考虑海平面上升影响的极值水位计算

本研究基于非平稳序列极值理论,定量分析极端水位事件年超越概率受海平面上升的影响;以工程设计使用年限内极端水位发生概率作为控制条件,构建考虑海平面上升的极值水位计算方法;结合平均海平面的长期变化过程,推算海平面上升下的极值水位。基于全球10个验潮站历史水位观测资料,验证历史平均海平面长期变化与高、低水位耿贝尔分布位置参数变化的一致性以及构建方法的合理性。结合政府间气候变化专门委员会对海平面上升的预测,推算和对比分析不同海平面上升情景下的极值水位,并评估相应极值水位在当前极值分布中的重现期。     

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.     

坎门站台风风暴潮特征分析

坎门站是我国历史最悠久的验潮站,是浙江省主要验潮站之一。本文统计了历年22个对浙江影响较大的、强度较强的台风,通过对坎门站的风暴增水特征的分析,发现该站的增水有较强的规律性。特别是最大风暴增水和天文高潮位基本上是相重合的,约占统计个例中的77%。     

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%。     

不同路径台风作用下长江下游沿线风暴增水分布研究

长江口受台风影响严重,台风风暴潮、上游洪峰及天文大潮相遇将致使长江下游至长江口水位暴涨,对沿岸至河口的防汛安全构成严重威胁。基于ADCIRC模型构建东中国海至长江口风暴潮数学模型,模拟9711号台风和0012号台风两场典型台风水位过程。以典型台风为基础构成多种台风路径,分析不同登陆位置和走向对长江沿线风暴增水影响。研究大洪水、不同路径台风、天文大潮共同影响下长江下游沿线风暴增水分布规律。结果表明:登陆位置处于长江口南侧情况下长江河道沿线增水大于正面登陆长江口和北侧登陆型台风;平行于长江河道方向移动的台风造成沿线增水大于斜向穿越长江口的台风,不同台风走向对于风暴增水影响程度小于登陆位置;台风风暴潮、上游洪峰及天文大潮“三碰头”情形下长江沿线增水分布呈单峰型,从大通至江阴不断增大,江阴至中浚维持高位,中浚至口外迅速减小。     

基于Copula函数的海岸增水高度与相应风速的遭遇概率分析

简要论述了Copula理论与几种常用的二维Archimedean Copula函数的性质和适用性。以粤东汕头海域妈屿历年最高增水高度与相应风速的遭遇为研究实例,在分别采用3个三参数的概率分布模式:广义极值分布(GEV)、Weibull分布(WBL)和皮尔逊Ⅲ型(P-Ⅲ)分布对两个边缘分布(年最高增水高度与相应风速)拟合优度检验基础上构建了两变量联合概率分布模型。主要结果如下:(1) 年最大增水高度与相应风速的边缘分布分别服从Weibull分布和P-Ⅲ型分布;(2) 拟合优度检验指标表明二者的最优连接函数为Archimedean Copula类的Gumbel-Hougaard Copula;(3) 重现期介于2~200 a之间的边缘分布与同频率的联合分布的重现水平相对差值大约介于6.7%~22.2%之间;(4) 特定风速设计频率条件下,随年最大增水设计频率的减小,二者的遭遇概率也随之迅速减小;反之,特定增水设计频率随风速条件频率的减小,二者的遭遇概率随之明显增大。     

围垦对舟山群岛海域潮流结构及潮能分布影响研究

舟山群岛海域潮能丰富,近年来大面积的围垦工程影响了邻近海域的潮流结构与潮能分布特征。基于FVCOM(finite volume coastal ocean model)三维水动力数值模型,选取1984年、2010年、2019年三个代表年份,探讨围垦工程影响下舟山群岛海域潮流结构与潮能分布的时空变化状况。结果显示:1984年至2010年间围垦面积相对不大,且较为分散,主要改变外海进入杭州湾各通道的潮能分配,对能量耗散的影响较小。2010年至2019年间的围垦工程缩窄了潮汐通道,流速增大使得螺头水道及邻近水道的潮能增加,近底流速增大与较强湍流涡旋的产生,使得围垦工程周边海域能量耗散更为集中。     

