琼州海峡台风风暴潮增水过程的数值分析

建立琼州海峡风暴潮与天文潮耦合数值模型,并通过1409号"威马逊"台风实测数据验证模型的可靠性,随后通过多组数值试验研究琼州海峡风暴潮与台风移动路径、最大风速半径及中心气压的关系。结果表明:台风移动路径与增水分布关系密切;随着台风最大风速半径的增大,琼州海峡区域风暴增水达到增水极值的时间提前且增水极值增大,但增水极值增加幅度逐渐减小,距离台风中心路径较近区域其增水极值受半径变化的影响相对较小。琼州海峡风暴增水极值随台风中心气压的降低而增大,台风中心气压降低10 h Pa,增水极值增加10%左右。     

基于ADCIRC的广州市风暴潮精细化预报模型的建立与验证

构建基于ADCIRC的广州市风暴潮精细化预报模型,同时考虑上游来水、天文潮、风暴潮共同影响,以上游来水及外海潮位预报作为上下边界输入,采用Jelesnianski台风模型驱动,利用不规则三角网格模拟岸线地形变化,分别与珠江口附近城市的6个代表潮位站的天文潮及"山竹""天鸽"台风影响期间广州市6个潮位站实测水位验证对比。结果显示:模型预报的精细化程度高可达到百米级;潮位站天文潮拟合最大平均绝对误差小于13 cm; 2场台风的风暴潮的增水过程、最高水位值和出现时间均拟合较好;表明该模型基本可以反映出珠江口沿岸天文潮状况及风暴潮的增水过程,可为广州市风暴潮精细化预警预报工作提供参考。     

杭州湾及舟山海域可能最大台风风暴潮增水的数值研究

基于有限体积海洋模型(FVCOM)构建了一个覆盖中国渤海、黄海和东海的高分辨率风暴潮模型,模拟了1509号台风“灿鸿”引发的风暴潮事件,风暴潮水位模拟结果与实测数据吻合良好。基于最佳台风路径集数据集提供的风场和气压数据,建立了中国近海台风最大风速和最低中心气压的线性回归联系,相关系数达到0.96。在此基础上,以可能最大热带气旋参数为基础,构造了多种假想台风路径,计算了杭州湾和舟山海域的可能最大风暴潮增水。结果表明,沿垂直于海岸线方向登陆的台风在杭州湾和舟山海域引起的风暴潮增水极值最高。杭州湾湾顶可能最大风暴潮水位达8.76 m,舟山海域可能最大风暴潮水位达2.62 m。结果可为杭州湾和舟山海域海洋工程的风险评估和防灾减灾提供参考。     

台风“韦森特”对中山沿海风暴潮增水分析——以横门水道小隐测站为例

对台风"韦森特"的形成发展过程以及对中山横门水道风力影响进行分析,并进一步分析中山沿海地区横门水道水位动态变化以及增水过程中增水幅度、时长、速率变化与台风"韦森特"影响的关系,认为:1台风影响期未改变原水位动态变化格局,仍呈现二峰二谷形态,台风影响虽处天文小潮期,但天文潮高潮位与风暴潮位叠加,增水变大;2风暴潮增水时期涨水速率并不一定大于前期未受或未明显受台风影响时期涨水速率;3横门水道风力最强时段并不一定是水位增长速率最大时段;4风暴潮增水大,主要是台风影响提前了涨潮时间和延迟退潮时间,从而大大增加了水位上涨时间。     

麦莎台风期间渤海风暴潮数值模拟

利用平面二维水流模型反演了2005年麦莎台风期间渤海风暴潮、天文潮及最大增水时空分布,分析了风应力系数对渤海流场的影响,认为风应力系数取0.000 63比较合适.模拟结果表明:麦莎台风期间最大增水主要在渤海西岸,为0.8～1.6 m;最大增水发生时遭遇天文潮高潮,加剧了麦莎台风致灾的力度.     

