏季福建近海台风风暴潮特征分析

根据2006年夏季福建沿岸4个海洋观测站和福建近海5个潜标水位观测站的水位观测资料,分析了在4个热带气旋影响下的福建近海风暴潮特征．结果表明：福建沿岸海域的台风风暴潮大小不完全取决于台风强弱,与大风半径关系密切．若台风大风区覆盖整个台湾海峡,福建沿岸海域增水都较大,比如0604号强热带风暴“碧利斯”的大风区较大,由其引起厦门海洋观测站的最大增水高度达114em．0608号超强台风“桑美”和0609号强热带风暴“宝霞”双台风的大风区都比较小,由其引起的各测站增水相对也较小,增水高度最大的厦门海洋观测站只有52em．比较福建近海潜标水位观测站及其附近的海洋观测站采用11点（11h）滑动平均后的最大增水可知,福建近海潜标观测站台风增水高度（22～46cm）比沿岸海洋观测站的台风增水高度（62—73em）小40％左右．这表明台风增水有个向岸堆积的过程,即测站离岸越远,台风增水高度就越小．位于热带气旋（0605号台风“格关”）行进路径右侧的测站增水较大（平潭海洋观测站极值增水高度为49em,崇武海洋观测站极值增水高度为55em）,位于热带风暴行进路径左侧的测站增水较小（东山海洋观测站极值增水高度为45cm）．通过对0604号强热带风暴“碧利斯”引起的各测站增水滤除高频振荡后,福建沿岸海洋观测站最大增水高度从大到小依次为崇武站（74orfl）、平潭站（73em）、厦门站（68om）、东山站（62cm）,可见距离热带风暴中心越近（距离热带风暴中心从近到远依次为平潭、崇武、厦门、东山海洋观测站）,增水高度越大,反之,增水高度越小．台湾海峡地形和福建沿岸海域地形容易出现双（多）增水峰现象．通过对各测站台风增水时间序列进行最大熵谱分析可知,热带气旋容易引起福建沿岸和近海各测站台风增水出现周期为12．0h的振荡．     

异地海域年极值风暴增水同现规律的探讨

以塘沽和龙口海洋观测站20年极值增水值为样本，基于二维冈贝尔逻辑分布模式，探讨了不同海域风暴潮增水极值的联合分布规律。通过对二维分布的联合概率密度、条件概率密度和同现概率的计算，给出了相应的工程设计参数，供有关部门在防潮规划时参考。     

南海东北部台风潮的数值后报及极值增水估计

本研究对近40年来影响南海东北部陆架海区的28次台风引起的风暴潮进行了数值后报,其中8个过程的沿岸后报增水值与实测值进行了比较,表明后报值与实测值符合良好,90%以上的最大增水值偏差在30厘米以下。为了得出本海区多年一遇的台风增水极值,在后报台风路径密集处选择了9个不同水深点,对每点取出各次台风下的最大增水值,然后用Weibull分布进行拟合,得出了各点的极值分布。     

考虑季节变化的风暴增水随机统计分析

以青岛大港水文观测站30年的风暴增水过程为例，按照年、季、月分别建立不同的样本，以此提出新的概率统计模式，对年极值法和过阈法的计算结果进行了比较讨论，说明风暴潮季节变化考虑与否，重现值的计算误差是存在的，而且以往算法得到的重现值偏低。最后给出了青岛海岸地区考虑季节变化的风暴增水重现值。     

风暴潮与天文潮非线性相互作用结果及有关问题的分析

分析了风暴潮与天文潮非线性相互作用的结果，给出了增、减水的解析表达式，指出了潮汐预报精度在增、减水分离中的重要性，提出了提高潮汐分析预报精度的方法。     

塘沽温带风暴潮及其预报研究

本文在整理塘沽港195o—1981年实测水位资料和查阅相应的欧亚天气图的基础上,描述了引起塘沽港增水的各种天气形势,并对典型的天气形势进行了较细的分类;分析了在不同天气形势下影响增水过程的一般特点;给出了相应的增水过程及极值预报方法,并对预报方法本身及其实验结果进行了讨论。