滨海新区温带风暴潮灾害风险评估研究

建立了一套基于非结构三角网、适用于滨海新区的高分辨率风暴潮漫滩数值模式,在陆地区域分辨率达到50～80m,对两次典型的温带风暴潮进行模拟得到满意结果。计算了塘沽站19a平均天文高潮值并根据对历史天气过程的分析,选取制定了4个强度的天气系统,而后模拟得到不同强度下滨海新区的温带风暴潮最大淹没范围。综合考虑风暴潮淹没风险与承灾体脆弱性制作出滨海新区温带风暴潮灾害风险图。结果表明:大部分地区都存在风暴潮灾害风险,沿海地区风险大于内陆,其中天津新港、临港工业区、海河北岸地区、大港地区南部的灾害风险最大。

闽江感潮河段潮汐-洪水相互作用数值模拟

本文分析了闽江感潮河段洪水、潮汐特征,利用高精度GIS数据建立了基于非结构三角网的高分辨率洪-潮耦合模型,在闽江口重点区域的网格分辨率达到50-100m。选取竹岐断面作为径流边界并基于＂2006.6.6＂洪水过程设计了3组数值实验,模拟结果表明：相比于只考虑洪水或者潮汐,在耦合洪水和潮汐后,各代表站的模拟值与实测值更为吻合;在30年一遇洪水的作用下,闽江感潮河段各断面的原有潮汐特征都不同程度地被洪水信号所影响,其中,文山里和解放大桥站表现出明显的洪水特征,而峡南、白岩潭和琯头站则表现出洪、潮混合特征;从峡南到琯头对应河段在高潮时段流速减小而低潮时段则流速增大,说明该河段存在很明显的洪-潮相互作用。

四象限非对称风场对风暴潮的改进研究

分析了Holland模型风场和四象限非对称模型风场的差异和适用性,基于ADCIRC模型建立了适合华南沿海的高分辨率风暴潮模式,将上述两种模型风场作为强迫场分别模拟1117号台风"纳沙"风暴潮过程,结果表明:在珠江口、琼州海峡岸段的风暴潮模拟有了较大的改进,究其原因是四象限模型相比Holland模型更灵活、能够更好刻画"纳沙"台风非对称风场结构,说明该风场模型可用于改进风暴潮数值模拟。

1409号和1415号台风风暴潮预报的数值研究

分析了1409"威马逊"和1415"海鸥"台风特点及风暴潮、潮位情况。给定较准确的台风特征参数并利用ADCIRC模式对两次台风风暴潮进行数值模拟,各站模拟与实测吻合良好,选取海南岛北部铺前湾作为重点岸段,利用秀英站的风暴潮模拟及北港岛灾后调查推断铺前湾口(P1)、湾顶(P2)输出点的风暴潮模拟值可信度高。对于环流范围较小的超强台风1409"威马逊",P1和P2的模拟最大增水明显高于秀英站,而P2又明显高于P1;对于环流范围较大的台风1415"海鸥",P1、P2的模拟最大增水与秀英站无显著差别。因此,台风特征的预报判断将是风暴潮预报的重要因素。

渤海典型温带风暴潮数值模拟及改进实验

分析了2010年渤海两次典型温带风暴潮过程及规律,发现沿岸的最大增水基本由北沿渤海西岸向南传播且各站出现最大增水时间有较稳定的滞后,利用一套基于非结构网格的高分辨率风暴潮模式(ADCirc)和NMEFC温带风暴潮模式(CES)分别对"20101212"强温带风暴潮过程进行数值模拟,对比分析其结果的优劣后提出基于测站风场数据合成的改进实验,改进后的模拟结果在增水趋势、峰值和峰值时间均有明显的改进,说明该方法在优化局部站增水方面具有一定的应用性。

渤海风暴减水特征及其对深水航路影响的数值模拟

利用环渤海9个沿岸站近10a潮位资料分析渤海海域的风暴减水特征,结果表明:渤海年均出现50cm和100cm风暴减水分别超过30d和6d,每年的9月至翌年4月份风暴减水最为频繁;建立了一套精细化天文潮-风暴潮耦合模型用于渤海深水航路的潮位预报,各站天文潮模拟验证的平均均方根误差为18.5cm,由此计算得到航路代表点的潮汐特征值并作潮汐预报;后报模拟了近10a重大风暴减水过程,模拟与实测吻合较好,说明该耦合模型可为该航路的潮位预报提供有益参考。

台州沿海地区台风风暴潮淹没风险分析

台州市是我国遭受台风风暴潮灾害最为严重的地区之一,对台州地区进行风暴潮淹没风险分析对于该区域的海洋防灾减灾工作有着十分重要的意义。找出对整个评估区域各控制点均能产生较大增水的台风路径作为淹没风险分析的基础路径,同时为保守起见,保证每次台风过程的最大增水均叠加在当地天文高潮上,根据台风强度不同分为6个等级对应风暴潮的不同强度,评估分析六个不同等级的台风风暴潮叠加到台州当地天文高潮所产生的风暴潮灾害。评估中还充分考虑了实际一维海堤等对评估结果的影响,评估结果更加合理。从分析的结果来看,由于台州市区高程普遍偏低,一旦出现海水漫堤的情况,将会在评估区域内造成大面积的淹没,受灾程度视淹没深度和范围不同而不同。

