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。     

渤海风暴潮过程的数值模拟研究

基于三维近海海洋模式——FVCOM(the finite volume coastal ocean model)海洋动力学模型,利用中尺度气象预报资料WRF(the weather research forecasting model)风场数据和网格嵌套方法,通过潮汐和风场共同驱动,建立了渤海风暴潮模型.对1997年8月的Winnie台风风暴潮进行数值模拟,研究了渤海风暴潮增减水及流场的时空变化特征.研究表明,渤海沿岸增水幅度较大,水位变化明显,潮流运动发生较大改变.利用模拟结果,研究了岸线变化对渤海湾风暴潮增水的影响.岸线变化后,曹妃甸港、天津港和黄骅港海域,风暴潮增水有不同程度的增加,渤海湾风暴潮灾害强度有增加的趋势.     

江苏沿海精细化风暴潮模式研究与应用

针对江苏沿海易遭受风暴潮影响的现状,分析了江苏历史上台风风暴潮灾害特征.选用Holland台风风场模型计算风场为强迫场,通过目前被国际上广泛接受的水动力模型ADCIRC建立台风风暴潮模式.建立的江苏海域精细化风暴潮数值预报模型,结合江苏沿海岸线和地形变化特点,采用非结构网格技术对研究区域复杂海域进行重点加密,选取历史上影响江苏沿海典型的四个台风,进行江苏沿海精细化风暴潮后报检验.通过对影响江苏海域的不同时期的台风风暴潮过程的数值预报检验可以得出:台风风暴潮数值预报模型的后报相对误差为18.3%,预报相对误差不大于20%,能够较好的预报风暴潮过程的发展,刻画不同台风过程引起的风暴增水过程,实现了江苏省沿海台风风暴潮的3d数值预报.     

计算域的选取对风暴潮数模拟的影响

作者以7203号台风过程中引起的黄海沿岸水文测站的风暴潮过程为例,选取不同计算域,模拟计算的同一测站的风暴潮增水值有很大差异,只有选取整个黄渤海海域,才能得到较精确的风暴潮增水结果,从而揭示在封闭或半封闭海域中由风暴过程激发的区域自由振荡,是风暴潮增不容忽视的量,说明该海域中的风暴潮过程是海域整体效应的向应,因此认为数值模拟中计算应选取整个封闭或半封闭海域。     

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。     

钢筋混凝土梁裂缝分布受保护层厚度影响试验研究

基于河口海岸水动力二维数值计算模拟,建立风暴潮与天文潮耦合作用的数值模型,通过多次台风引起的增水和综合潮位的模拟验证,证实该模型可适用于杭州湾海域,能够准确模拟强潮海湾内风暴潮和综合潮波的传播.应用该模型计算了秦山核电厂处可能最大热带气旋引起的增水,结果表明,过程最大增水随遭遇的天文潮位降低而增大,增幅可达85%,综合高潮位则随遭遇的潮位降低而下降;在平均海平面条件下最大增水比高潮位增水约大50%,也大干我国登陆最强的超强台风引起的增水.分析指出在强潮海区,基准洪水位组合中的可能最大风暴潮增水取发生在高潮位时的最大增水较合理.     

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２０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,辩明模拟是成功的。此外,从模拟结果中还可得出一些有益的结论。     

广西沿海港湾风暴潮增减水与台风路径和地形效应的关系

通过资料分析表明,广西沿海港湾风暴潮增减水分布趋势是湾内大,离岸递减。增减水受台风路径和地形效应的影响显著,但不同台风路径和港湾地形引起的风暴潮增减水值差异很大。     

波浪对台风风暴潮过程的影响分析

利用胡克林等建立的长江口及邻近海域的二维风暴潮数值计算模式,对2007-2008年有较大影响的4次台风风暴潮进行加波浪和不加波浪的后报计算.将计算结果与实测资料进行比较分析,得出结论:波浪对于风暴潮的影响程度取决于台风的路径、登陆地点和不同时刻.在台风登录前后一两天内,加波浪计算比不加波浪计算出的风暴潮水位精度总体要高;当台风传播到近岸时,波浪破碎对近岸增水影响较大,需要加波浪计算台风风暴潮;对南登陆北上转出型台风风暴潮计算时需加波浪,而对南登陆型可不必加波浪,以提高计算效率.     

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.     

近海加强台风“威马逊”(1409)环境条件及结构特征的数值研究

利用新一代区域数值模式GRAPES对1409号超强台风"威马逊"强度急剧变化过程进行数值模拟试验,模拟结果较好地再现了台风"威马逊"在南海的路径和强度的变化特征,进一步利用数值模拟结果对"威马逊"发展的环境条件及其结构变化特征展开分析。分析结果表明,"威马逊"急剧发展期间高层辐散低层辐合同时增加,且高层辐散明显强于低层辐合;低层水汽流入增加,主要的流入边界是东南边界,且总水汽净流入量与台风强度变化有较好对应关系;环境风垂直切变较弱,且"威马逊"强度在深层和高层切变减小后24 h达到强盛。台风开始发展前动力和热力结构上均具有显著的不对称性结构,对流运动东南强、西北弱。强盛期南强北弱,东西方向趋于对称发展,且台风低层眼壁迅速收缩,高层有向外扩张趋势;切向风迅速增大,有很强的经向梯度,中高层气旋性环流显著增强。温度场上具有显著的暖心结构,强盛期台风中心正温度距平可达到11℃以上,集中于台风中心高空300~200 h Pa之间,并向高低层传播。低层不断有正涡度流入,台风中心附近正涡度增大,正涡度柱呈铅直发展并向对流层中上层传播。这些结构的变化都有利于"威马逊"强度的发展。     