东南沿海台风风暴潮特点及其变化规律

本文收集了1949-1990年的台风及相应验潮站的实测潮位资料，计算分析了连云港至汕头之间沿海港口的热带气旋增水，得出了东南沿海各港口的增水特征。该海域风暴潮强度较大，易形成特大潮灾，各港口最大增水出现时间不一，有的在热带气旋登陆前，有的在热带气旋登陆后，多数在热带气旋登陆前后0-6h。台风及风暴潮易造成舰船、码头等损坪，形成非战斗力减员。     

镇海站强风暴潮增水特征分析

宁波镇海海洋站为浙北沿岸较典型的验潮站,且其风暴潮增水资料序列也相对较长。文中通过对近几十年来镇海站70 cm以上风暴增水过程的分析,研究其强风暴潮增水过程的总体特征。文章还具体分析了3种不同路径台风造成的强风暴潮增水的特点,从而为以后该站强风暴潮增水的预报提供借鉴。     

东南沿海台风风暴潮增水过程中非线性机制和地形的作用研究:以1509号台风"灿鸿"为例

本文基于FVCOM（Finite Volume Community Ocean Model）构建了一个覆盖中国渤海、黄海和东海的数值模型,采用NCEP-CFSR风场数据对1509号台风“灿鸿”产生的风暴潮进行模拟,与实测水位数据的对比表明该模型可靠、模拟结果合理。基于此模型,本文对非线性作用和地形在风暴潮增水过程中的作用进行了研究。首先,重点分析了增水过程中潮汐与风暴潮的非线性作用,结果表明：高潮时非线性作用使增水值降低;低潮时非线性作用使增水值升高。另外,开边界处分别只添加M₂、S₂和K₁分潮,分析天文潮的潮高和周期对非线性作用的影响,结果表明：潮高越高,非线性作用越明显;半日潮的非线性作用较全日潮更明显;并且,增水极值附近出现的半日周期的波动也与非线性作用有关。其次,除了非线性作用,地形对风暴潮的增水也有一定影响,本文改变地形的实验结果表明：坡度越大,增水极值越小。琉球群岛的存在使得东南沿海出现风暴潮增水的面积减小,但使得风暴潮增水的高值区域扩大。     

福建省风暴潮时空分布特征分析

分析20世纪50年代以来福建省7个有代表性验潮站的近700站次台风风暴潮过程,利用建立的风暴潮评价指标,对福建省风暴潮的时空分布特征开展研究。结果表明:福建省风暴潮主要出现在7月至10月,其中以8月最多,9月次之;风暴潮灾害主要发生8月和9月,以9月居多。各级风暴潮中,增水为50~100 cm的风暴潮次数约占70%,沿海各区域中,风暴潮频发区和严重区为闽江口,风暴潮次数明显偏多、偏强;风暴潮灾害频发区为闽江口,风暴潮灾害严重区则依次为闽江口和宁德区域。1954-2008年间,风暴潮发生次数总体呈现上升趋势;风暴潮灾害呈较明显的上升趋势。     

鳌江站台风增水特征分析

温州地区是浙江省受风暴潮灾害最严重的地区之一,鳌江站位于温州南部,是该地区的主要验潮站之一。本文统计了1949年～2006年登陆浙江的台风,通过对鳌江站的风暴增水特征的分析,探讨该站台风增水的预报方法和预报着眼点。     

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。     

强潮河口桥墩涌潮压力试验研究

为明确强潮河口设计条件下涌潮压力特征,以嘉绍大桥工程为背景进行了涌潮压力的动态测试和分析。选取主墩围堰和施工栈桥进行现场观测,分析了涌潮压力分布及其变化的特点。利用经验模态分解法,研究了涌潮压力的时均和脉动特性,建立了涌潮压力及其脉动分量极值与涌潮高度的拟合关系。研究结果表明:涌潮压力变化脉动性强,经验模态分解法能较好地处理这种非平稳时变信号;时均分量反映了局部水位的平均变化趋势,脉动分量反映了涌潮与结构物相互作用时自由水面的紊动情况;从垂向分布上看,压力极值在潮前低水位附近最大,并随着传感器安装高程的增加而减小;从平面分布上看,主墩围堰的迎潮面压力极值最大,背潮面最小;涌潮压力及其脉动分量的极值与涌潮高度满足指数分布规律。     