温州近岸围堤对风暴潮漫滩影响的数值研究

利用一套基于非结构网格且能计算海水漫堤溢流的超高分辨率风暴潮漫滩数值模式模拟由9417号台风特大风暴潮引起的漫滩,结果与实测吻合良好。此外,选取超强台风强度并以9417台风路径为南路径,往北每间隔30km为中路径和北路径设计了3条台风路径,进行了一系列数值模拟得出:近岸围堤加大了风暴潮、漫滩淹没对温州的威胁,而且由南路径引起的漫滩深度和中路径引起的漫滩面积影响最大。究其原因,近岸围堤对外海风暴潮在温州近海及瓯江口传播的阻隔和分流作用,两者综合变相加大了风暴潮往瓯江口北侧海域、瓯江北口、瓯江中上游的输送量。

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。

覆盖中国沿海地区的精细化台风风暴潮模型的研究及适用

精细化风暴潮预报是目前风暴潮预报重点发展方向之一,本文首次建立起了一个覆盖整个中国沿海地区的精细化台风风暴潮数值模型,克服了以往分区域数值模型的不足,该模型在中国沿海地区的分辨率达到300m左右。模型采用了并行计算,并对2012年和2013年灾害性台风风暴潮过程进行了数值检验,计算精度和计算所用时间都能够满足业务化运行的要求。本文同时还根据中国气象局、美国国家气象局等5家主要台风预报机构给出的24h台风预报,对2013年度灾害性台风风暴潮过程进行了24h数值预报检验,检验结果表明:根据中国气象局台风登陆前24h预报可以得到更准确的风暴潮预报结果,其预报结果优于其他各家预报结果。该结论可以为今后的台风风暴潮预报中台风路径的选取提供重要的参考。

“20110901”温带风暴潮过程天气形势分析及数值预报研究

对2011年9月1日在渤海发生的一次较强温带风暴潮过程的成因及发展情况进行了深入的研究,并对此次温带风暴潮的预报情况进行了较为详细的数值研究分析和总结。从数值预报的结果来看,两套温带风暴潮数值预报模式都表现出较好的预报能力,特别是对于此类移动速度较为稳定的温带系统,预报时效可以延长到24 h左右。通过总结近10年来我国渤海典型温带风暴潮过程的致灾特点发现:冷空气和低压配合对渤海特别是渤海湾产生的温带风暴潮灾害性影响不容小觑,夏半年时更要注意中尺度对流天气叠加在气旋天气系统上对灾害的放大作用。

夏季黄海中北部孤立气旋对渤海风暴潮影响模拟研究

应用经验风场模型刻画夏季黄海中北部孤立气旋的风场,利用数值模拟开展孤立气旋强度和移动路径对渤海内风暴潮的定量影响研究。结果表明:受黄海中北部孤立气旋的影响,渤海中3个海湾的最大风暴潮分别发生在各湾顶附近的葫芦岛站、黄骅站和潍坊站,渤海海峡内最大风暴潮对气旋路径的敏感性较小。渤海沿岸潜在最大风暴潮与黄海中北部孤立气旋强度存在幂指数相关关系S=V_(m)^(2.391)。初步分析得出造成渤海内海湾和海峡较大风暴潮的孤立气旋的移动关键区域分别为威海市东南附近海域、烟台市东部及威海市北部沿海海域、烟台市东部沿海海域、青岛市东部—威海市南部沿海海域。

福建沿海浪潮耦合漫堤风险评估:以台风天兔为例

漫堤是天文潮、风暴潮与海浪等物理要素作用于海堤后海水翻越海堤的物理过程。本文利用天文潮-风暴潮-台风浪耦合模式(ADCIRC+SWAN)、基于非结构三角形网格和高分辨率地理数据(海堤位置和高程、岸线和水深等)构建福建沿海精细化漫堤风险等级评估系统。该系统在近岸网格分辨率最高达50m,可精确刻画福建沿海复杂地形。利用模拟的水位与海浪参数,采用波浪爬高公式计算得到各海堤堤前波浪爬高。按照总水位与波浪爬高之和与海堤高程的对比,将漫堤风险分为五个等级。对2013年的超强台风天兔过程进行后报检验。结果显示,该系统计算的漫堤情况与灾后调查的漫堤实况基本一致,结果准确,说明本研究中采用的漫堤风险评估标准和方法是可行的。在此基础上,设计了4种不同的台风强度等级,对福建沿海206条海堤进行了漫堤风险等级评估,探究台风强度对漫堤风险的影响。结果表明:波浪爬高对漫堤风险的影响高于单纯的风暴潮增水;风暴潮增水随台风强度的增强增量较小,对于漫堤的风险影响较小;福建沿海波浪爬高普遍较高,随着台风强度的增强,波浪爬高会显著增加漫堤的风险等级,且应重视台风浪对海堤造成的冲击所导致的溃堤灾害。本研究可为沿海防灾减灾提供科学依据。