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。     

“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。     

杭州湾风暴潮特征及有关潮位设计标准的探讨

风暴潮又称气象潮,在它的作用下能引起增水或减水现象。杭州湾地区每年夏秋期间常常受到台风的侵袭和影响,往往引起较大的增水。一九五六年12号台风在浙江象山登陆时,杭州湾乍浦港增水达3.26米,创本站历史最大的增水值。这个量值在全国台站也是少有的。     

海岛地形下风暴潮单站统计预报方法研究:以舟山市为例

基于舟山市代表验潮站定海、岱山、嵊山3站逐时潮位资料和1982—2011年CMA-STI西北太平洋热带气旋最佳路径数据集,发现引起舟山台风风暴增水较为严重且频次最高的为浙南登陆型和近海北上或转出型两类台风路径;分析了这两类路径的台风特征(如强度、移速、距离等)和潮时与舟山市风暴增水强度和类型之间的相关关系.针对不同的路径类型选取影响风暴增水预报的主控因子,基于多元非线性回归方法,构建了舟山市风暴潮单站统计预报模型.根据台风预测特征信息可以预报出舟山的风暴增水幅度,经0509号"麦莎"、1109号"梅花"、1214号"天秤"的实际预报检验效果良好.     

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.     

东海风暴潮数值预报模式参数的敏感性分析

设计两个模拟台风,以北上型台风路径对东海风暴潮数值预报模式进行敏感性分析。采用高桥水文站的风暴潮计算结果,分析了台风引起的最大增水及出现时间对台风中心经度、纬度、中心气压和最大风圈半径的敏感程度。结果表明,最大风暴增水的数值对台风中心纬度并不敏感,对台风中心气压、最大风圈半径有一定的敏感,但也并不显著,而对台风中心经度最为敏感。最大增水出现的时间则对台风中心气压、最大风圈半径并不敏感,对台风中心经度和纬度较为敏感,尤其是纬度最为显著。在设计的两种模拟台风中,最大增水出现的时间表现出对台风中心纬度以及台风移速更为敏感.     

杭州湾风暴潮特征及有关潮位设计标准的探讨

风暴潮又称气象潮,在它的作用下能引起增水或减水现象。杭州湾地区每年夏秋期间常常受到台风的侵袭和影响,往往引起较大的增水。一九五六年12号台风在浙江象山登陆时,杭州湾乍浦港增水达3.26米,创本站历史最大的增水值。这个量值在全国台站也是少有的。一九七四年12号台风在浙江石浦登陆时乍浦港增水(高潮增水)值1.19米。此时正值天文大潮期间,二者相遇创造了当地历史最高水位(吴淞另点上6.75米)。在这次台风侵袭下曾使两岸围堤决口多处,淹没农田数以万计,造成人民生命财产的巨大损失。因此,为了杭州湾两岸海堤保护下的农田安全及水工建筑物的合理布局就必须对杭州湾的增水成因、特点有一个认识。     

河口区径流对台风暴潮影响研究

台风暴潮-径流相互作用增大河口台风暴潮位,从而增大台风暴潮灾害.本文基于FVCOM模式建立了河口及附近海域的台风暴潮数值模型,并以9711台风和0608台风为风-气压场来源.依据台风期间的实测径流量过程Q(t),设计了4个径流过程q(t),并与q(t)=0时进行对比,讨论了台风暴潮模拟中考虑上游径流的必要性;研究了浙江省南部沿海椒江、欧江、飞云江和鳌江河口区径流和台风暴潮的相互作用,并分析了径流量变化对海门、温州、瑞安和鳌江观测站台风暴潮位以及各河流口门内最大台风暴潮位包络线的影响.结果显示:径流量越大,观测站的台风暴潮位增量越大且台风暴潮位的最大增量出现在台风登陆后;9711台风期间椒江台风暴潮位受径流的影响较瓯江更显著;0608台风期间飞云江台风暴潮位受径流影响较鳌江更显著.本文研究成果为河口台风暴潮防灾减灾提供有价值的参考.     

长江河口沿海区域温带风暴潮预报模式的建立与应用

长江口地区既受到台风风暴潮影响,又受到温带风暴潮影响,而长江口地区温带风暴潮研究较少.因此,本文利用新一代中尺度大气模式——WRF,结合有限元二维水动力模型——ADCIRC,并耦合近海浅水风浪数值模型——SWAN,建立了一个长江口及邻近区域温带风暴潮预报模型.利用实测资料对温带风暴潮模型进行率定和后报检验,相对误差控制在10%之内.利用该模型,对温带风暴潮增水的特征及机制进行讨论分析,对比了风应力和气压对增水的贡献,并探讨了增减水对风向的响应,得到了一些有意义的结果.