风暴潮预报知识讲座

第五讲风暴潮预报技术(2) 上一讲作者概要地介绍了风暴潮经验预报方法,并较详细地介绍了台风风暴潮数值预报方法中的诺模图方法.尽管诺模图方法是风暴潮预报的一种有用手段,但毕竟所能查算的值仅限于一次台风过程的最大风暴潮值(Peak Surge),而这对于反映一次风暴潮在空间和时间上的变化是远远不够的.     

风暴潮预报知识讲座第 五讲 风暴潮预报技术(2)

上一讲作者概要地介绍了风暴潮经验预报方法，并较详细地介绍了台风风暴潮数值预报方法中的诺模图方法。尽管诺模图方法是风暴潮预报的一种有用手段，但毕竟所能查算的值仅限于一次台风过程的最大风暴潮值（Peax Surge），而这对于反映一次风暴潮在空间和时间上的变化是远远不够的。要做到这一点，只能由风暴潮数值预报方法来实现。就世界范围而言，风暴潮数值预报方法己在实时预报中发挥了重要作用。     

风暴潮预报知识讲座

第五讲只概要介绍了台风风暴潮数值预报方法中的气压场和风场计算方法。这一讲将概要介绍台风风暴潮模式预报方法。温带风暴潮数值预报方法中的气压场和风场计算是靠天气数值预报提供的,在本讲介绍温带风暴潮数值预报方法时一起简要介绍。 就世界范围而言,风暴潮数值预报方法已经在实时预报中发挥了重要作用。同时,也为风暴潮经验预报方法因子的选择提供科学依据。风暴潮数值预报能够提供的丰富预     

灰色系统灾变预报方法在风暴潮预报中的应用

本文把灰色系统灾变预报方法应用到风暴潮预报中，对逐年最大风暴潮增水资料确定一个阈值ξ，对于年最大风暴潮位资料大于阈值ξ的年份组成一个序列，用一阶线性模型GM（1，1）预报风暴潮灾的出现年份，结果表明：用GM（1，1）模型可较好地预报风暴潮灾的出现年份。     

风暴潮预报知识讲座

第七讲风暴潮风险分析与计算 前6讲从风暴潮的定义入手,概要介绍了我国沿海风暴潮灾害的地理分布、风暴潮预报所需资料、预报的准确度、风暴潮现行预报技术与未来的发展等内容.相信对从事和关心风暴潮预报的人们会有所帮助.这一讲的内容对作好防潮减灾工作仍然是重要的.     

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第四讲风暴潮预报技术(1) 风暴潮预报方法分为两大类:其一,经验预报方法;其二,数值方法.后者包括诺模图方法和数值模式预报方法.这一讲将概要介绍建立经验预报方法的思路和较详细地叙述数值方法中的诺模图方法.所介绍的方法迄今为止仍有应用价值.     

风暴潮预报知识讲座 第四讲 风暴潮预报技术(1)

风暴潮预报方法分为两大类：其一，经验预报方法；其二，数值方法。后者包括诺模图方法和数值模式预报方法。这一讲将概要介绍建立经验预报方法的思路和较详细地叙述数值方法中的诺模图方法。所介绍的方法迄今为止仍有应用价值。１ 风暴潮的经验预报方法 风暴潮的这类预报方法包括预报员的主观经验和经验统计预报方法。前者取决于预报人员经验积累的多寡和对风暴潮复杂物理本质理解的深浅。正如伟人毛泽东所说：感觉到的东西不能深刻地理解它，理解的东西才能深刻地感觉它。经验统计预报方法的灵魂是选取物理意义清楚的气象因子（数值模式计…     

几种台风风暴潮预报方法在实际预报中的运用及比较

台风“麦沙”登陆后减弱为热带风暴并从山东半岛西部进入渤海,造成8～9级阵风、10级的大风天气,天津沿海潮位超过警戒潮位46cm,海水漫过堤岸,形成风暴潮灾害。针对此次台风风暴潮,预报人员运用经验预报方法(相似型经验预报、统计模型预报)和数值模式(FBM模式)产品等多种手段,对天津沿海可能出现的潮位极值进行了试验预报。通过将上述几种方法实际运用于此次台风风暴潮预报,加深了对各种预报方法实用性和局限性的认识,对渤海台风风暴潮有了更清晰的了解,对改进各种方法,更好地释用数值预报产品起着积极的意义。     

