影响我国的重大台风风暴潮时空分布

统计了1949-2009年间发生在我国大陆沿海的38次达到红色预警级别的重大台风风暴潮过程,分析了其在空间、时间上的分布规律。分析结果表明:红色台风风暴潮灾害的发生次数呈上升趋势,且多发生在7-9月间,9月最多;长江口到福建泉州一带沿海和珠江口到海南岛东北部一带沿海是红色台风风暴潮灾害的高风险区。

基于遥感的台州市海啸脆弱性评估

遥感技术由于具有强大的对地观测能力,因而在灾害评估方面表现出了巨大的潜力。本文基于灾害风险评估理论,利用ASTER GDEM高程数据,NPP/VIIRS灯光数据和LANDSAT卫星影像3种遥感数据对台州市海啸脆弱性进行了评估。主要从暴露性,敏感性和恢复能力3个方面进行了研究:暴露性主要分析了离岸距离因子;敏感性除了考虑到高程、坡度和海岸形状等自然地理因子外,同时也兼顾了社会经济因子;恢复能力主要由土地利用进行分析。利用层次分析法(AHP)计算了敏感性四因子的权重值。最后将脆弱性分为高、较高、中等、较低和低5个等级。脆弱性分析结果显示,台州市沿海研究区域中,78.1%的区域属于低脆弱性,5.9%区域是稍微脆弱,5.4%属于中等脆弱,8.8%是稍高脆弱性,还有1.8%属于高脆弱性区域。脆弱性偏高的地区大多位于近岸6km内,高程和坡度较小的区域。该脆弱性分析方法可推广到全国其他县市区域的海啸风险评估工作中,为政府海啸防灾减灾工作提供科学参考。

从2011海啸演习看中国海啸危害

2011年11月,联合国教科文组织政府间海洋学委员会(IOC/UNESCO)发起了代号为"Exercise Pacific Wave 11"的跨国海啸演习,演习区域为整个太平洋海区。中国应邀参加了本次演习,演习在我国海域地震带上假设了两个震源,分别位于琉球海沟和马尼拉海沟。为了评估这两个潜在海啸对我国的影响,本文采用数值模拟的方式,对其进行了计算。计算结果表明:这两处震源所引发的海啸均能对我国造成灾害性影响,受影响严重的省市有江苏、上海、浙江、福建、广东和海南等;从传播时间图上看,若发生大海啸,海啸波将在5 h内,陆续影响沿海各省市;相比琉球海沟,马尼拉海沟震源产生的海啸会更快到达我国沿岸。

海洋数值模型常用地形数据概述

在海洋领域的研究工作中,经常使用数值模型进行计算,而数值模型的运行离不开地形水深数据。目前,地形水深数据的获取主要有两种途径,一是通过实地测量得到,这往往需要大量的资金投入;第二种途径是下载国内外各家研究机构公开的数据资料,但大多数海洋界研究者可能对各种类地形数据没有全面认识,不清楚数据的优缺点和处理方法。为方便各海洋研究者对地形水深数据的应用,文中简要介绍了几种常用的公开地形水深数据,对比分析了各种数据的优缺点,并介绍了两种数据应用前的处理方法,以期为海洋数值模式计算提供参考依据。

全球海啸灾害事件统计及预警系统简述

统计分析了全球历史海啸灾害数据,结合相关海啸研究成果,给出了全球海啸的分布特点及历史重大事件,并介绍了全球海啸预警系统、数值技术以及海啸监测等防灾情况。

汕头市海啸淹没范围的数值研究

文中以汕头市为例,利用"COMCOT"模型进行海啸数值计算。主要从局地海啸和区域海啸两个方面进行,共模拟6个海啸源点。从结果来看,海啸源点3引起的淹没范围最大,海啸淹没了汕头市东部的大片市区,最大淹没面积为17km2。

海啸地震震源机制解统计

为探索海啸地震发震时的规律,统计分析了1976-2010年的美国全球CMT地震矩心矩张量数据,并结合美国海洋与大气局的海啸灾害数据库,从海啸事件和较大海啸事件两个方面对震源机制解展开了对比统计分析,给出了海啸地震在震源方面的统计特征。

Focal mechanism solution statistics of seismic tsunami sources

In recent years, tsunami happens frequently in the world, which caused huge losses. In order to find objective features of tsunamigenic source, global CMT data from 1976 to 2010 and tsunami data from NOAA are analyzed statistically, tsunami is compared with bigger tsunamis. At last, some features of seismic tsunami sources are concluded.

