0908号台风“莫拉克”影响期间福建西沙湾海域台风浪的数值模拟

联合SWAN模型和改进的椭圆型缓坡方程,结合考虑台湾海峡地形效应的改进藤田公式风场模型,建立了台湾海峡及近岸波浪场的数值嵌套模式.边界采用波谱离散驱动,模拟了0908号台风“莫拉克”期间台湾海峡波浪场的演变和崇武西沙湾浅水台风浪传播的物理过程.以实测数据进行单点验证表明,整个模拟过程风速的平均绝对误差为3.38 m/s,波高的平均绝对误差为0.30 m,计算结果较好地反映海峡内波浪对台风的响应过程.“莫拉克”台风登陆台湾岛时,台湾海峡有效波高最大值为5.0m;台风中心进入台湾海峡后,海峡东北部为巨浪到狂涛,有效波高最大值可达10.5 m.接近福建崇武沿岸时,偏E向台风浪向西沙湾内近岸传播,发生浅化、破碎、反射、绕射等变形现象,有效波高最大不足2 m,最小仅为0.2m,波向趋于SE向,波峰线则趋于与峡湾岸线平行;崇武闽台贸易码头附近,大部分波浪受到阻挡作用发生反射,少部分发生绕射,使得码头以北水域波浪较小,有效波高仅为0.2 ～0.6 m,对湾内避风坞起到较好的保护作用.     

福建沿海风暴潮特征的分析

通过普查1960-2001年正面登陆我国东南沿海的台风,分析了福建沿海风暴潮的特征及其可能原因。台湾海峡特殊地形对福建沿海风暴潮的时空分布有明显影响,登陆岸段不同,台湾海峡对风暴潮的影响作用也不同,导致福建沿海风暴潮出现明显不同的分布和变化特征。当台风位于台湾海峡时,其大风区位置利范围不同,会影响福建沿海各地风暴增水的幅度。台风横穿台湾海峡时,易使福建沿海台风大风区中心岸段出现双增水峰现象,第一个增水峰出现在台风离开台湾岛进入台湾海峡后,第二个增水峰出现在台风登陆福建沿海前后。台风横穿台湾海峡有时会引起台湾海峡北部出现奇异增水现象,风暴潮与天文潮之间的相互作用可能是其重要原因。奇异增水峰往往出现在天文潮低潮附近,此时实际潮位并不高。     

“台湾海峡”杂志最近在厦门创刊

“台湾海峡”是国家海洋局第三海洋研究所、福建省海洋学会和海洋湖沼学会联合创办的刊物,由海洋出版社出版并于国内外公开发行,它是联系福建海洋学界的纽带,也是联系全国,特别是台湾和港澳同行的纽带。台湾海峡位于我国台湾岛和大陆之间,是重要的“海上走廊”。海峡属于亚洲大陆板块,地史上几经沧桑,气候上为季风显著的亚热带气候,几股流系相互交汇,理化环境十分复杂,资源极其丰富,是人们进行海洋科学研究的理想海区,据此,“台湾海峡”的创办,对加速海峡的海     

台湾海峡演变的初步研究

台湾海峡位于两个不同的构造单元之间。能反映台湾海峡基底的是居于海峡中部澎湖群岛中的花屿,系由变质岩和酸性火山岩所组成,它的岩性颇与福建东部的基底岩系和中生代火山岩相似。基底上复盖着较厚的上第三系和第四系,则与台湾西部可以对比,而福建东部却缺失上第三系。因此可以认为,台湾海峡在中生代晚期是福建古陆的一部分;到了新第三纪,它与台湾西部平原有着相同的地质发展过程。鉴于台湾浅滩和海峡海底有中新世大陆动物化石,而且海峡中普遍有上新世沉积,台湾海峡的形成时代是在中新世末或上新世初。从海峡两侧和海峡中排布着几条NNE向的断裂看,大致可以认为,台湾海峡的形成是断裂活动的结果。     

福建沿海精细化台风风暴潮集合数值预报技术研究及应用

该文首先基于高级环流模型(ADCIRC)建立了一个适合台湾海峡及福建沿海区域的精细化台风风暴潮数值预报模式。利用所建立的精细化数值预报模式对影响台湾海峡及福建沿海的8次台风风暴潮个例进行了模拟,对模拟的24个站次的风暴潮增水峰值与实测值进行了对比,平均绝对误差小于15 cm;其次,为了尽可能减小由于台风路径预报误差而造成的风暴潮增减水误差,本文采用了集合数值预报技术,试报证明此方法可以在一定程度上减小风暴潮增减水误差。     

