对称和非对称台风对东海南海风暴潮影响比较

应用非结构网格的海洋数值模式FVCOM,分别模拟台风TC0509 (Matsa)、TC0519(Longwang)和TC0814(Hagupit)在长江口和杭州湾、福建沿海、珠江口和海南风暴潮,比较分析非对称台风和对称台风对风暴潮的影响.非对称台风的气压场和风场由WRF模式计算,对称台风的气压场和风场由藤田圆形台风模型计算.结果表明,对于登陆长江口和杭州湾、珠江口和南海一带的台风,WRF模式和模型台风计算的气压场和风场都能较好的模拟风暴潮,前者略好于后者.对于过台湾岛登陆福建沿海的台风,台风不对称明显,WRF模式能较好的模拟出真实的台风气压场和风场,前者模拟的风暴潮远优于后者.     

杭州湾内风暴潮与天文潮的耦合效应

研究杭州湾内风暴潮和天文潮之间的相互复杂作用对于准确预报风暴潮增水有着重要的意义.本文采用ADCIRC垂向积分水动力数学模式和藤田台风模型,计算风暴潮与天文潮耦合作用下的潮位过程,并与简单线性叠加的结果进行比较,探讨理想条件下天文潮与风暴潮的非线性作用特征.同时对杭州湾地区的天文潮以及9711号典型台风过程引起的风暴潮进行计算,分析该地区天文潮和风暴潮之间的非线性作用特征及影响因素.结果均表明,天文潮影响下的风暴潮增水过程存在与天文潮相同周期性波动成分;和耦合计算相比,简单叠加得到的水位有高估高潮位、低估低潮位的趋势.     

海洋动力要素耦合作用对悬浮物质输移的影响

利用近岸海洋动力要素耦合作用的数学模型提供的水动力条件,对悬浮物质输移扩散规律进行了数值模拟,并与在单纯潮汐风暴潮条件下的悬浮物质输移扩散规律进行了比较.数值模拟结果表明,考虑波浪和潮汐耦合作用的海洋动力参数与实测资料更加吻合,从物理机制上看也更加合理;考虑近岸海洋动力要素耦合作用的悬浮物质输移扩散规律明显不同于单纯潮汐风暴潮情况下的悬浮物质输移扩散规律.因此,在考虑悬浮物质输移扩散时,不应只考虑潮流,必须考虑近岸海洋动力要素的耦合作用.     

潮汐风暴潮中波浪对表面风应力系数的影响

利用依赖波浪成长状态波龄在表面风应力作用下的潮汐风暴潮数值模式,对渤海2个风过程个例引起的水位做了数值模拟研究,并给出了波浪作用下表面风应力系数大小的定量计算.个例1数值模拟结果表明,在最大风速时,考虑波浪作用的表面风应力数值是不考虑波浪作用时的1.5倍;相应的水位比不考虑波浪作用时的结果增大16 cm,与实测值更加吻合.个例2的计算结果也得到了类似结论,表明在进行潮汐风暴潮数值模拟时,必须考虑波浪的作用.     

渤海湾二维温带风暴潮与波浪耦合数学模型

基于二维温带风暴潮控制方程和动量谱平衡方程理论,建立了二维温带风暴潮与Swan波浪计算模式相结合的波流耦合数学模型,研究了波浪辐射应力对渤海湾二维温带风暴潮过程的影响,通过对发生在该区域的2次温带风暴潮过程的模拟计算,得到了波浪辐射应力作用前后的风暴潮潮流、潮位变化过程,并与塘沽验潮站实测的潮位变化过程进行对比.结果表明:波浪辐射应力对不同风暴潮过程的影响程度不同,与风应力的分布规律有关;考虑辐射应力作用的波浪与风暴潮耦合模型的模拟潮位变化过程和实测潮位变化过程较吻合,波浪辐射应力对岸线附近潮流形态的影响较明显.     

“桑美”超强台风风暴潮增水特征分析

为研究“桑美”台风风暴潮的增水特征，基于POM海洋数值模式，建立包含福建省、浙江省、江苏省在内的天文潮与风暴潮耦合数值预报模型，并以此模型计算浙江省南部至福建省北部9个站点在台风登陆期间的增水过程。结果表明，9个站点的增水曲线表现出3种类型:标准型、波动型、随机型。距台风登陆点最近的站点表现为标准型，稍远为波动型，台风边缘处表现为随机型；鳌江站具有远超其他站点的最大增水，而这一现象是台风登陆点位置、鳌江站的特殊地形、风暴潮与天文潮耦合作用等多种原因所致。     

基于情景的浙江省玉环县台风风暴潮模拟与潜在危险性评估

玉环县是浙江沿海台风风暴潮灾害频发、受影响严重的区域之一.本文以1949年以来登陆浙江省气压最低的台风TC0608(桑美)路径为模板,依据玉环县海岸线特征设计了7条平移路径.在此基础上,叠加考虑了4种海平面上升情景,利用MIKE21 FM模型开展了风暴潮模拟与潜在危险性评估研究.结果表明:现状条件下玉环县台风风暴潮漫堤淹没危险性较低,但随着海平面不断上升,其潜在危险性逐渐增大,从玉环县域北侧登陆的3场台风对海平面上升的响应尤其敏感;在同一海平面上升情景下,由玉环县域南侧登陆的台风造成的漫堤淹没现象明显严重于在县域北侧登陆的台风;至2100年,台风风暴潮造成的潜在最大淹没深度为5.44 m,淹没面积达160.75 km~2,占玉环县域总面积的35.93%;玉环县潜在高淹没危险区主要位于县域东南及西侧地势低平地区.研究成果可为玉环县防潮抗灾部署提供科学依据.     

