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。     

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。     

北部湾风暴潮灾害分析

北部湾风暴湖灾害主要是由热带气旋诱发，生成源地有西太平洋，南海及北部湾。在热带气旋的影响下，引起海面异常，具体表现是造成正常天文潮的增减水，风暴潮则是正常天文潮与增水值叠加而出现较高潮位而形成灾害。本文论述了北部湾广西岸段风暴潮灾害的形成机制，热带气旋中心位置，移行路径，强度，风向，增水值，潮期，防潮堤围的防御标准等进行了分析介绍。     

粤东沿海台风暴潮增水及其预报

广东省沿海受台风暴潮影响严重,特别是粤东沿海,由于特殊的地形有利于风暴增水,所以风暴潮灾害尤为突出,导致该地区人民生命和财产受到巨大损失.对此,在整理分析1979～2006年登陆影响粤东沿海的热带气旋和风暴潮增水资料(包括历史上实测最强的6903风暴潮)的基础上,对该海域热带气旋路径特点、热带气旋强度和潮流等与风暴潮产生过程具有最大增水关系的因素进行分析研究,并对粤东沿海风暴增水的作业预报进行概述.     

基于LSTM-GM神经网络模型的风暴潮增水预报方法

为充分挖掘风暴潮增水的时序关联特性,提高风暴潮增水的预报精度,综合考虑台风因素、气象要素和天文潮因素对风暴潮增水的影响,结合长短期记忆(LSTM)神经网络和灰色模型(GM)的优势,提出基于LSTM-GM神经网络模型的风暴潮增水预报方法。利用该方法采用12场历史台风数据对小清河入海口风暴潮增水进行模拟预报,并将预报结果与LSTM神经网络、BP神经网络的预报结果进行对比。结果表明：相较于LSTM神经网络和BP神经网络,LSTM-GM神经网络模型的纳什效率系数分别提高了6.5%和11.4%,均方根误差分别降低了70.6%和72.2%,平均相对误差分别降低了50%和69.2%;LSTM-GM神经网络模型可有效处理风暴潮增水与各影响因素间的非线性关系,提高风暴潮增水预报的精度。     

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。     

台风期间钱塘江嘉兴段高潮位预报研究

钱塘江嘉兴段常受台风的影响,尤其在天文大潮期间,台风产生增水引起特高潮位加之波浪,直接影响海塘的安全。通过澉浦与盐官2个水文站历年的实际潮位资料分析,用其相关性来预报盐官天文潮,分析风暴潮增水与风力风向的关系,得到不同风力风向下的风暴增水计算值,再叠加天文潮潮位和对应不同风力风向等级的修正因子,可方便、快捷的计算得出台风期间产生的高潮位。     

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。     

基于ADCIRC模式的宁波沿海风暴潮预报

宁波海域岛屿众多、海岸线曲折,每年受风暴潮灾害影响严重,但前人针对此海域风暴潮预报研究较少。基于ADCIRC模式,以宁波近海为研究区域,采用大范围网格为区域精细化网格提供边界条件的方式,建立了高分辨率的天文潮、风暴潮耦合数值预报模型,对该地区的风暴潮预报模式进行了探索研究。对8场典型台风模拟计算所得的潮位数据结果与实测数据进行了比对,相对误差平均值小于5%,表明了此模型计算精度较高,适用于宁波近海地区的台风风暴潮数值模拟预报,能为宁波近海海堤预报预警提供技术参数。     

宁波市沿海台风风暴潮增水数值预报研究

宁波市地处东南沿海,每年遭遇不同强度台风的袭击,其中风暴潮为最严重的灾害之一,给宁波市带来巨大的经济损失。利用超级集合法优化台风路径,三级嵌套网格顺序推进,深积分二维模型对宁波市沿海站点进行风暴潮增水预报,叠加基础天文潮可得到沿海站点各时段的潮位数值,为宁波市沿海海塘安全预警和城市内涝排水提供精准的时间表,提高海塘的安全保障和涝水的排放效率,保障人民的生命安全,减少财产损失。     