台湾海峡的气候特征

台湾海峡位于我国大陆与台湾岛之间,北回归线在其南部通过,属亚热带型季风气候区;海峡东西两侧的闽、台两省陆上地形,均有东北——西南走向的山脉,海峡水域面积呈南宽北窄的喇叭形,这一地形对气流起着狭管效应;在菲律宾以东洋面上形成的台风,每年5—9月频繁地侵入台湾海峡,对海峡的气候有一定的影响;影响海峡气候特征的另一个重要因子是海洋,不仅因为在海峡的季风方向上有着广阔的海洋可以为气流提供大量的水汽,同时还由于黑潮支流和南海水等暖水系的强弱,对海峡区域的气候也有明显的反馈作用。上述四个方面对海峡气候的影响,有时是单个因子表现得比较明显,有时是几个因子同时作用的综合结果。下面我们分别讨论海峡区域的几项重要气候特征。     

关于台湾海峡分界的探讨

台湾海峡介于台湾岛与大陆之间,是东海与南海的通道.关于台湾海峡范围的划分,海峡之东常以台湾岛两端(北为富贵角,南为鹅銮鼻)为界;海峡之西以大陆的平潭岛等为北界,东山岛或南澳岛为南界.为了更客观和准确地划分台湾海峡范围,本文根据海洋地理学中"海峡"的概念及对世界海峡类似实例的分析,并按照台湾海峡区域地形、地质等特征进行了分界.作者认同台湾海峡北口位于福建省平潭岛至台湾富贵角,但认为其南口应位于广东南澳岛至台湾曾文溪河口南岸.在此南、北口之间为台湾海峡范围.台湾海峡地形、地质等特征明显,与台湾及大陆紧密关联,并具有东海延伸入内的特点.而北口之北的闽东北海底,海峡特征明显消失.此南口为东海与南海的交汇处,其南属于南海的台湾浅滩及其外缘,其地形、地质特征也与海峡的显著不同.本研究结果对于更准确地划分台湾海峡范围及区域海洋研究与实践等方面都具有多方面的意义.     

关于台湾海峡分界的探讨

台湾海峡介于台湾岛与大陆之间,是东海与南海的通道.关于台湾海峡范围的划分,海峡之东常以台湾岛两端（北为富贵角,南为鹅銮鼻）为界;海峡之西以大陆的平潭岛等为北界,东山岛或南澳岛为南界.为了更客观和准确地划分台湾海峡范围,本文根据海洋地理学中＂海峡＂的概念及对世界海峡类似实例的分析,并按照台湾海峡区域地形、地质等特征进行了分界.作者认同台湾海峡北口位于福建省平潭岛至台湾富贵角,但认为其南口应位于广东南澳岛至台湾曾文溪河口南岸.在此南、北口之间为台湾海峡范围.台湾海峡地形、地质等特征明显,与台湾及大陆紧密关联,并具有东海延伸入内的特点.而北口之北的闽东北海底,海峡特征明显消失.此南口为东海与南海的交汇处,其南属于南海的台湾浅滩及其外缘,其地形、地质特征也与海峡的显著不同.本研究结果对于更准确地划分台湾海峡范围及区域海洋研究与实践等方面都具有多方面的意义.     

福建沿岸上升流数值研究Ⅱ.台湾海峡上升流的三维数值模拟

用有限差分法结合新sine-σ坐标变换和三次样条函数性质,建立了适用于台湾海峡上升流计算的三维数值模型.为考察海峡内潮、风、北上的海峡暖流和地形等因子对上升流形成的影响,设计了多种实验方案.结果表明,潮的非线性效应对海峡内上升流的形成有相当重要的影响.潮流和海峡暖流的存在是台湾浅滩上升流形成的主要原因,也是非季风期福建沿岸上升流形成之主因.西南季风盛行期,福建沿岸上升流得以加强,范围扩大,台湾浅滩上升流中心位置南移;东北季风期,福建沿岸上升流在上、中层基本消失,但海坛岛和东山岛近岸下层仍有上升运动存在,台湾浅滩上升流出现范围向北扩展.由于东北风的连续吹刮,台湾西岸亦出现了范围较窄的上升流迹象.计算还表明,海峡内各上升流有明显的季节性和区域性差异.风对海峡内上升流的中、上层结构起主导作用,而潮和海峡暖流则对中、下层上升流的形成起支配作用,因而导致上升流垂向结构的上下异性.     

厦门港潮汐、风暴潮耦合模型

建立一个适合台湾海峡及小港湾,特别是能够反映小港湾的漫滩及潮汐、风暴潮耦合效应的数值模型,对小港湾风暴潮进行数值预报,有重要的社会和经济意义.文中以厦门港作为小港湾研究区域,在漫滩、风暴潮的耦合、开边界条件等方面对小港湾风暴潮数值计算作了一定的尝试,提出了一种能够模拟小港湾台风增水,潮位和流场变化情况的途径.     