“天鸽”台风风暴潮预报及数值研究

介绍1713号"天鸽"台风风暴潮过程,并利用不同数值模型对整个台风风暴潮过程进行了后报检验,从风速和风暴潮实况角度发现中央气象台给出的台风强度弱于实况,并依据风暴潮实况分析出了"天鸽"台风可能的最大强度,指出"天鸽"登陆前后强度很可能已经达到超强台风级别,对于此类我国近海突变型台风风暴潮过程需要引起风暴潮预报工作者的高度关注。

气旋引发渤海异常增水特征研究

分析了渤海两次由不同强度气旋引发的异常增水过程,分析结果表明:当气旋强度强,影响时间长,则存在若干周期的异常震荡增水,位于湾底的潮位站各周期最大增水呈现"跳绳"形态;反之则可能在一个周期内,异常增水波便消散。建立渤海异常增水模型,推导增水波传播速度,即为开尔文波的形式。两次过程增水理论与实际传播时间平均误差为1.0 h和0.75 h,说明渤海异常增水波传播符合开尔文波特征。根据气旋强度和辽东湾各站的风暴潮情况,按照各站间的理论传播时间特征可以有效解决和提高此类风暴潮过程的漏报错报情况。

1909号台风“利奇马”引发渤海湾风暴潮特征及无人机灾害调查

在分析台风“利奇马”在渤海湾引发的风暴潮特征后认为:台风“利奇马”在进入山东半岛后路径出现的明显西折并长时间徘徊少动导致渤海湾持续8级以上东北风,是引发重大风暴潮灾害的原因。为了定量描述沿岸灾害,开展了东营市新户镇沿岸无人机灾害调查航拍,基于高分辨率影像对比分析统计,航拍区域内74%的沿岸海堤和16%的养殖鱼塘损毁严重。

台风“妮妲”风暴潮与近岸浪的数值模拟与预报

利用一套基于非结构网格的高分辨率风暴潮-近岸浪耦合模型(ADCIRC-SWAN),选取2016年第4号热带气旋"Nida"开展针对珠江口风暴潮、近岸浪的数值模拟与预报。结果表明:选取的模型能够较好的模拟风暴潮与近岸浪,模拟结果与实况较为吻合。24 h预报、12 h预报最大增水平均相对误差为72.42%和38.54%;24 h、12 h预报最大有效波高平均相对误差为34.55%和16.3%。可以看出由于台风预报路径与实况不同,导致风暴潮和近岸浪预报与实况有较大差异,且近岸浪误差明显小于风暴潮。表明与海浪相比,风暴潮预报与台风移动路径相关性更高,在风暴潮预报中值得密切关注。

关于发展我国风力发电问题的思考

阐述风电的优势。指出我国虽有丰富的风能资源 ,但发展现状存在着问题。

基于ECMWF细网格风场的台风“烟花”与飓风“艾达”风暴潮数值预报检验与分析

基于已调试验证的全球风暴潮数值预报模型,采用ECMWF细网格预报风场对2106号台风“烟花”和Al2109号飓风“艾达”开展风暴潮数值预报检验和分析。结果表明:台风“烟花”48 h和24 h台风预报路径、强度与实测相近,各潮位站48 h和24 h预报平均绝对误差分别为0.49 m和0.22 m,平均相对误差分别为30.17%和12.56%;飓风“艾达”48 h和24 h台风预报路径较实况偏西,预报强度低于实测,各潮位站48 h和24 h预报平均绝对误差分别为1.14 m和0.49 m,平均相对误差分别为61.29%和25.17%。分析风暴潮数值预报误差的原因发现:ECMWF细网格风场对风圈庞大且强度变化较慢的大型台风“烟花”的预报准确度高,而对短时间强度爆发型飓风“艾达”的预报准确度稍显不足,导致台风“烟花”风暴潮预报的误差明显小于飓风“艾达”。ECMWF细网格风场可以成为驱动风暴潮数值预报的有益补充,建立模型风场与ECMWF细网格风场的融合风场将会进一步提升风暴潮预报精度。

苍南县霞关渔港岸线防台等级评估

基于最新岸线水深数据,建立了霞关海域浪-潮-流耦合模型,模型经12次台风过程验证,模拟与实测较为一致。从6个影响苍南较严重的台风中,经比选确定1323号台风“菲特”为极限台风。基于极限台风,以22.5 km为单位平移形成18条路径,分10个强度等级,以极限台风风场驱动耦合模型计算了霞关渔港的风暴潮和海浪场,分析地形、风向和海流因素对渔港海域潮位和波高分布的影响。结合实测岸线高程,以最高潮位和波高组合估算各级台风下的漫堤情况,分段对渔港岸线防台等级进行评估,按照就低不就高的原则,确定霞关渔港岸线防台等级为11级。