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第三讲 风暴潮监测、预报系统与预报准确度 风暴潮监测为风暴潮预报提供基础资料，风暴潮监测系统的有效运行对做好风暴潮预警报服务十分重要。风暴潮预报系统的建立与完善，使我国风暴潮预警报服务有了可靠的组织保证。各级防潮指挥部门了解国内外风暴潮预警报准确度，对于上确实施防潮决策十分重要。预报部门重视技术进步和总结经验，不断提高预报准确度并延长预报时效，永无止境。１ 风暴潮监测系统 风暴潮监测靠设在沿海、入海河口以及感潮河段内的验潮站进行。我国的验潮历史可追溯到１９００年前后，据统计，１９４９年前，全国只有１…     

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。     

SIMULATION OF WIND FIELD AND THE NUMER-ICAL CALCULATION OF STORM SURGE OF THE BOHAI SEA

Up to now, available method of numerical forecasting and suitable wind field model for the Bohai Sea storm surge have been few. In this paper, through the analysis of the weather situation is presented a mathematical model for the wind fields involved mainly the deformation field of a high pressure matched with a low pressure, the temperate cyclone, the cold wave and the northword typhoon. Meanwhile, numerical computations combined with the nonlinear storm surge models are made by using "ADI" method. The computed results are generally coincident with the practical observations. It has showed a success in the simulated wind field and the feasibility of using "ADI" method to forecast the Bohai Sea storm surge.     

基于多致灾因子相似的热带气旋检索方法研究:以风暴潮-海浪灾害预评估为例

热带气旋引起的风暴潮-海浪灾害成灾频率高、致灾强度大,对我国沿海地区造成的人员和经济损失惨重。预评估阶段需要在灾前对研究区可能造成的损失等进行快速的综合判定。从历史热带气旋中检索出与目标热带气旋位置及各种致灾因子强度相似的热带气旋是快速、准确地预评估风暴潮-海浪灾害的重要方法。面向风暴潮-海浪灾害预评估,提出了一种基于多致灾因子的相似热带气旋检索方法。用于相似检索的致灾因子数据包括:从中国气象局西北太平洋热带气旋最佳路径数据集中提取并经处理得到的1949~2013年影响湛江市的112场热带气旋的路径中心点位置、中心气压、最大风速、最大风速半径及移动速度数据,112场热带气旋的模拟风场、风暴潮及海浪数据。首先,利用相似离度方法对热带气旋进行路径相似性检索;其次,利用最优相似系数方法计算中心气压、最大风速半径、最大风速、移动速度、风场、风暴潮及海浪强度指标的相似系数进行一次检索;然后,根据风场、风暴潮及海浪模拟数据的获取情况,分别基于路径-强度及风场-风暴潮-海浪综合相似性指标进行二次检索;最终给出历史热带气旋的综合相似排序。以2013年尤特热带气旋为例,利用上述方法检索了与其最为相似的5场历史热带气旋。该方法综合考虑了热带气旋路径及多种致灾因子的相似,兼顾了检索的速度及质量,是进行快速、准确的风暴潮-海浪灾害预评估的重要基础。     

海口港风暴潮分析与预报

本文根据海口港１９７１～１９８９年的实测潮位资料和有关文献,利用差值法分离出台风增减水的过程曲线,对海口港风暴潮的特性和引起增减水的物理机制进行了初步分析。采用经验方法确定了导致本站增水的主导风向及最大的区域,建立了增水极值与本站风力、气压的相互关系,并通过逐步回归分析,给出了海口港风暴潮过程预报方程。最后利用１９９０、１９９１两年的实测资料对预报方程进行了后报检验,结果表明,预报与实测值的吻合程度较好。     

QuikSCAT风场在台风风暴潮计算中的应用

业务化风暴潮计算中多采用模型风场的算法来给出风暴潮强迫场。最大风速半径是模型风场最难确定的参数之一。利用QuikSCAT卫星风场数据拟合台风最大风速半径是确定该参数的有效方法。将拟合得到的最大风速半径代入模型风场计算风暴潮的驱动场,模拟的沿岸风暴增水与实况更为接近。     

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。     

影响连云港的几次显著温带风暴潮过程分析和及其数值模拟

本文建立一个温带风暴潮模式，包括海上边界层风场模式和风暴潮数值模式。利用建立的温带风暴潮模式，模拟了影响连云港的几次显著温带风暴潮过程，结果表明，本模式所采用的海上边界层风场模式和风暴潮数值模式是匹配的，能够满足海洋工程中的风暴潮数值计算的需要，甚至可以成为日常温带风暴潮数值预报的有用手段。     

A numerical study of the effect of hurricane wind asymmetry on storm surge and inundation