2011年3月11日日本地震海啸越洋传播及对中国影响的数值分析

北京时间2011年3月11日13时46分(05∶46UTC)日本东北部近海(38.3°N,142.4°E)发生Mw9.0级特大地震,此次地震的强度为日本近1200a来最强.随后环太平洋的数十个国家和地区的验潮站和海啸监测浮标均监测到了强震引发的越洋海啸,海啸奔袭23h到达南美洲的智利沿岸;此次海啸除了对近场的日本东北部沿岸地区造成了巨大灾害,还对太平洋东岸的部分国家和地区造成了一定程度的影响.地震发生4h后海啸波到达我国台湾东部沿海,6～8h海啸波到达我国大陆东南沿海,受此影响我国发布了第一份海啸蓝色警报.本文利用海啸数值模型对此次地震海啸的产生、越洋传播过程进行了数值模拟,给出了海啸波能量在我国近海及泛太平洋区域分布特征;同时重点模拟分析了海啸波在日本及中国近海传播的波动特征,模拟结果与观测数据吻合良好.最后通过对数值模拟结果的分析,阐述了此次海啸对中国的影响,给出了潜在的日本地震海啸对中国的风险估计.

日本东北M_W9.0地震海啸在港池及邻近区域诱发的涡流危险性计算与评估分析

海啸造成的灾害与损失并非都与淹没有关,特别是港口中海啸诱导的强流会对船只及海事设施产生重要的影响及损害.由于海啸流观测数据稀缺及海啸诱导涡流机制的不确定性,过去60年海啸科学主要集中于对海啸波特征及淹没过程的研究与分析,海啸流模拟及验证工作开展较少,导致对海啸流基本特征及其造成灾害现象的曲解.开展海啸诱导的涡流研究及预警服务显得尤为重要及紧迫.考虑快速海啸预警需要,综合对比海啸诱导涡流的物理框架及模型方法,探索兼顾效率与计算精度的海啸流模拟方法是本文的核心工作及出发点.通过分析浅层湍流相干结构(TCS)产生的主要物理耗散机制,确定了考虑2D水平耗散机制的非线性浅水方程可用于海啸涡流的模拟分析.基于高精、高分辨率有限体积模型Geoclaw建立了三个精细化的港口海啸流模型,模型分辨率为5m.利用基于海啸浮标反演的海啸源模型作为初始条件,模拟分析了日本东北地震海啸在远场的海啸波流特征.海啸波流特征模拟结果与观测吻合较好,结果可信.对比发现:波驱动的自由表面流,小的位相或波幅误差就会导致大的流速误差,流的模拟和预报相对波幅来说更具挑战性.研究了海啸波流能量在港池中的分布特征,得到:港池入口及防波堤两端常被强流控制,具有极高的危险性;相对于波幅的空间变化,海啸流具有更强的空间敏感性;所建立的高分辨率海啸模型模拟再现了日本海啸在近场的涡旋结构,给出了与观测基本一致的涡流特征.最后,引入海啸流危险等级标准,分析了港口海啸流危险性等级分布、船只疏散的安全深度及回港的时间周期.针对港口、海湾同时考虑海啸波流特征的海啸预警与评估对于港口应急管理者科学决策具有重要意义.

广东省风暴潮时空分布特征及重点城市风暴潮风险研究

收集、整理、分析1949年以来广东省10个典型验潮站的近500站次台风风暴潮过程,开展了广东省台风风暴潮和超警戒风暴潮时空分布特征研究。结果表明:广东省台风风暴潮主要发生时间为7—9月,其中7月最多、9月次之,雷州半岛东岸无论发生次数还是强度都明显偏多、偏强,其次为阳江;风暴潮灾害则主要发生在7—10月,以7月最多;风暴潮灾害频发区依次为珠江口、雷州半岛东岸、阳江和汕头,风暴潮灾害严重区依次为汕头、阳江和雷州半岛东岸,阳江和雷州半岛东岸为风暴潮灾害频发区和严重区。选取受台风风暴潮影响频繁和严重的典型区域阳江市。利用业务化的台风风暴潮模式开展了不同等级台风影响下阳江市的最大风暴潮风险研究,中心最低气压为970hPa的台风在最有利路径下产生的风暴潮为185cm,约20a一遇,940hPa的台风产生的风暴潮为310cm,约为500a一遇。