NONLINEAR NUMERICAL COMPUTATIONS ON STORM SURGES OF THE TAIWAN STRAIT

In order to make up well a complete picture of storm surges in the area of theTaiwan Strait, to find out and further study the formation mechanism and regularity ofstorm surges of this strait, nonlinear numerical computations have been made on thestorm surges formed by typhoon which directly hit the area along three main tracks. Inaccordance with the current field of shallow-sea storm surges with the characteristics of"boundary layer" current field, the finite difference technique is adopted on the basis ofthe whole current equations of storm surges, and the anticipated results are obtained.     

山东沿岸历史风暴潮探讨

作者根据地方史志资料进行分析与统计,提出山东沿岸风暴潮的特点:存在风潮和台风暴潮两种型式。在风潮中,春季风潮占绝对优势,秋季风潮是次要的。三者的关系是:台风暴潮:春季风潮:秋季风潮=50％:37％:13％。此外,还分析了在风暴潮记载中的有关气象记录问题以及历代王朝有关风暴潮记录的特点。提出历史风暴潮灾情的个例,举出1985年山东沿岸发生的风暴潮灾情,以说明风暴潮灾害的严重性。     

环渤海的历史风暴潮探讨

根据地方史志及近现代关于风暴潮的资料,提出在环渤海海域的风暴潮的时空分布,进行了分析与统计,提出环渤海沿岸风暴潮的特点,指出存在发生在夏季的台风潮和发生在春秋两季的风潮两种型式。在风潮的两种型式中,春季风潮占绝对优势,秋季风潮是次要的。三者关系是:台风潮:春季风潮:秋季风潮=60％:30％:10％。此外,还列出了在环渤海沿岸发生的重大历史风暴潮灾表。     

风暴潮的有限元分析

近年来,有限元方法[1]已被许多学者用来解浅水波方程,如潮汐潮流、近海环流、污染扩散等[2,3],也有用来讨论风暴潮问题的.本文给出用于风暴潮分析的一种有限元方法. 我国是一个多风暴潮的国家,因此,沿海地区防御风暴潮是很重要的.至今已提出单站预报、动力统计、差分数值等风暴潮预报方法.采用有限元方法能灵活的近似海岸线形状和海底形状,所得出的有限元公式能给出一个通用的计算机程序,适用于各个海区的预报工作.为计算简便,本文采用九点四边形Lagrange等参数元[4]和分离时间的时间积分格式,从而使得程序简化,并大大节约内存和计算机时间.     

渤海风暴潮的初步探讨

根据山东渤海沿岸各县县志记载的不完全统计,自汉朝初元(公元前48年)至民国27年(公元1938),渤海南部沿海发生的特大潮灾有79次之多(见表1)。其中特大潮灾如唐朝高宗上元三年(公元676年)八月,“青州大风,海溢,漂民五千余家,齐淄等七州大水”;明朝万历四十一年(公元1613年)七月,“海水溢逾百余里,坏民舍无算”。再如1938年8月31日,台风由青岛登陆,横断山东半岛西部(见图1),晚间抵达黄河口,逐渐停滯减弱,变成一个低气压。这次台风不仅在青岛造成严重灾情,整个渤海沿岸都深受其害,并且出现了历史最高水位。解放后,渤海又多次受到强风暴潮的危害。历史资料表明,渤海的菜州湾和渤海湾地区是风暴潮的多发区和严重区,这种潮灾大都出现于春秋过渡季节和盛夏台风频繁活动季节。 近几年来,国内对渤海局部地区风暴潮的研究已有许多论述,但大都是对冷锋所导致的单站风暴潮的研究,对台风潮的研究则较少。本文试图对冷锋和台风两种灾害性天气所导致的整个渤海风暴潮的一些现象作一较全面的讨论,并对其一些基本特性作一理论分析。     

珠江口风暴潮的初步研究

珠江是我国三条最大的河流之一，由三大支流——东江、北江和西江组成。珠江口是三角洲网河区型的河口,无数水道彼此交织,方向各异。大小不一,地形十分复杂。每当台风侵袭本区时,强制波夹带盛潮进入河口向内推移,与洪水相遇时,则相互拥高,水位暴涨,严重威胁着珠江三角洲地区人民的生命财产。 统计表明(见图1),1949-1970年间,侵袭广东沿岸地区的台风共有149次;平均每年7次，八、九月份出现最多,约占58%，五月和十一月份最少,占8%。可以认为,珠江河口区是我国风暴潮的多发区。 近几年来,关于珠江河口区台风暴潮的研究和预报已有论述,获得了一些有益的成果。本文仅对珠江口(伶仃洋)台风暴潮的一些特性从理论和实相结合的角度予以讨论。     

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。     

东海转向型台风潮及预报方法

转向型台风多产生在7,8,9三个月,台风大多在西北太平洋生成,以一定速度向西偏北方向移动;在移动过程中,台风强度在不断变化。近海转向型台风在我国东南沿海强度加强或强度不减,而登陆转向型台风登陆后受地形影响强度减弱。 本文就近年来东海转向型台风引起的台风增水,对青岛、吴淞两站进行了分析和预报。