ELCIRC模型在番禺区台风暴潮数值模拟中的应用

基于水动力模型ELCIRC建立了珠江口天文潮与风暴潮耦合模型,风场计算采用QSCAT/NCEP混合风场和台风经验模型风场相加的方法,南中国海大范围模型提供外海边界,在对模型进行验证后,分别选取了"0313号"台风"杜鹃","0601号"台风"珍珠"和"0814号"台风"黑格比",代表登陆型、北进型和西进型路径的台风进行番禺区台风暴潮的数值模拟计算,计算结果表明能较准确地反映番禺区台风暴潮的增水值及出现时间。     

长江口登陆台风增水数值模拟

1810号强台风“安比”是1990年以来直接登陆上海的最强台风,却并未诱发较大风暴增水。采用ERA-Interim数据集作为背景风场资料建立了双重嵌套的高分辨率风暴潮与天文潮耦合数学模型,研究了台风“安比”在长江口地区风暴潮增水特征及成因。结果表明:台风期间增水主要集中在长江口北支出口沿岸,而长江口南支在台风登陆后出现明显的减水过程,台风登陆位置导致了长江口南、北支增水分布的差异;移行风对台风路径右侧增水影响更大,除梯度风场的向岸风作用外,落潮期间移行风场的作用致使连兴港附近岸段风暴增水平均增幅26.8%;除台风强度外,台风路径也是影响长江口地区风暴增水大小的重要因素之一。     

长江口登陆台风增水数值模拟——以“安比”为例

1810号强台风"安比"是1990年以来直接登陆上海的最强台风,却并未诱发较大风暴增水。采用ERAInterim数据集作为背景风场资料建立了双重嵌套的高分辨率风暴潮与天文潮耦合数学模型,研究了台风"安比"在长江口地区风暴潮增水特征及成因。结果表明:台风期间增水主要集中在长江口北支出口沿岸,而长江口南支在台风登陆后出现明显的减水过程,台风登陆位置导致了长江口南、北支增水分布的差异;移行风对台风路径右侧增水影响更大,除梯度风场的向岸风作用外,落潮期间移行风场的作用致使连兴港附近岸段风暴增水平均增幅26.8%;除台风强度外,台风路径也是影响长江口地区风暴增水大小的重要因素之一。     

上海长江口风暴潮数值预报模型实例研究

风暴潮是一种灾害性的自然现象。为了有效提高风暴潮数值预报精度,以上海长江口沿海为研究对象,构建了长江口风暴潮数值预报模型。该模型能够模拟风暴潮与天文潮等多重因素作用下潮水位过程变化。为了验证模型,选取201718号超强台风"泰利"作为典型案例,并对该场台风过程引起的风暴增水进行了跟踪预报。经验证,台风"泰利"的中心位置距上海沿岸400 km以外,未造成超过1.00 m的风暴增水;且预报潮位精度良好,能够满足风暴潮预报要求。     

基于GIS的风暴潮灾害风险预警方法研究

风暴潮灾害是对沿海地区破坏性巨大的一种海洋灾害,风暴潮灾害监测预警是极为重要的减灾非工程措施。目前,国家海洋环境预报中心发布的风暴潮灾害预警主要是风暴潮增水预警,即增水值是多少,但风暴潮灾害事件的影响取决于风暴增水、增水发生时天文潮位、沿海地形、海堤高程及社会经济分布状况等多方面因素,仅有风暴增水的预警不能直观地预见灾害即将带来的影响。提出基于GIS对风暴潮灾害事件影响进行评估的监测预警方法,并以201604号台风"妮妲"为例进行了说明。首先,通过对天文潮和风暴增水预报获取目标区域潮位预报;然后,基于Flood Area构建风暴潮漫滩淹没模型,对风暴潮漫滩淹没进行仿真模拟;最后,结合淹没范围、深度和社会经济数据,评估风暴潮灾害事件可能导致的受灾人口数和GDP损失,基于风暴潮灾害风险进行预警分级,该方法可以为风暴潮灾害事件的应急管理提供决策支持。     

