渤、黄海天文潮—风暴潮相互作用及其对极值水位的贡献

基于Delft3D模型建立了中国渤、黄海风暴潮数值模型,选取1979—2020年影响该海域的93场风暴过程(包括台风、寒潮和温带气旋),模拟了所产生的风暴增水和风暴潮总水位。采用泊松—皮尔逊复合极值分布理论,推算了渤、黄海对应不同重现期的极值水位;通过数值试验,对天文潮—风暴潮非线性相互作用对极值水位的贡献进行了量化分析。研究结果表明,渤海的莱州湾、渤海湾,以及黄海的江华湾、西朝鲜湾风暴增水最大,其中江华湾北侧和渤海湾西南侧的百年一遇风暴增水可达4 m;天文潮—风暴潮非线性相互作用在潮差较大、水深较浅的河口、湾顶区域更为显著,与耦合模型结果相比,非线性作用使极值水位值偏小,天文潮、风暴潮增水的线性叠加可显著高估极值水位,高估的幅值可达0.5~0.8 m。考虑重现期极值水位是海岸灾害防护工程的关键设计参数之一,对海岸构筑物的安全和建造成本影响极大,应重视天文潮—风暴潮非线性相互作用对重现期水位的影响。

斗门“龙舟水”时空特征及与天文潮的相关分析

利用斗门区1967—2022年“龙舟水”降水资料,通过M-K检验、Morlet小波分析、克里格网格化等统计方法分析“龙舟水”的时空分布特征,并对其与天文潮的相关性进行了讨论,结果表明:(1)近56年斗门区“龙舟水”的变化趋势不明显,呈轻微减少的态势;但出现异常偏多年份的概率相对偏高,占比达16.1%。(2)近56年斗门区“龙舟水”的时间变化具有显著的年际和年代际变化特征,并具有1~5年的变化周期。(3)M-K检验和滑动t检验表明斗门“龙舟水”降水量在1967—2022年间并未发生突变。(4)在空间分布上,受山脉地形影响,雨量大值区主要集中在斗门区的西部至南部及东北部地区,呈西南-东北走向,与境内山脉地形走向基本一致。(5)“龙舟水”峰值年的出现时间与天文潮朔、望日时间高度重叠,其中望日对“龙舟水”降水的影响更大,相关系数达66.7%。

杭州湾天文潮长周期变化对涌潮的影响

基于长系列实测潮汐资料和调和分析方法,分析了涌潮起潮点下游杭州湾实测潮汐和天文潮长周期变化,进而分析了天文潮变化对钱塘江涌潮的影响。结果表明:乍浦站实测潮汐每年八月初三和八月十八同日同潮实测潮差、潮到时间和涨潮历时变化幅度很大,最大变幅分别为1.95 m、102 min和122 min;乍浦站天文潮每年八月初三和八月十八同日同潮潮差、潮到时间和涨潮历时最大变幅分别为1.52 m、93 min和46 min。天文潮变化对涌潮影响很大,盐官站同日同潮涌潮高度最大相差1.12 m,涌潮到达时间最大相差93 min,涌潮流速最大相差2.05 m/s,涌潮陡度最大相差18.1%。

水位改正的天文潮时差方法

针对传统时差法水位改正按距离内插计算的潮时差可能与实际情况存在较大差异,进而影响水位改正效果的问题,提出利用天文潮直接计算站间潮时差实施水位改正的方法,研究了我国沿海部分验潮站天文潮与实测水位之间潮时系统的差异与变化性质,并分析了不同分潮选择下确定的天文潮对站间潮时差计算值的影响量级。利用黄海沿岸与北部湾的验潮站设计了天文潮时差水位改正试验,比较了传统时差法与天文潮时差方法的效果。试验和分析表明,利用天文潮计算潮时差比传统时差法更接近实测潮时差,且8分潮水位改正结果的中误差控制在5 cm以内,比传统时差法的水位改正精度提高了近一倍,实现了对传统方法的改进,证明了利用天文潮进行时差法水位改正的可行性。