近岸港口风暴潮与台风浪相互作用的数值模拟

为了模拟近岸港口风暴潮与台风浪的相互作用,利用ECOMSED和SWAN,采用嵌套方法,使用海图水深数据、Holland台风模型气压场,选择具有代表性的200808号台风为天气背景,规划4组数值试验,通过单向耦合研究该港区及邻近海域的台风浪和风暴潮水位相互影响。使用ECOMSED模式,按是否考虑波浪作用分别计算苏澳港风暴潮水位。对比结果表明,考虑海浪影响的风应力以后,风暴潮水位更加接近实测值,海浪通过风应力对苏澳港风暴潮位有全局性的调制作用,苏澳港内聚集更多的海水,内外的水位高度差加大,海平面更加倾斜。使用SWAN模式,按是否考虑风暴潮位影响分别计算了苏澳港的台风浪,试验结果表明,波高受风暴潮位的影响是局部的,靠近岸边的有效波高有所增大,增大的幅度约1m,而水位较深的地方有效波高变化不明显。     

风暴潮漫堤风险分析——以茅洲河为例

重现期风暴潮灾害评估及最大可能风暴潮预测,对风暴潮灾害防灾减灾具有重要意义。本研究在分析实测资料基础上,构建南海潮汐风暴潮耦合模型,对历史上对茅洲河影响较大的风暴潮灾害进行计算分析,在验证准确的基础上对近20 a的106场风暴潮进行计算,得到每年的最大潮位值,采用极值Ⅰ型进行统计分析,得到不同设计频率风暴潮条件下的茅洲河水位,分析其漫堤风险。同时通过设计8个台风行进方向及5个登陆点进行风暴潮增水数值模拟实验,确定最大可能风暴潮移动参数及路径,分析最大可能风暴潮对茅洲河的漫堤风险影响。计算结果可为茅洲河综合治理提供重要技术支撑,同时也为应急管理和海洋、水利防灾减灾部门应急减灾提供决策参考。     

福建沿岸台风暴潮数值实验

福建沿岸风暴潮灾害严重,为研发具有快速预警能力的福建沿岸风暴潮漫堤预警辅助决策系统,建立了福建沿岸台风暴潮数值模型,并对31个历史台风引起的福建沿岸风暴潮进行了后报模拟,结果与实际较为吻合.进而分别就台风前期近中心最大风速、前期中心移动速度和前期中心移动方向对后期增水的影响进行了数值实验.结果表明:在预报的台风参数的可能变化幅度范围内,前期台风参数对后期增水的影响较小.实验获得的最大绝对差值均远小于一般的风暴潮后报误差.     

基于模型耦合的北部湾风暴潮增水与风浪模拟研究

台风风暴潮引发的增水和风浪效应是造成沿海低地灾害和损失的重要因素。本文设计了区域嵌套、波-流耦合的有限元数值模拟系统,对北部湾及附近海域风浪和增水过程进行有效模拟,精度达到应用要求。结果表明北部湾在台风影响下引起明显风浪和增水效应。台风中心风浪较小,仅1 m以内;而台风臂扫过海域风浪较大,可达9 m以上。最大增水海域出现在北部湾东侧靠近琼州海峡附近,可达2.5 m。风浪与增水叠加具有非线性效应,最大增水与最大风浪出现时间如与大潮高潮位相遇易形成超高水位,将对北部湾沿岸低地造成巨大淹没风险。本研究意在突破北部湾现有模型局限性,为进一步深化科学研究和工程应用提供基础数据。     

1621号超强台风“莎莉嘉”风暴潮特征分析

为积累风暴潮预报经验,本文采用统计分析法和对比分析法,对1621号超强台风"莎莉嘉"影响广西沿海时的台风资料和风暴潮资料进行研究。结果表明:超强台风"莎莉嘉"路径稳定、强度强、移动速度不稳定,其造成的风暴减水明显,风暴增水周期性明显,多为单峰型,最大增水一般出现在台风登陆前3-5 h;风暴过程中,广西沿海3个监测站最大增水出现时间、强度基本一致;随着风向转变和风速增大,风暴增水呈现逐渐增大的趋势,台风强度越强最大增水越大,最大增水出现时间与台风移动路径有关。     

