东海沿岸多港口台风暴潮预报的研究

本文利用滤波、谱分析等方法分析与阐述了我国东海沿岸台风增水的基本特征。指出了它们与天文潮之间非线性耦合效应的普遍性与显著性。同时,本文还客观定量地寻求了台风暴雨导致的洪水在台风增水过程中的影响。在此基础上,应用筛选技术并借鉴Pore模式的构思,给出了吴淞、金山、乍浦、宁波、坎门、龙湾、温州和马尾这8个港口依据地面天气图实况,两种方案,时效为6、9、12小时的一种预报模式。     

广东沿海台风风暴潮可视化预报系统

广东省地处南海北部,风暴潮灾害严重。为快速准确做好风暴潮预报并将预报结果应用于防灾减灾中,根据南海预报中心多年来在风暴潮数值预报、经验统计方法预报和潮汐预报的实践,研制了可视化软件。此软件可显示广东省28个沿海主要港口的逐时风暴增水与天文潮位的综合潮位曲线与数值,以动态或静态显示广东沿海海面的增水等值线图,成为业务化预报软件。多年的风暴潮数值预报的实践证明,国家海洋环境预报中心王喜年等在八·五攻关项目中推广应用的台风风暴潮模式,在广东沿岸的风暴潮数值预报中效果较好,可视化预报软件采用这一模式是合适的。     

宁波市风暴潮漫堤预警辅助决策系统

在准直角坐标下建立了粗细矩形网格嵌套的宁波市台风暴潮数值模式,模式细网格空间分辨率为2',对影响宁波市1949~2007年间的41次台风过程的风暴潮增水进行了后报模拟,将模拟的94个站次的风暴潮增水峰值前后2 d的数据与实测值进行了对比和误差统计,平均绝对误差为23.6 cm,平均相对误差27.6%,说明模式是成功的.进而,引入福建省风暴潮漫堤预警辅助决策模式"一种基于台风路径预报概率圆的风暴潮集合预报模式和基于假想台风增水数据库的风暴潮增水快速预报算法",并集成地理信息系统,建立了宁波市风暴潮漫堤预警辅助决策系统,系统可对宁波市的海塘在台风期间进行风暴潮漫堤预警报.系统于2012年在宁波市水文气象站投入试运行,1209号台风"苏拉"和1211号台风"海葵"的预报结果表明,集合预报结果比单一路径预报结果有不同程度的改善,该集合预报技术可以有效的解决由于台风路径预报偏差引起的风暴潮预报漏报和误报问题,证明模式在宁波市的应用是成功的,为其在更多区域的推广应用提供参考.     

基于高低潮的风暴增水人工神经网络预报模型

针对只有高低潮数据的情况,利用人工神经网络建立起一种预报当前台风时刻后第一个高潮时增水的模型。该模型选取台风在当前时刻、前6 h、前12 h、前18 h的中心经度、纬度、最大风速、中心气压以及当前时刻前第一个高潮时刻的风暴增水为输入单元。台风当前时刻后第一个高潮时刻风暴增水为模型输出单元。利用历史资料形成的规范化后的模式对,对模型进行训练,训练成功后,结合台风因子预报模型,即可用于风暴增水的预报。经过长江口高桥站高低潮实测资料的检验,结果表明该模型提取到了风暴增水效应,说明该模型可用于风暴增水的预报。     

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。     

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。     

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。     

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。     

EMD方法在中国沿岸风暴潮增水分析中的应用

海岸是风暴潮发生的区域,由于该区域位于大气、海洋、陆地的交汇处,受到多种因素的共同影响,因此风暴潮过程的机理复杂。通常当风暴增水叠加在正常的天文高潮时,引发最为严重的影响。利用经验模态分解(EMD-Empirical Mode Decomposition)的方法,对中国沿海的潮位站的水位波进行分解。EMD分解得到的增水曲线与低通滤波后的调和分析的增水曲线基本一致。利用该方法,进一步的分析台风造成的福建沿海测站的风暴增水的异同。结果表明:台风经过台湾海峡南、北部和进入海峡时,都会造成福建沿岸各站的增水,增水的幅度与各站距离台风中心的距离有关,各站的增水时间差异很小。然而,通过两次热带气旋期间中国东部沿岸多个潮位站的分析发现,台风在东海产生的增水会以开尔文波的形式传播进入台湾海峡,造成福建沿岸异常的增水现象。     

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。     

Surge hindcast in the East China sea

Two typhoon surges generated during July–August 1978 are investigated numerically with the use of a vertically-integrated finite-difference model of the Yellow Sea and the East China Sea. The hindcast scheme involves processing pressure data from weather charts to provide the necessary meteorological forcing to a sea model that computes the response in terms of water levels and currents. Computed residuals are compared with hourly records from selected tide gauges (Inchon, Kunsan, Mokpo, Jeju and Yeosu) along the coast of Korea. Some of the preliminary results are presented and discussed.     