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。     

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。     

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。     

渤海湾埕口站风暴潮分析及预报方案编制

本文根据渤海湾埕口站1954年～1987年实测资料,分析了风暴潮的成因;建立了风速与增水和天文潮与风暴潮出现时间的关系;根据埕口站风暴潮变化规律,编制了埕口站风暴潮预报方案,填补了滨州市风暴潮预报的空白,为防灾、抗灾、减灾提供了科学依据。     

风暴潮灾害监测预警技术发展方向研究建议

风暴潮造成的直接经济损失居海洋灾害之首,介绍了风暴潮的成因,分析了我国在风暴潮监测预警自动化程度方面与发达国家相比存在较大差距,存在风暴潮常规监测和现场调查能力不足,风暴潮预警技术落后,很难准确预警预报等问题,针对存在问题,提出当前迫切需要开展的风暴潮灾害监测预警技术中的发展方向研究,建议建立潮灾数据库,发展浮标自动监测站研究,加强风暴潮常规监测,制订规范,重点开展风暴潮监测预警技术研究。     

珠江河口地区风暴潮增水过程数值模拟

1713号台风"天鸽"是53 a来对港、珠、澳地区影响最大的台风。通过对"天鸽"风暴潮的模拟,验证了MIKE21模型和Holland风场构建的天文潮以及二维风暴潮模模型的可靠性,在此基础上探究了珠江河口在不同路径、不同中心气压以及不同最大风速半径下的风暴潮作用的增水极值。结果表明,不同风暴潮路径对登陆沿岸不同验潮测站的影响不同,其中珠江河口东南角较易受到风暴潮影响且风暴潮的沿岸增水极值较大;当风暴潮中心气压下降10 h Pa时,珠江河口处各测站增水极值增幅大约为2%至3%;最大风速半径减小则对距离风暴潮行进路线较远的地区影响较大。     

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。     

山洪预警预报技术研究与应用

受特殊的气候和地形地质条件影响,特别是近年来极端天气事件增多,我国山洪灾害频繁发生,损失严重,已成为洪涝灾害损失的主体,日益引起政府和社会各界的广泛关注。加强山洪监测预警预报,全力提升山洪灾害综合防御能力,是山区建设、社会经济可持续发展的必须保证。分析了我国山洪特性及预警预报特点,介绍了国内外常用的山洪预警预报技术方法,提出了我国山洪预警预报模型与方法选择的原则和步骤,展示了基于动态临界雨量的山洪预警方法和基于分布式水文模型的山洪预报方法在江西遂川江流域的应用案例,以期为当前所开展的全国山洪灾害防治县级非工程措施建设和中小河流水文监测系统建设等工作提供参考。     

城市内涝预警预报系统研发及应用

城市内涝问题具有成因多元、影响面广的特点,是基础性社会问题。分析了城市内涝的成因,提出通过信息化手段提升城市内涝灾害应对能力。构建基于内涝实时物联感知、数据汇聚、数学模型预报、大数据分析、水利数字孪生的城市内涝预警预报系统,并在宁波市进行了应用。通过搭建“天基”监测预警、“落地雨”监测预警、内涝预报预警、内涝成因分析、内涝影响评估等功能模块,实现了城区内涝的精准模拟、风险图的在线绘制以及内涝损失的高效评估,有力支撑了城市暴雨内涝灾害预报预警,提升了城市内涝风险管控能力。     

珠海海域台风风暴潮经验预报方法研究

珠海是台风风暴潮灾害的多发区。根据珠海市三灶站1973~2007年的实测潮位资料,对三灶站台风风暴潮的增水极值进行了统计,通过线性拟合,建立了本站风暴潮最大增水值与相关台风中心气压以及台风与本站距离的相关性,给出了三灶站风暴潮经验预报公式。最后利用2008~2009年的实测资料对预报方程进行了后报检验,检验效果良好,为珠海海域台风风暴潮的预报提供了一定依据。