台风风暴潮损失评估方式的优化分析

全球气候变化背景下,海平面上升和温室气体的大量排放加剧了台风风暴潮损失,构建准确的损失评估模型对海洋防灾减灾工作有重大现实意义。本文选用1995-2020年50组广东省台风风暴潮进行试验,基于气候变化和风险评估理论建立台风风暴潮损失评估指标体系,使用主成分分析筛选输入因子,进行RBF神经网络和支持向量回归模型的直接经济损失和海水养殖受灾面积评估,通过比较有无气候变化指标评估模型的结果,验证了气候变化是影响灾害损失的重要因素。采用熵权法组合RBF神经网络和支持向量回归模型进行直接经济损失评估,对比单一模型发现组合模型有更好的预测精度,为防灾减灾事业提供了有效的损失评估方式。     

杭州湾湾内天文潮与风暴潮耦合模式建立与应用

区域水资源复合系统的可持续利用演变呈不同S形增长模式.基于线性假设的Logistic模型不能够反映演变模式的多样性,所以引入更有弹性的Richards模型来描述区域水资源复合系统的演变过程,将其演变模式分为前后相近型、迅速崛起型和缓慢崛起型;并通过分析不同演变模式的特征得出,迅速崛起型的顶峰期前期、缓慢崛起型的起步期后期也是可持续利用的理想区间.在此基础上,进一步分析了区域水资源复合系统可持续利用长期演变轨迹,表明演变是连续性渐变和间断性"涨落"的结合.最后,以大连市为例,做了定量的应用研究.结果表明,大连市水资源复合系统1980～1988年、1990～1998年的演变轨迹呈规则的S形,其演变模式均属于迅速崛起型;1980～2007年的演变轨迹渐变中存在着"涨落",基本符合S形,属于缓慢崛起型.     

北部湾台风暴潮研究现状与展望

本文对国内外风暴潮的研究现状、进展进行了回顾;对广西沿海风暴潮的研究情况进行了评述。台风暴潮是广西沿海地区的最大海洋灾害,减少这种灾害损失是我们坚持不懈的目标。台风暴潮在广西有着显著的区域性特点:非周期性水位总是先减后增,增减水在港湾的强化与大气重力波密切相关。深入研究这些特殊性的规律,是减少风暴潮损失的必要手段。     

近17年福建沿海台风及风暴增水特性统计分析

根据1990~2006年的台风资料,对这17年登陆及影响福建沿海的台风特性进行了统计和分析,包括年际分布、年内月际分布、台风登陆点统计分析、台风强度统计分析.结果表明,与已有研究结果相比,台风的频率是下降的,登陆的台风集中发生在6~8月,提前了1个月,登陆台风的气压和风速成反比.对福建沿海崇武、东山、厦门、沙埕及梅花5个站点的实测潮位进行了调和分析和潮位预报,得出6个台风在各个站点引起的增水,对风暴增水分析表明,大风区范围越大则台风引起的增水越大,大风区覆盖台湾海峡的南部比覆盖北部更有利于增水,台风强度越大或台风与站点距离越近则台风引起的增水越大,位于台风右侧的站点比左侧的站点增水要大.     

Simulating a typhoon storm surge in the East Sea of China using a coupled model

A coupled numerical model with a 2’?2’ resolution grid has been developed and used to simulate five typical typhoon storm surges (5612, 7413, 7910, 8114, 9711) in the East Sea of China. Three main driving forces have been considered in this coupled model: wave radiation stress, combined wave-current bottom shear stress and wave-state dependent surface wind stress. This model has then been compared with in situ measurements of the storm set-up. The effect of different driving force components on the total storm surge has also been investigated. This study has found that the coupled model with high resolution is capable of simulating the five typical typhoons better than the uncoupled models, and that the wave-dependent surface wind stress plays an important role in typhoon storm surge-wave coupling in this area and can increase the storm set-up by 1m. The study of the five typhoon cases has shown that the general coupling effects could increase storm set-up by 20% to 32%. Thus, it is suggested that to predict typhoon storm surges in the East Sea of China, a storm surge-wave coupled model be adopted.     

相似路径台风风暴潮过程对比

基于MIKE 21模型和Holland台风风场模型,构建了1909号利奇马和0509号麦莎2次相似路径台风期间的风场和气压场,并模拟了相应的风暴潮过程。结果表明：台风中心附近增水变化显著,浙江东北部海域在台风登陆期间的增水更大;受台风强度影响,台风利奇马期间增水高值区更大,部分海域2次台风期间最大增水差值接近1.0 m;潮致欧拉余流速度较大值主要分布在100 m水深以浅的海域,量值超过20 cm/s,江苏沿海、台湾东北部海域存在欧拉余环流;台风利奇马期间近海斯托克斯余流值普遍小于麦莎期间;斯托克斯余流项对台风期间长江口、浙闽等近海浅水区短期物质输运过程起一定主导作用。用EMD方法和Hillbert变换分析了典型站点风暴潮位的特征,发现站点IMF1模态和天文潮位较吻合;水深和IMF3模态的最大功率谱密度呈现出较高的相关性,并且随着水深的增加,IMF3模态的最大功率谱密度逐步变大。