杭州湾湾内天文潮与风暴潮耦合模式建立与应用

基于河口海岸水动力二维数值计算模拟,建立风暴潮与天文潮耦合作用的数值模型,通过多次台风引起的增水和综合潮位的模拟验证,证实该模型可适用于杭州湾海域,能够准确模拟强潮海湾内风暴潮和综合潮波的传播.应用该模型计算了秦山核电厂处可能最大热带气旋引起的增水,结果表明,过程最大增水随遭遇的天文潮位降低而增大,增幅可达85%,综合高潮位则随遭遇的潮位降低而下降;在平均海平面条件下最大增水比高潮位增水约大50%,也大于我国登陆最强的超强台风引起的增水.分析指出在强潮海区,基准洪水位组合中的可能最大风暴潮增水取发生在高潮位时的最大增水较合理.

风暴潮与天文潮非线性相互作用的理论分析

对一维狭长半封闭水域中的风暴潮与天文潮非线性相互作用问题进行了研究,并用摄动方法求出了纯风暴潮增水ζS、天文潮增水ζT及风暴潮与天文潮非线性相互作用形成的增水ζST的一阶近似解析表达式.通过三者表达式的分析,直观地讨论了浅水效应、非线性效应在风暴潮与天文潮非线性相互作用中的影响.结果表明,浅水效应对增水水位起主要作用,非线性效应对增水的作用取决于波幅与水深比值的量阶.

黄海风暴潮和天文潮非线性耦合作用的数值研究

本文以4个主要分潮之和为开边界输入条件,对黄海天文潮及8114、7708、7303号台风潮与天文潮耦合作用进行数值模拟,计算结果与实测值基本相符,又通过模拟的流场和水位的变化,分析了不同风暴条件下,天文潮与风暴潮及其流场耦合作用的时空变化规律,从水位场流场整体上研究其相互关系及其动力机制。讨论了几种主要动力因素在非线性耦合作用中的作用,取得了一些有益的结果。

天文潮分析及预报实用系统

较为详实地介绍了天文潮分析及预报实用系统开发的总体设计、自动分潮优化潮汐调和分析及预报的原理、系统的详细设计、系统的开发工具以及系统的特点等方面的内容．系统的运行情况表明，该系统具有运算速度快、精度高、可操作性强等特点，且该实用系统的开发对专业性很强的科研成果向实用性方向转换具有一定的实际意义．

天文潮汐与地震

从三个方面综述了天文潮汐与地震关系的研究，内容包括，日、月、地球的相对位置与地震；天文潮汐的周期、相位与地震；天文潮汐应力与地震。日、月、地球的相对位置与地震和天文潮汐周期与地震的研究均属于从体积力的角度考虑问题，主要是从宏观角度揭示地震发生时的日月位置分布有何规律性，揭示地震发生时间丛集在潮汐周期变化过程中的相位或时段以及地震活动的潮汐周期。天文潮汐应力与地震的研究从引潮力在地球内部震源处产生的潮汐应力角度出发，着重研究不同类型性质的发震断层与潮汐应力触发的关系，从物理意义上讲，该研究较深层次地切入了问题的实质。分析了采用某些方法和样本研究结果不一致性的原因，并提出了进一步研究的方向。

上海沿岸天文潮与风暴潮非线性相互作用的数值研究

运用二维非线性风暴潮、天文潮和联合水位模型对8次不同路径的热带气旋引起的上海地区天文潮与风暴潮的非线性相互作用进行了数值研究，讨论了由天文潮与风暴潮非线性相互作用引起的增水特征，分析了控制方程中各非线性项对天文潮与风暴潮非线性相互作用引起的水位变化的贡献。研究表明，考虑天文潮与风暴潮的非线性相互作用后，使风暴潮和水位的数值模拟结果得到了改善，非线性底摩擦在控制天文潮和风暴潮非线性相互作用中起着重要的作用，而非线性浅水项和动量对流输送对两潮的非线性相互作用也不可忽视。

基于潮汐表数据同化的天文潮数值预报模型及其模拟预报效果

潮汐表是利用长期潮汐观测结果经调和分析实现的主要港湾潮汐预报结果,具有较高的预报精度,而通常的天文潮数值预报目前还难以达到潮汐表的预报精度.本研究在建立常规天文潮数值预报模型的基础上,建立了基于潮汐表数据同化的天文潮数值预报模型,并分别采用这2种模型预报福建沿岸海域的天文潮.其结果表明同化模型的预报结果无论是在潮时还是在潮高均明显优于常规模型;同化模型能显著地改善所研究的沿岸海域90个水位点中至少45个水位点的潮汐预报结果,而其他水位点的预报结果也有不同程度地改善.