黄、东海天气系统对渤海风暴潮影响

渤海沿岸是风暴潮多发区域。研究者多关心渤海局地风引起风暴潮变化,而忽略黄、东海天气系统对渤海风暴潮的影响。为研究外围天气系统对局地风暴潮的影响,本文采用实测资料对比和设计理想数值试验等方法,对黄、东海天气系统影响的渤海风暴潮进行了研究。结果表明:1、TY1814"摩羯"和TY1818"温比亚"台风风暴潮的实测资料呈现当黄、东海风力较大,而渤海风力较小时,渤海沿岸也会出现较大风暴潮现象; 2、从FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model)模拟的理想数值试验中发现,黄、东海风向是东南风时,引起渤海沿岸风暴增水极值最大;3、以入海气旋和登陆北上台风两种类型天气系统风向变化设计理想数值试验,发现黄、东海的东南风持续时间对渤海沿岸风暴潮极值大小和出现时间影响较大。理想试验获得的结论不仅能为渤海风暴潮预测和防灾减灾提供理论依据,还能够有效减少预警应急中漏报的现象,降低沿海经济损失。     

东海黑潮对台风过境的响应特征

文中调查了"威马逊"台风过境时东海黑潮对台风的响应特征,以海面高度异常(Sea Level Anomaly, SLA)和摩擦深度作为主要研究因子,利用艾克曼风生海流理论,得出了在"威马逊"台风过程中东海黑潮附近海域尤其是宫古海峡处的SLA值和摩擦深度的响应特征,发现了东海黑潮及其周边海域表层流场与海面高度异常值(SLA)之间的对应关系存在明显的季节性变化特征, SLA正负极值区对应的表层流场一般呈现反气旋型分布和气旋型分布,利用这一对应关系可以有效地分析判断在台风过程中东海黑潮及附近海域表层流场的响应特征。其结论对于东海黑潮流域的海洋环境分析和该区域的军事活动都有一定的参考价值。     

厄尔尼诺和台风共同影响下的7月份黄、东海海温变化

基于历史海温数据和台风路径数据,研究了厄尔尼诺/拉尼娜（El Niño/La Niña）背景下7月份中国近海海温变化特征。结果表明:7月黄、东海海温异常与El Niño/La Niña有显著相关关系,OISST和GODAS海温数据与Niño3指数同步相关系数分别为-0.32和-0.45。El Niño年7月,黄、东海海表温度异常低于-0.5℃的概率超过60%;La Niña年7月,黄海海温异常高于0.5℃的概率约有60%;正常年7月,海温异常的空间分布与El Niño年相反,但量值偏低。El Niño年7月,中国近海及邻近区域大气异常能够给局地带来更多降水;同时,受El Niño背景场的影响,入侵黄、东海的台风强度更强、影响时间更长。大尺度的降水和台风活动的影响是导致黄、东海海温异常降低的重要原因。因此,分析和预测7月份中国近海海温异常,在充分考虑El Niño/La Niña背景场的基础上,需要结合局地的大尺度降水和台风的影响同时分析,这为特定背景下结合不同时间尺度上的因素共同分析中国近海海温变化提供了一种思路。     

台风事件对东中国海悬沙浓度时空演变的影响分析

东海大陆架常受台风侵扰, 强风浪在破坏水体结构的同时引起大量泥沙再悬浮。台风是影响东海表层悬沙浓度(suspended sediment concentration, SSC)的主要动力之一。本文将台风类型分为登陆和非登陆两大类共八种。基于GOCI (geostationary ocean color imager)遥感数据统计分析了2017~2020年9个不同类型台风事件对表层悬沙浓度时空分布的影响。结果表明, 近海活动型和远海活动型台风使SSC显著增高了150%~200%; 随着风速减小, SSC逐渐下降, 但需要3~4 d才能恢复至台风之前的SSC。风速变化与SSC变化率的相关性高达0.86。近海及远海活动型台风影响研究区域的风向为偏北风, 该类型台风使秋季SSC等值线向外海延伸, 出现舌状分布特点; 而登陆型台风影响研究区域的风向前期为偏北风, 后期为偏南风, 该类型台风使SSC等值线呈基本平行向外海移动较短距离, 但不出现向外海延伸的舌状分布。近海及远海活动型台风事件使SSC分布迅速向气候态平均天气下的冬季输运类型转变, 其中近海活动型台风对SSC分布的影响比远海活动型更显著。登陆型台风对研究区域SSC跨陆架方向分布的影响比远海活动型台风更小。     

