风暴潮预报知识讲座 第八讲 波浪增水

第八讲波浪增水 国内外现有的风暴潮预报模式均没有包括由风浪活动引起的水位升高(波浪增水-wave set up)的计算,最新的观测与计算结果表明,在一些台风登陆点的右半圆,并仅局限于台风最大风速半径附近有合适海岸坡度的岸段的波浪增水是明显的。波浪增水是     

浙江沿海超强台风作用下风暴潮增水数值分析

基于河口海岸水动力二维数值模型,建立风暴潮与天文潮耦合作用的数值模式,通过三次强台风和二次超强台风引起的风暴潮增水模拟和分析,证实该模式可用于浙江沿海增水预测.以1949年以来登陆我国大陆沿海最强的"5612"号台风作为典型的超强台风,利用本模式计算分析了超强台风在浙北至浙南5个不同地点登陆遭遇大潮时可能出现的风暴潮增水过程和最大增水,该结果对于海岸工程的防护具有实际的意义.     

江苏近海风暴潮增水数值模拟研究

为研究江苏近海海域风暴潮的特性以及为该海域风暴潮增水变化机理及后报做铺垫,本文基于FVCOM(Finite Volume Coast and Ocean Model)海洋模式和Jelesnianski圆形台风风场模型,建立了江苏近海风暴潮数值模型,并对江苏近海的天文潮以及1109号台风和1210号台风引起的风暴潮进行模拟。结合验潮站水位观测,研究了连云港站和吕泗站的天文潮和风暴潮增水过程。我们将风暴潮与天文潮非线性作用下的风暴潮增水和纯风暴潮增水过程进行对比,讨论了天文潮与1109号和1210号台风风暴潮之间的非线性作用引起的增水特征。结果均表明,在天文潮高潮时,天文潮和风暴潮之间的非线性作用可以抑制增水,在天文潮低潮时,天文潮和风暴潮之间的非线性作用有利于增水。除了气象因子以及天文潮和风暴潮之间的非线性作用外,该海区的地理环境也对台风风暴潮增水产生影响。因此对江苏近海的海岸线变化和浅滩地形变化进行敏感性试验,结果表明,本文所设计的海岸线变化对该海域的风暴潮增水影响较小,江苏沿海岸线的向外推移使得江苏海域风暴潮的增水略微上涨,而本文所设计的地形的变化对风暴潮增水影响较大。     

东南沿海台风风暴潮特点及其变化规律

本文收集了1949-1990年的台风及相应验潮站的实测潮位资料，计算分析了连云港至汕头之间沿海港口的热带气旋增水，得出了东南沿海各港口的增水特征。该海域风暴潮强度较大，易形成特大潮灾，各港口最大增水出现时间不一，有的在热带气旋登陆前，有的在热带气旋登陆后，多数在热带气旋登陆前后0-6h。台风及风暴潮易造成舰船、码头等损坪，形成非战斗力减员。     

浙江沿海台风风暴潮时空分布特征分析

本文通过对1950～2009年60年间270次台风风暴潮过程中最高潮位和最大增水数据进行统计和分析,得到了浙江沿海地区风暴潮增水和高潮位的时空分布特征。     

珠江河口区风暴潮增水过程非线性叠加效应研究

珠江河口区水网密布,水动力条件复杂,风暴潮增水过程存在明显非线性叠加特征。本文运用ADCIRC(AdvancedCirculationHydrodynamicmodel)与SWAN(SimulatingWavesNearshore)模型,以1713号台风“天鸽”为实例,构建了珠江河口区风暴潮增水数值模拟模型,研究了珠江河口区风暴潮增水非线性叠加特征,得出如下结论:(1)在台风强度不变的情况下,在珠江口西岸登陆台风带来的增水最大,在伶仃洋西岸超过2 m。(2)风暴潮在珠江口西岸、东岸、河口区登陆,在高低潮和低低潮登陆带来的非线性效应水位较高,最高超过1 m。在高高潮和高低潮期登陆带来的非线性效应水位较低,最低非线性水位接近0 m。在珠江口西岸登陆的台风,其风暴潮-天文潮的非线性效应最大。     

“梅花”台风期间江苏辐射沙洲海域风暴潮增水研究

通过建立的黄海海域天文潮与风暴潮耦合模型,分析在"梅花"(Muifa)台风作用下,江苏辐射沙洲海域流场变化及增水空间分布特征。结果表明,当台风中心位于辐射沙洲中部外海时,南部外海流场不再向弶港辐聚,而向南流;当台风中心到达废黄河口以北时,辐聚点南移至遥望港附近。在辐聚-辐散的流场作用下,最大增水和高潮位最大涨幅均出现在两大潮波汇聚的弶港附近,分别为2.72 m和0.95 m。     