舟山本岛海域“烟花”台风风暴高潮位研究

近年来登陆或严重影响浙江的强台风频率上升,北移次数增多,对舟山本岛及邻近岛屿经济活动威胁越来越大,开展舟山本岛风暴高潮位研究十分必要。分析了"烟花"台风在舟山本岛造成的风暴高潮位分布,基于海区的实测潮位资料及构建的风暴潮模型计算的风暴高潮位,揭示了本次风暴高潮位总体东部低、西部高、中部局部低值区的特征,中部局部低值区与天文高潮位的分布有关。本岛海域“烟花”台风风暴高潮位差异可达0.5 m以上;“烟花”台风若在本岛天文大潮高潮位登陆,定海至岱山风暴高潮位会继续抬高0.1~0.4 m;若南移至大目涂位置且在高潮位登陆则会造成本岛周边更高的风暴高潮位,超过本次风暴高潮位0.2~0.8 m。应高度重视风暴潮高潮位的区域差异性和变化特征,进一步提高区域风暴潮灾害防御能力。。     

“烟花”台风影响下长江南通以下河段的增水分布特征

为探讨台风对河口区域的影响,构建了覆盖中国东南沿海大范围数学模型,对2106号台风“烟花”产生的风暴潮进行了模拟,与实测气象及水位数据对比表明该模型可靠、合理。基于此模型,研究了“烟花”台风在长江口地区风暴潮增水的时空分布特征。研究表明,“烟花”台风期间,长江口区域整体表现为增水状态,最大增水大于0.5 m区域北至连云港、南至台州。南通以下河段最大增水值分布较均匀,均在1.5 m左右;上游区域增水幅度随潮汐过程呈规律波动,增水在涨潮中间时刻达到最大,于落潮中间时刻降至最低,至下游区域,波动规律逐渐消失;0.5 m以上增水历时从上游至下游逐渐减小。     

海平面上升背景下辐射沙脊风暴潮增水研究

海平面上升将对沿海环境构成严重威胁,风暴潮灾害频发和加剧是其中的重要表现。相关研究揭示水深和潮波变化是引起风暴潮增水与海平面上升之间非线性关系的两大主要因素。在地形和潮波系统较为复杂的苏北辐射沙脊海域这种非线性关系尤为明显。总结了该海域潮波、风暴潮特征和海平面变化趋势,利用WRF模式和Delft 3D风暴潮模式相结合,建立了东中国海和南黄海二维天文潮-风暴潮耦合数学模型。分析研究了海平面上升以后,相同路径和强度的两种典型台风作用下,辐射沙脊海域风暴增水极值和高潮位变化。分析结果表明:海平面上升后,辐射沙脊海域增水作用普遍减弱,近岸较外海明显;而在辐射沙脊中、南部,海平面上升对天文潮高潮位的增强作用要强于对风暴增水的减弱作用。     

海平面上升对长江江阴以下河段风暴潮增水的影响

随全球气候变暖,海平面呈加速上升态势。长江口地处西北太平洋风暴盆地的西北缘,地势低洼,被评估为风暴潮灾害影响下的脆弱区。为研究海平面上升后长江江阴以下河段风暴潮位的变化,建立了精细化长江口天文潮-风暴潮耦合数学模型。该模型模拟分析了海平面上升后,在9711号“芸妮”和1509号“灿鸿”这两种典型台风作用下,长江口近岸天文潮和风暴增水的响应规律。研究结果表明:预计未来100年,海平面抬升70 cm后,长江口平均潮位上升50～80 cm。长江口江阴以下河段及近岸区域增水极值略微下降。增水极值自上游江阴到下游牛皮礁先增后减,增水极值沿程最大值的具体位置与台风路径、台风强度密切相关。研究可为中长期长江口沿岸城镇防洪排涝提供一定的理论依据。     

Effects of cluster land reclamation projects on storm surge in Jiaojiang Estuary,China