The influence of the asymmetric structure of hurricane wind field on storm surge is studied with five types of numerical experiments using a three-dimensional storm surge model. The results from the case of Hurricane Floyd (1999) show that Floyd-induced peak surge would have been much higher had the region of maximum wind rotated 30–90° counterclockwise. The idealized cases (the hypothetical hurricanes) with a wind speed asymmetry of 20 m s^?1 show that the peak (negative) surge varied from 4.7 to 6.0 m (?5 to ?5.7 m) or equivalent to ?8.8% and 16.3% (2.8% and ?10.4%) differences as compared to the control experiment. The area of flooding varied from 3552 to 3660 km². The results from two other idealized cases of varying degree of wind speed asymmetry further show that with decreasing (increasing) asymmetry of wind fields, the variations of peak surge and peak negative surge caused by the rotation of wind fields decrease (increase) accordingly. The results suggest that in storm surge simulations forced by winds derived from balanced models, considerable uncertainty in storm surge and inundation can result from wind asymmetries. This is true even if all other storm parameters, including maximum wind speed, the radius of maximum winds (storm size), minimum central pressure, storm translation speed, drag coefficient, and model settings (domain size and resolution) are identical. Thus, when constructing ensemble and probabilistic storm surge forecasts, uncertainty in wind asymmetry should be considered in conjunction with variations in storm track, storm intensity and size.     

上海强风暴潮预警报系统设计总体框架

随着信息化程度的提高,可以利用计算机技术建立强风暴潮预警报系统。上海强风暴潮预警报系统包括三个层面:a)强风暴潮延时与实时资料数据库;b)强风暴潮数值预报和专家系统工作站;c)强风暴潮预警报服务网络系统。在风暴潮预报上可以通过数值计算结果,最后能够直接、自动、快速地将预报结果发布到各个相关单位和媒体,同时也能作为预报员在预报风暴潮时的辅助决策系统。     

Cyclone induced storm surge and flood forecasting in the northern Bay of Bengal

A cyclone induced storm surge and flood forecasting system that has been developed for the northern Bay of Bengal is presented. The developed system includes a cyclone forecasting model that uses statistical models for forecasting of the cyclone track and maximum wind speed, and an analytical cyclone model for generation of cyclone wind and pressure fields. A data assimilation system has been developed that allows updating of the cyclone parameters based on air pressure and wind speed observations from surface meteorological stations. The forecasted air pressure and wind fields are used as input in a 2D hydrodynamic model for forecasting storm surge levels and associated flooding. An efficient uncertainty prediction procedure based on Harr's point estimation method has been implemented as part of the forecasting system for prediction of the uncertainties of the forecasted storm surge levels and inundation areas caused by the uncertainties in the cyclone track and wind speed forecasts. The developed system is applied on a severe cyclone that hit Bangladesh in April 1991. The simulated storm surge and associated flooding are highly sensitive to the cyclone data. The cyclone data assimilation system provides a more accurate cyclone track when the cyclone approaches the coastline, which results in a significant improvement of the storm surge and flood predictions. Application of the uncertainty prediction procedure shows that the large uncertainties of the cyclone track and intensity forecasts result in large uncertainties of the forecasted storm surge levels and flood extend. The forecasting system shows very good forecasting capabilities up to 24 h before the actual landfall.     

洋山港海域一次冷锋型温带风暴潮特征及各影响因子贡献的对比分析

本文研究了由2020年12月29日至31日强冷锋引起的影响洋山港海域的温带风暴潮过程。通过气象观测数据分析了其天气过程, 并利用FVCOM-SWAVE波浪-风暴潮耦合模式对该过程进行了高分辨率的数值模拟, 同时结合潮位站及浮标站观测数据对模拟结果进行了验证, 分析模拟了波浪、潮流、风暴增减水特征。结果发现, 该次冷锋型温带风暴潮过程主要表现为先短时风暴增水后出现长时间风暴减水的特征, 最大风暴减水可达65~70cm, 其主要诱因包括研究海域气压的快速升高并维持、长时间持续的偏北大风及波流相互作用。相关敏感试验研究了3种因子对风暴增减水位的贡献大小, 发现风暴增水峰值期间风场贡献占比约为90%, 海平面气压场约为5%; 风暴减水峰值期间, 海平面气压场的贡献度约占55%, 风场约占40%, 而波浪的贡献均不足10%。洋山港航道内风暴期间潮流流速最大可达到2.6~2.8m•s^-1, 落潮时为东南向离岸潮流, 涨潮时为西至西北方向的外海潮波传入潮流; 洋山港航道潮流始终是东南或西北向, 此处流速辐合, 是洋山海域流速最高的区域。