河北沿海1909号台风风暴潮过程和分析

为促进对台风风暴潮灾害的预报预警,减少灾害带来的损失,文章综合分析2019年第9号台风“利奇马”对河北沿海引发的严重台风风暴潮灾害过程。研究结果表明：台风“利奇马”是2019年以来登陆我国的最强台风和1949年以来登陆浙江的第三强台风,给河北沿海造成长时间和高强度的风暴增水过程;水体远距离输运、东北大风、天文高潮和增水相结合,使河北沿海出现3次超过蓝色警戒潮位的高潮位,其中1次超过红色警戒潮位,这在20年来是首次;其中,强烈而持久的东北风是造成增水的主要原因。     

江苏近岸海域水位变化特征分析

基于江苏沿海连云港、吕四两个测点的验潮站多年的观测资料以及AVISO卫星高度计资料,利用统计分析方法和潮汐调和分析方法研究江苏沿海地区的海洋水位变化特征。结果表明:江苏沿海海平面和潮差均呈上升趋势,海平面上升速度达3.35 mm/a,高于全球和区域海平面的上升速度;对采样间隔为1 h的潮位连续观测数据作调和分析,各验潮站主要半日分潮的振幅呈上升趋势,全日分潮的振幅呈下降趋势,S_a分潮的周期性变化与El Nino现象有关。     

江苏沿海波浪多重嵌套模拟研究

根据24年CCMP风场资料和江苏沿海4个方向(N、NE、E和SE)百年一遇风速,构建西北太平洋、东中国海和江苏沿海上述4个方向的百年一遇风场。首次建立一个基于第三代海浪模型SWAN的自西北太平洋、东中国海至江苏沿海的三重嵌套数值模型,以AVISO卫星观测数据和江苏沿海定点实测数据进行验证。以三个计算域4个方向百年一遇风场为驱动风场,驱动该多重嵌套模型,高精度数值模拟江苏沿海4个方向百年一遇有效波高分布并进行分析。结果表明,江苏沿海辐射沙洲地形对有效波高分布影响显著;E向百年一遇风场作用下海域有效波高最大,NE向次之,N向和SE较小。     

江苏外海深水波要素推算

运用第三代海浪模式WAMC4在西北太平洋海域建立了深水波浪数学模型,利用美国国家环境预报中心(NCEP)再分析气象资料作为风场条件,对该海域波浪进行了长时间序列(1950～2009年)的数值模拟。在模型验证的基础上,采用P-III曲线对数值模拟结果进行了分方向重现期计算,得到了江苏外海13个站点一百年一遇和五十年一遇的重现期有效波高,发现江苏外海深水重现期波浪从南向北呈现递减趋势,强浪向由NE向逐渐向NNE向偏转。     

1014“暹芭”期间浙北海域风暴潮特征分析

主要针对2010年度的1014号台风“暹芭”和本年度的首次全国性的强冷空气共同影响下的风暴潮进行分析,结合天气形势,分析其特征,总结浙北海域出现超警戒水位的风暴潮原因,并从调和分析着手,具体分析风暴潮的非线形耦合作用,解释风暴潮具有周期性特征和出现最大增水出现时刻,并简单介绍此次过程我台的监测预报服务工作和灾情的调查等...     

Study on wave-induced setup over fringing reefs in the presence of a reef crest

It has been well observed that a reef crest (ridge) may be present at the reef edge, but so far very few published studies focusing on the effects of such reef-crest on the wave dynamics over fringing reefs. To understand the role of a reef-crest configuration in determining breaking-wave induced setup over the reef flat, a series of experiments were carried out in a wave flume using an idealized fringing reef model with a reef crest. Experimental results were reported for a trapezoidal reef crest with five reef-crest widths under a series of monochromatic waves. Also examined was the reef without a reef crest. Data analysis shows that larger energy dissipation associated with smaller surfzone width around the reef edge occurred with a wider reef crest. The maximum wave-induced setup on the reef flat in the presence of the reef crest was significantly larger than that without, and it also increased with increasing reef-crest width. The reef-crest submergence was found to be a primary parameter controlling the magnitude of wave setup on the reef flat provided that the reef crest was sufficient wide. An alternative semi-analytical 1DH model based on the balance of cross-shore momentum was proposed. The model was validated by present laboratory data as well as three existing 1DH laboratory studies. Comparing with other two representative semi-analytical models in the literature showed that the proposed model was capable of better reproducing the maximum wave-induced setup on the reef flat for a variety of reef profiles with/without a reef crest, different reef-crest water levels, as well as both monochromatic and spectral waves. The model parameter was physically related to the two characteristic lengths in the surf zone and its value was dependent on the fore-reef slope as well as the presence of a reef crest. The 1DH model was also satisfactorily applied to a fringing reef in field conditions where the effects of fore-reef friction and back-reef lagoon were not important.     

