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.     

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.     

广东沿海台风暴潮灾害的地理分布特征和风险评估(1949-2005)

根据1949—2005年广东沿海地区台风暴潮灾害资料,介绍了这50多年台风暴潮灾害情况,对台风暴潮灾害的地理特征进行分析,采用基于信息扩散技术的风险计算模型对汕头、汕尾、赤湾、黄埔、湛江和南渡6个验潮站的台风暴潮最大增水值序列分别进行了风险计算,并将其结果与基于风暴潮数值预报模型的计算结果进行对比,两种方法的计算结果均于实际风险情况吻合。     

跳点法在风暴潮数值预报模型中的应用

将跳点法的基本思想应用于求解二维水位抛物型方程，从而构造了一种用于风暴潮数值预报的高效率差分格式。文中给出了这一格式的稳定性证明，并通过对实际风暴潮过程的模拟，证实了这一格式的稳定性和时效性。     

长江口台风暴潮的计算模式研究

长江口台风暴潮的数值研究包括计算模式的研究、增水计算、潮波传播计算和预报模式研究等四部分.本文阐述用二维全流型风暴潮方程组计算长江口地区风暴潮的模式.将计算域分成口外区增水线性计算和口内区考虑增水与潮汐综合作用非线性计算.文章讨论了两个计算区域的确定,并详述了采用套网格差分格式时,时间、空间步长不同的计算域间的交接方法.     

长江口风暴潮集成可视化预报系统的升级

运用VB.net、Intel Fortran等软件对长江口风暴潮集成预报系统进行升级与改进.引入SWAN并行计算模式,显著提高波浪模式的计算效率,解决了快速预报中考虑波浪计算的时效性问题.优化流场模式代码,进行模块化设计,提高流场模式的计算效率.对软件界面进行改进,增强了人机交互界面友好性,提高了软件兼容性与稳定性.通过5个台风暴潮的计算对比,结果表明新系统保持了原预报系统计算精度,并提高了系统整体预报效率.在本文的硬件环境中,不考虑波浪计算时,预报时间节省60%;考虑波浪计算时,预报时间节省68%.     

华南沿海应用长浪方法辅助台风暴潮预报的展望

华南沿海地区的台风暴潮预报工作,在文化大革命后陆续开展。特别是1972年以后,许多水文观测站点,创建了不少新的方法,预报准确率较高,取得了很大成绩。但需进一步提高台风路径预报的准确性和延长预报期。几年来,我们不断向广东省水文总站、各地区水文分站和沿海测站学习,搜集资料,经过分析研究,认为用长浪方法辅助台风暴潮预报,可以在一定程度上解决上述问题。     

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.     

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.     

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.     

湛江港风暴潮数值预报

采用流速逆变张量隐式求解方法和自适应曲线网格技术，对在广东湛江登陆的0214号(黄蜂)热带气旋引起的风暴潮进行数值预报试验.试验中使用不同的气象资料做了一系列对比.预报试验结果表明：数值模型具有良好的预报功能，风暴潮模式的预报时效和精度在很大程度上取决于气象预报时效和精度.与实测结果较为符合表明了该风暴潮模型用于实时预报的可行性.     

广西沿海8007号台风暴潮数值模拟及台风暴潮某些特性的分析

以广西沿海台风暴潮数值模型为基础，模拟了８００７号台风期间，广西沿海台风暴潮的生消过程，并对其某些特性进行了数值分析．     

基于GIS的风暴潮数值预报集成系统的研制

介绍了风暴潮数值预报与组件式GIS集成系统的设计目标、开发途径及其系统结构与功能模块;提出了基于GIS的海域地理信息数据库设计与开发的新思路;采用了自动分潮优化和嵌套网格的处理技术,提高了风暴潮实时预报的速度和精度.     

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.     

福建海岸台风暴潮数值预报方法的初步研究

台风暴潮数值预报的困难在于:一、临时上机费时颇长,导致预报时效缩短。二、面临台风袭击而不备有计算机的沿海台站不能采用数值预报方法。如果用数值计算方法,将各种可能强度、路径的台风所引起的增水事先算出,编成诺模图,上述困难即可克服。本文称这种图为“数值预报诺模图”。一般地说,由于计算和编图的工作量大,     

2012年西北太平洋多台站台风预报误差比较分析

为了科学地确定台风浪和风暴潮预报时采用的台风参数,利用中央气象台、日本气象厅、美国国家天气局、香港天文台和中国台湾气象局发布的预报资料,对各台站发布的2012年发生在西北太平洋上25个热带气旋的预报成果总体误差进行了分析和比较,并就2012年出现的两次双台风的预报误差进行了个例分析。结果表明:就整体而言,台风路径预报中,香港天文台的24 h,48 h和72 h预报次数最少但精度最高,分别为85.8 km,129.8 km,209.0 km;台风强度(最大风速)预报中,中央气象台在不同预报时效的平均绝对误差最小(4.5 m／s,6.0 m／s,6.6 m／s)且预报最稳定。而对于双台风的移动过程和强度变化,各台站的预报精度水平不一。     

风暴潮增水分离方法初探

本文讨论了由于天文潮潮高和潮时的预报误差可能引起的风暴潮增水值的误差范围;提出了在台风天气过程中运用低通滤波算子计算平均海平面的变化过程,从而进一步确定台风增水值.     

渤海风暴潮研究进展简介

风暴潮的研究一直是人们关注的焦点,对其特征、活动规律及其发生发展的物理机制进行了深入探讨,尤其将渤海风暴潮作为研究重点。在简要回顾风暴潮国内外主要研究成果的基础上,重点总结了不同类型的渤海风暴潮以及影响风暴潮发生发展的主因,并在此基础上讨论了当前渤海风暴潮研究中存在的问题和未来的研究前景,以便进一步深入开展渤海风暴潮的研究,提高渤海风暴潮的预报准确率。     

我国东南海岸台风暴潮逐时预报的动力学模式

本文提出一种能够对我国东南开阔海岸台风暴潮进行逐时预报的动力学模式。它分别考虑气压和风应力各自造成的增水。前者可视为移行低压所产生的长波;对于后者,由于该海区具有水深较浅、纬度较低、台风中心移动速度较慢的特性,可将该海区由风应力所生的暴潮,简化为一种简单的模型——“准定常的、且垂直湍粘力的水平分量与压强梯度力的水平分量处于平衡状态的模型。并且由于这种简化,本文虽用“全流方法”,但能避免一般“全流方法”中关于底摩擦的主观假定,而以海底流速为零的形式给出底边界条件。预报所需的计算相当方便,一般的海洋站都能应用和推广。对8个海洋站1000多个实测增水数据所作的验证及多次试报和预报,其结果表明,计算值与实测值是很一致的。这表明本模型是该海岸实际台风暴潮的良好近似。     

光学Bloch方程的数值解法

用常微分方程的经典数值解法Euler法、Heun法、标准四阶Runge-Kutta法和修正四阶预报-校正法求解光学Bloch方程,并与一定条件下的解析解进行了比较,分析了四种算法,尤其是修正四阶预报-校正算法的误差与可靠性.计算的结果表明,四种数值算法在合适步长下,对光学Bloch方程的求解都可以收敛,并能保持算法所具有的相应误差阶数.验证了四阶预报-校正算法的可靠性以及在光学Bloch方程分析光学瞬态相干过程中的应用.该方法对求解光学Bloch方程具有普适意义.