长江口以外海域风暴潮与天文潮的非线性相互作用

一个二维数值模式被用于研究长江口以外海域的风暴潮与天文潮的非线性相互作用。用这个模式模拟了 1981年 8114号台风与天文潮共同作用下所引起的风暴潮增水。 8114号台风是近 2 0年中最重要的台风之一。该台风登陆点附近有吴淞验潮站 ,这里有完整的风暴潮水位记录。计算结果与该站实测值符合较好 ,说明模拟是成功的。此外 ,从模拟结果中还可得出一些有益的结论     

南海主要分潮振幅变化趋势再探

潮汐变化研究对于沿海地区海洋工程、洪涝灾害预防和海洋资源开发利用等各方面都有着非常重要的意义。之前的潮汐变化研究主要基于多年逐时验潮站观测,而验潮站数据无论是站点的个数还是站点的位置,都存在很大的局限性,这对我们研究海盆尺度的潮汐变化规律形成了一定程度的阻碍。前人基于25年的T/P-Jason卫星高度计数据发现南海中央深海海盆主要分潮振幅存在异常大的趋势,这是由于中尺度海洋运动对潮汐调和分析干扰导致的虚假结果。本文首次使用了X-TRACK软件处理过的长达27年的T/P-Jason卫星高度计观测来研究整个南海的主要分潮振幅的长期趋势。经过X-TRACK处理后的卫星观测数据在整个南海的准确性和完整性都有了显著的提升。同时,我们使用了权重最小二乘法来消除长周期采样导致的潮汐混淆的影响。我们发现在南海大部分海域,4大主要分潮的振幅都存在显著的变化趋势。振幅和迟角变化的极值主要分布在吕宋海峡西部、马六甲海峡和台湾海峡等水深和岸线变化剧烈的近海海域,振幅最大的上升趋势可达2.75 mm/a,振幅最大的下降趋势可达–2.16 mm/a。南海主要分潮振幅的长期趋势与河流径流以及人类活动密切相关。     

Delft3D在天文潮与风暴潮耦合数值模拟中的应用

本文应用Delft-3D水动力学计算软件,以长江口地区为例建立的台风风暴潮、天文潮耦合数值预报模型,对台风风暴潮、天文潮两潮耦合预报模式进行探研和分析。该模式不同于以往的单纯台风增水模型与天文潮叠加的风暴潮模式,而是在计算中直接对天文潮和台风风暴潮进行两潮耦合,有效地消除了近岸地区潮波与增水之间叠加的非线性影响。通过模拟台风8114和7708过境对长江口的影响,并与实测数据比较,预报结果和实测水位过程的对比说明,台风风暴潮耦合数值预报模式对增水和高潮的过程预报是准确的,两者在高水位时同步且相差甚微。     

基于FVCOM 的辽东湾水动力特性数值模拟

辽东湾属于半封闭性海湾, 水动力过程具有一定的代表性。本文基于无结构化三角形网格的有限体积海岸海洋模型FVCOM（Finite-Volume Coastal Ocean Model）, 构建了辽东湾及其邻近海域的三维水动力数值模型, 并利用实测数据对6 个潮位验潮站、4 个潮流验潮站的大小潮时刻的潮位、流速、流向进行了对比验证, 该模型能够准确地模拟辽东湾的潮汐、潮流等水动力场情况, 可进一步为研究辽东湾温盐、泥沙、水质、污染物扩散等提供研究基础。     

基于动态极值理论和Copula函数的极端海平面高度预测建模

全球气候变化背景下,海平面上升是一个潜在的重大风险,为防范气候灾害,应对极端气象海洋事件,需客观、定量地对未来极端海平面变化进行科学预测。为此,基于Copula函数和动态极值分析理论,综合考虑平均海平面变化(包括垂直陆地运动和基准的局地变化)与潮、涌、浪等其他气候变化的增水对极端海平面高度的影响,采用DREAM方法改进Bayes推断对动态极值模型的参数空间估计问题,提出一种新的模型对未来极端海平面高度变化进行预测,旨在改进传统模型存在的不确定性问题,并运用该模型对气候变化背景下厦门地区未来35年的海平面变化情景进行了模型应用和实验模拟。     

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。