波致应力对台风天气下南海上层海流的影响分析

利用海洋环流模式POM,分别在考虑波致应力和不考虑波致应力的情况下对1998年台风Faith影响南海期间的海洋环流进行了模拟试验,并将模拟结果与浮标观测资料进行了对比分析。初步的分析结果显示,在考虑波致应力情况下的模式结果无论在海表面温度(SST)的最大降温还是台风引起的海流的近惯性波动等方面均与观测结果更为接近;相对于不考虑波致应力的模式结果,最低SST降低了1℃,达到了24.12℃,而最大表层流速增加了17cm.s-1,达到了1.74m.s-1,计算的1 000m以内的正压流速大约增加了32%,达到了16.2cm.s-1。     

福建沿海鲸鲨时空分布初探及保护对策

搁浅、误捕和救助记录是研究野生动物分布和获取其基本生物学数据的重要来源,尤其是对那些缺少系统性野外调查的物种。本研究收集了福建沿海2006—2019年间鲸鲨（Rhincodon typus）的搁浅、误捕和救助记录,初步探讨福建沿海鲸鲨的时空分布情况,并提出相应的保护对策。共收集福建沿海鲸鲨搁浅、误捕和救助记录30例,包括搁浅10例、误捕18例和救助2例,其中福州鲸鲨记录大部分在平潭岛附近,这可能与平潭海域上升流带来的丰富生物资源有关;所有记录中有28例（93.3%）发生在6—10月,表明夏秋季可能是鲸鲨在福建沿海活动的高峰期。此外,有体长记录的22条鲸鲨中,17条（77.3%）为幼年个体,可能是因为幼年鲸鲨偏好在高生产力的近岸海域聚集以获取充足的食物,因此也更容易搁浅或被误捕。较多的误捕记录（60.0％）提示渔业活动对鲸鲨有较大威胁。因此,建议建立全省甚至全国性的鲸鲨搁浅误捕数据库,进一步严格和规范渔业管理,改进渔具以降低误捕鲸鲨的概率,加强对公众（特别是渔民）的宣传教育,以更好地保护这一濒危物种。     

江苏大丰海岸碱蓬滩潮沟及滩面的沉积动力特征

根据2002年7月在江苏大丰碱蓬滩潮沟观测的水文、悬沙、底质等资料,分析了潮沟的输水、输沙特征及悬沙和底质在粒径组成上的关系,结果表明,潮沟在流速、悬沙浓度、输水、悬沙输运、底质活动性等方面具有明显的涨落潮不对称.滩面归槽水占潮沟落潮输水量的33%,由此造成的悬沙输运量占潮沟落潮悬沙输运量的20%,这是导致潮沟涨落潮输水输沙不对称的主要因素.在一个潮周期中潮沟的净输水、净悬沙输运方向与滩面相反,指向落潮方向.悬沙和底质组成以粉砂和黏土为主,潮沟和滩面的悬沙粒径组成差别很小.悬沙是滩面底质的主要物质来源,两者在粒径组成上存在着必然联系,沉积物粒径与该粒级在底质中的含量与在悬沙中的含量之比具有明显的幂函数关系.     

不同路径台风作用下长江下游沿线风暴增水分布研究

长江口受台风影响严重,台风风暴潮、上游洪峰及天文大潮相遇将致使长江下游至长江口水位暴涨,对沿岸至河口的防汛安全构成严重威胁。基于ADCIRC模型构建东中国海至长江口风暴潮数学模型,模拟9711号台风和0012号台风两场典型台风水位过程。以典型台风为基础构成多种台风路径,分析不同登陆位置和走向对长江沿线风暴增水影响。研究大洪水、不同路径台风、天文大潮共同影响下长江下游沿线风暴增水分布规律。结果表明:登陆位置处于长江口南侧情况下长江河道沿线增水大于正面登陆长江口和北侧登陆型台风;平行于长江河道方向移动的台风造成沿线增水大于斜向穿越长江口的台风,不同台风走向对于风暴增水影响程度小于登陆位置;台风风暴潮、上游洪峰及天文大潮“三碰头”情形下长江沿线增水分布呈单峰型,从大通至江阴不断增大,江阴至中浚维持高位,中浚至口外迅速减小。