黄、东海海洋对于台风过程的响应

强天气过程下海洋的响应是海洋环境预报的重要内容,它的研究对于防灾减灾、远洋运输、水产养殖等有积极的意义。本文中作者运用一个改进后具有模拟和预报能力的河口海洋模式ECOM-si,引入全强迫条件,对一个真实的强台风下的海洋响应进行了研究。模拟结果表明,海洋对台风过程有强烈的响应,强台风引起SST出现大幅降低,最大达5℃,其中大风抽吸和大风夹卷影响最大;大风引起的平流输送在实际情况中对海水温度、盐度的水平分布有重要影响:台风诱导海水上翻,会使得海洋的混合层明显加深,最大达20—30m;海洋在台风作用下,在上层海洋产生明显的气旋式流场,海面产生的明显下陷可达30cm,台风中心、气旋式流场中心和海面下陷中心三个位并不重合。同时在台风登陆位置附近产生风暴潮,最大增水可达0.8—1.0m,但沿海各地最大增水时间不相同。     

渤、黄、东海8个主要分潮的数值模拟研究

应用MIKE数值模拟软件,采用无结构三角形网格,建立一套计算区域包括整个渤海、黄海、东海以及东海大陆架和琉球群岛的高分辨率数值模型,考虑了实际水深和岸线,外海开边界采用西北太平洋大模型结果的潮位提供,模拟了东中国海潮波的波动过程,对潮波垂直运动过程进行调和分析,得到了渤海、黄海、东海的M2,S2,K1,O1以及N2,K2,P1,Q1八个主要分潮的传播和分布特征。利用中国沿海14个潮位站的调和常数对模型结果进行了验证,验证结果显示模型较为准确可靠。研究结果表明:4个主要半日潮(全日潮)在渤、黄、东海的传播情形基本相似,即潮波在渤海、黄海、东海沿岸的传播性质上类似沿岸开尔文波的传播形态,并且成功再现了计算海域的4个半日分潮无潮点和2个全日分潮无潮点。全日潮振幅各无潮点附近振幅最小,而海湾的波腹区振幅最大,东海潮差呈现近岸方向振幅大、离岸方向振幅小,浙闽沿海振幅也较大,黄海振幅相对较小,渤海振幅在辽东湾和渤海湾顶最大,两个无潮点周边振幅较小。     

浙江沿海风暴潮灾害及其减灾对策

本文描述了浙江沿海发生的风暴潮及其灾害的基本概况;分析了风暴潮灾害在自然灾害中的比重。指出我省近海热带气旋活动频繁,而且沿海地理条件又十分有利于风暴潮波幅的增大,从而导致严重的潮灾发生。因此,防御和减轻潮灾的任务相当艰巨。文章最后还从“软科学”的角度,提出若干减轻潮灾的对策与建议。     

Swell Source Analysis of East China Sea Under the Influence of Typical Typhoon Scenarios

The characteristics of swells within the East China Sea have been reported by Tao et al.(2017), while the question of where the swells come from remains unanswered. By using the wave model WAVEWATCH III and the swell tracking method proposed by Hanson(2001), the spatial sources of the swells are investigated during four typical typhoon scenarios, which usually affect the wave environment in the East China Sea, including the Recurving type,the Northward type, the Westward type(striking the East China Sea) and the Westward type(over the South China Sea). The numerical results show that parts of the swells are from the North West Pacific with a long-distance travelling. The moving paths of the swells are affected by the typhoon tracks, which result in various fetches. The Westward type(over the South China Sea) makes one peak in the evolution process. The landing process of the Westward type(striking the East China Sea) could result in swells with low energy. The swell energy depends on swell propagation distance, existence time and wind intensity of generation fetch. The consistent fetch and forceful wind intensity make swell carry more energy.     

Response of the low-frequency fluctuations of sea level to atmospheric forcing along the coasts of the Huanghai Sea and the East China Sea

In this paper, the low-frequency fluctuations of sea level and their relationship to atmospheric forcing along the coasts of the Huanghai Sea and the East China Sea are studied. Spectrum analyses are made for the time series of daily mean sea level, atmospheric pressure and wind stress at seven coastal stations. It is found that at all the stations, the main part of the energy of the sea level fluctuations, within the (2-60)-day period, is concentrated on the (12-60)-day period band and that an obvious spectral peak appears at the 3-day period. Along the coast of the Huanghai Sea, variations in the sea level are greater in winter than in summer. In winter, along the coasts of the Huanghai Sea and the East China Sea there is a kind of sea level fluctuations propagating southwards. Among the many factors causing sea level variation, the most obvious one is atmospheric pressure, followed next by the alongshore wind stress.