2016年全球地震海啸监测预警与数值模拟研究

回顾了国家海洋环境预报中心(国家海洋局海啸预警中心)2016年全球地震海啸监测预警的总体状况,并基于震源生成模型和海啸传播数值模型的计算结果详细介绍了几次主要海啸事件及其影响特性。2016年全年国家海洋环境预报中心总共对全球6.5级(中国近海5.5级)以上海底地震响应了45次,发布海啸信息81期,没有发生对我国有明显影响的海啸。结合精细化的数值模拟结果和浮标监测数据,重点介绍了苏门达腊7.8级地震海啸、厄瓜多尔7.8级地震海啸、新西兰7.1级和7.8级地震海啸,以及所罗门7.8级地震海啸的波动特征和传播规律,模拟结果与实测海啸波符合较好。针对厄瓜多尔7.8级地震海啸事件,本文比较分析了均匀断层模型和多源有限断层模型对模拟结果的影响;针对新西兰7.1级地震海啸,探讨了色散效应对海啸波在大水深、远距离传播过程的影响规律。

福建中南部沿岸海域潮汐特征分析

利用2004、2007、2010年在福建中南部沿海长期验潮站和临时验潮站获取的实测逐时潮位资料,采用基于最小二乘原理的潮汐调和分析方法,分析了福建中南部沿岸海域18个验潮站的潮汐调和常数,并根据调和常数分析了沿岸海域潮汐特征.结果表明:福建中南部沿岸海域以向南传播的半日分潮为主,传播至浮头湾以南海域后衰减明显,对应平潭至浮头湾海域的潮汐性质为半日潮,古雷半岛以南海域为不规则半日潮混合潮;福建中南部沿岸海域自北部平潭向南至诏安,平均海平面升高约25 cm,潮差减小超过3 m,平均大潮差与平均小潮差之差也减小2 m左右,理论高潮位降低约1.5 m,而理论低潮位升高约2 m,潮时推迟约2 h.

福建省风暴潮时空分布特征分析

分析20世纪50年代以来福建省7个有代表性验潮站的近700站次台风风暴潮过程,利用建立的风暴潮评价指标,对福建省风暴潮的时空分布特征开展研究。结果表明：福建省风暴潮主要出现在7月至10月,其中以8月最多,9月次之;风暴潮灾害主要发生8月和9月,以9月居多。各级风暴潮中,增水为50~100 cm的风暴潮次数约占70%,沿海各区域中,风暴潮频发区和严重区为闽江口,风暴潮次数明显偏多、偏强;风暴潮灾害频发区为闽江口,风暴潮灾害严重区则依次为闽江口和宁德区域。1954-2008年间,风暴潮发生次数总体呈现上升趋势;风暴潮灾害呈较明显的上升趋势。

宁波台风风暴潮数值模拟与风险计算

基于已有潮位站的台风风暴潮历史资料,利用业务化台风风暴潮数值预报模式对影响宁波的5次较显著台风风暴潮过程进行模拟检验,分析表明模式能较好的模拟台风风暴潮过程,尤其是对最大过程增水的模拟。因此,以镇海潮位站为切入点,选用引发宁波最大风暴增水的5612号热带气旋(Wanda)的路径,平移后组合不同等级的热带气旋参数,构建出多组假想最优热带气旋进行宁波地区风暴潮风险的计算,得到从强热带风暴至超级台风共5类热带气旋登陆宁波时所可能引发的最大风暴增水,并使用皮尔逊Ⅲ型统计计算出对应的历史重现期,为宁波地区今后有效地防范各类热带气旋强度的风暴潮提供决策支持。

资料同化在渤黄海风暴潮重现期计算中的应用研究

基于渤黄海沿岸14个潮位站的历史潮位资料,同时刻同化利用WRF大气模式驱动风暴潮数值模型模拟得到沿岸2′格点的逐时风暴增水。通过烟台潮位站的同化试验以及与观测资料完整的塘沽和羊角沟潮位站进行重现期比较分析,表明最优插值法可以提高数值模拟法计算得到的重现期风暴潮位的准确度,至少是在潮位站附近同化后的重现期值是合理可信的,证实资料同化在渤黄海风暴潮重现期分析中具有良好的性能,可在大范围、高分辨率进行沿岸风暴潮重现期分析中予以采用。据此给出了渤黄海沿岸五十年一遇和百年一遇风暴潮的分析结果,以期为渤黄海沿岸今后的布局规划和堤防建设工作提供决策支持。