Variations in coastline geometry caused by coastal engineering affect tides, storm surges, and storm tides. Three cluster land reclamation projects have been planned for construction in the Jiaojiang Estuary during the period from 2011 to 2023. They will cause significant changes in coastline geometry. In this study, a surge-tide coupled model was established based on a three-dimensional finite-volume coastal ocean model (FVCOM). A series of numerical experiments were carried out to investigate the effects of variations in coastline geometry on tides, storm surges, and storm tides. This model was calibrated using data observed at the Haimen and Ruian gauge stations and then used to reproduce the tides, storm surges, and storm tides in the Jiaojiang Estuary caused by Typhoon Winnie in 1997. Results show that the high tide level, peak storm surge, and high storm tide level at the Haimen Gauge Station increased along with the completion of reclamation projects, and the maximum increments caused by the third project were 0.13 m, 0.50 m, and 0.43 m, respectively. The envelopes with maximum storm tide levels of 7.0 m and 8.0 m inside the river mouth appeared to move seaward, with the latter shifting 1.8 km, 3.3 km, and 4.4 km due to the first project, second project, and third project, respectively. The results achieved in this study contribute to reducing the effects of, and preventing storm disasters after the land reclamation in the Jiaojiang Estuary.     

Storm surge model based on variational data assimilation method

By combining computation and observation information,the variational data assimilation method has the ability to eliminate errors caused by the uncertainty of parameters in practical forecasting.It was applied to a storm surge model based on unstructured grids with high spatial resolution meant for improving the forecasting accuracy of the storm surge.By controlling the wind stress drag coefficient,the variation-based model was developed and validated through data assimilation tests in an actual storm surge induced by a typhoon.In the data assimilation tests,the model accurately identified the wind stress drag coefficient and obtained results close to the true state.Then,the actual storm surge induced by Typhoon 0515 was forecast by the developed model,and the results demonstrate its efficiency in practical application.     

潮汐河口闸下风暴潮特征模拟

潮汐河口闸下风暴潮水位对于河道防洪排水至关重要。以苏北里下河主要入海通道射阳河、黄沙河、新洋河和斗龙河等建闸河口为例,采用模型嵌套的方法,以平面二维数学模型模拟了里下河地区“9711”台风风暴潮期间闸下河段的潮汐水流和风暴潮运动过程,研究了闸下风暴潮水位相对河口风暴潮水位的变化特征。模拟结果显示,底摩擦、浅水变形、边界反射等相互作用影响,闸下风暴潮水位和潮汐水位存在一致的变化特性,即高潮位抬升,低潮位下降,潮差(增水)增加;涨潮历时缩短,落潮历时延长;风暴潮水位的变化幅度大于同时期的潮汐水位,风暴潮过程对于闸下排水具有显著影响。在与闸顶高程一致的上游水位条件下,相比天文潮过程,“9711”风暴潮过程可减少闸门过流流量的20%~25%。     

Numerical simulation of typhoon-induced storm surge along Jiangsu coast,Part Ⅱ:Calculation of storm surge

The Jiangsu coastal area is located in central-eastern China and is well known for complicated dynamics with large-scale radial sand ridge systems. It is therefore a challenge to simulate typhoon-induced storm surges in this area. In this study, a two-dimensional astronomical tide and storm surge coupling model was established to simulate three typical types of typhoons in the area. The Holland parameter model was used to simulate the wind field and wind pressure of the typhoon and the Japanese 55-year reanalysis data were added as the background wind field. The offshore boundary information was provided by an improved Northwest Pacific Ocean Tide Model. Typhoon-induced storm surges along the Jiangsu coast were calculated based on analysis of wind data from 1949 to 2013 and the spatial distribution of the maximum storm surge levels with different types of typhoons, providing references for the design of sea dikes and planning for control of coastal disasters.     

长江口风暴潮流场计算

利用一、二维数学模型，并考虑长江口深水航道治理工程的进展情况，对长江口区风暴潮流场进行了数值模拟计算。计算结果表明，治理工程对风暴潮引起的增长影响不显著，风暴潮增水期间潮位升高，涨、落潮流速及长江口北槽的分流会增大。