海啸灾害数值预报技术研究现状

海啸数值预报技术在海啸预警、防灾减灾工作及海啸物理机制研究工作中都具有举足轻重的作用,特别是在海啸预警及海啸防灾减灾工作中扮演着重要的角色。根据海啸产生及海啸波传播的特征,分别总结了海啸源产生数值模型、海啸传播和淹没模型的研究现状,重点介绍了当前主流地震海啸数值预报模型数值预报技术的发展、预警系统建设及应用现状。旨在为下一步高精度海啸数值预报模型的研究提供指导、为实时海啸预警系统研发提供理论参考。

精细化地震海啸波流实时预警系统研究与应用

基于Okada模型和非线性浅水波模型,结合高精度多层嵌套网格针对我国浙江沿海的温州和台州地区建立了越洋–近海–局部的精细化地震海啸波流实时预警系统,近岸的分辨率为900 m。该预警系统包括了并行化的数值计算模块,基于Python 2D绘图库的计算结果可视化处理模块,以及通过Python语言将所有经过数值计算的图形与动画产品集成在一个网页上的产品集成模块。一旦地震发生,该系统可根据地震的震源参数信息在10 min内完成数值计算、可视化处理,以及产品集成。选取2011年日本东北9.0级地震海啸结合实测数值对该系统进行模拟验证,进一步应用该系统模拟计算了日本南海海槽和琉球海沟潜在极端海啸的影响规律。结果表明,该预警系统可有效地提高地震海啸实时预警的时效性和准确度,为海啸的预警、减灾,以及辅助决策提供科学依据。

温州瓯江口浅滩地区越洋海啸影响评估计算

日本"3.11"地震海啸事件发生后,为了避免灾难重演,各滨海国家在加强海啸基础理论研究、改进海啸预警系统的同时,还应对沿海重大工程及重点保障目标进行地震海啸灾害风险排查及再评估工作;对在建的重大基础设施和社会经济功能区划应进行全面的地震海啸安全论证。在此背景下,该文首先概括总结了我国东南沿海的地震海啸风险及历史海啸事件时空分布,简要介绍了越洋海啸传播特征。海啸源选取基于潜在可能最大海啸,选取环太平洋地震带上的潜在地震海啸源,进行温州瓯江口地区越洋海啸影响评估计算。海啸数值计算模型采用美国康奈尔大学的COMCOT模型,利用该模型对2010年智利海啸、2011年日本海啸进行了近场、远场模拟验证,计算结果与观测数据吻合良好,模型可信。应用联合国教科文组织政府间海洋学委员会(UNESCO/IOC)太平洋海啸预警系统的海啸危险性等级标准,结合评估计算结果,对瓯江口浅滩地区海啸危险性进行等级划分,获得了该地区的海啸危险性初步评估结果。结果表明:在所选的10个潜在或历史海啸源产生的越洋海啸对研究区域的影响均小于100 cm,此规模的海啸不易对该地区造成灾害性影响。研究结果对于指导该地区的海啸灾害风险评估及风险排查具有一定的参考价值。

中国的海啸灾害危险性及海啸预警系统——解读2011年太平洋海啸演习

新世纪以来频发的海啸灾害引起了国际社会的广泛关注,各滨海国家不仅加大了在海啸预警建设和海啸灾害危险性、海啸基础理论研究方面的投入,更进一步加强了国际社会在应对海啸灾害方面交流与合作。为测试太平洋各国海啸预警系统的有效性以及政府职能部门的应急管理能力,切实提高各国区域和局地海啸的应对水平,促进国家和地区间海啸预警的交流与合作,联合国教科文组织政府间海洋学委员会(IOC/UNESCO)决定2011年11月9—10日,在整个太平洋地区举行一次代号为"Exercise Pacific Wave 11"的海啸演习。此次演习恰逢日本"3.11"大地震海啸发生后的8个月,通过本次演习对督促太平洋各国进一步检验本国的海啸预警系统、评估本国的海啸危险性均有着重要的意义。中国作为IOC和太平洋海啸预警系统的成员国,积极组织实施了我国历史上第一次涉及当地人员疏散的海啸演习。本文将在本次演习所涉及的海啸源评估、海啸数值计算的基础上,应用新的海啸灾害分级标准对我国沿海的海啸危险性和海啸预警系统进行重新评估分析,期望本文的研究将为今后的海啸预警及海啸灾害评估工作提供科学的决策依据标准。