浅海风暴潮和天文潮相互作用中非线性效应的数值诊断分析

本文讨论了天文潮主要分潮Ｍ_２、Ｓ_２、Ｋ_１、Ｏ_１对风暴潮和天文潮相互作用所引起的非线性效应水位的影响以及各种非线性项所作贡献．在天文潮和风暴潮都大的海域，天文潮分潮的影响是显著的；非线性项中以浅水效应项、风－水位效应项、底摩擦项对浅海风暴潮和天文潮相互作用中非线性效应水位的贡献比较明显，而平流项、气压梯度项的作用甚微．从数值研究的角度给出了一些新的结论和定量地证明一些已有的重要结论．

渤海风暴潮与天文潮耦合作用的数值模拟

本文以4个主要分潮之和为开边界的输入条件,对渤海几类主要天气形势引起的风暴潮与天文潮之耦合作用进行了数值模拟,其计算结果与实测值基本相符.从流的变化与增水的关系上分析耦合作用的规律.结论是:当增水处在当地天文潮的低潮至涨潮时期,耦合作用导致流的向岸分量加强,使增水值加大;反之,增水减小.使增水过程中呈现潮周期波动.风暴潮愈强,潮差愈大,则耦合作用愈大.根据其规律,可对预报的风暴潮进行订正.

基于有限元法的福建沿岸天文潮-风暴潮耦合预报模式研究

采用有限元法建立了一个适用于福建沿岸的天文潮-风暴潮耦合预报模式(FETSCM),模式采用三角网格,在福建沿岸平均网格分辨率为1 km,最高500 m.利用福建沿岸6个潮位站的实测资料对模型进行了验证,天文潮模拟结果与实测吻合良好,5个站位平均绝对误差为22 cm;31场历史台风期间6个站位风暴潮后报模拟误差为24 cm;天文潮-风暴潮耦合总水位的平均极值误差为20 cm,表明该耦合预报模式对福建沿岸的台风灾害预警有较好实用价值.

长江口以外海域风暴潮与天文潮的非线性相互作用

一个二维数值模式被用于研究长江口以外海域的风暴潮与天文潮的非线性相互作用。用这个模式模拟了 1981年 8114号台风与天文潮共同作用下所引起的风暴潮增水。 8114号台风是近 2 0年中最重要的台风之一。该台风登陆点附近有吴淞验潮站 ,这里有完整的风暴潮水位记录。计算结果与该站实测值符合较好 ,说明模拟是成功的。此外 。

杭州湾内风暴潮与天文潮的耦合效应

研究杭州湾内风暴潮和天文潮之间的相互复杂作用对于准确预报风暴潮增水有着重要的意义.本文采用ADCIRC垂向积分水动力数学模式和藤田台风模型,计算风暴潮与天文潮耦合作用下的潮位过程,并与简单线性叠加的结果进行比较,探讨理想条件下天文潮与风暴潮的非线性作用特征.同时对杭州湾地区的天文潮以及9711号典型台风过程引起的风暴潮进行计算,分析该地区天文潮和风暴潮之间的非线性作用特征及影响因素.结果均表明,天文潮影响下的风暴潮增水过程存在与天文潮相同周期性波动成分;和耦合计算相比,简单叠加得到的水位有高估高潮位、低估低潮位的趋势.

天文潮与海啸耦合数学模型研究——以东中国海温州湾为例

在COMCOT海啸数学模型中加入潮汐边界条件,建立了东中国海天文潮与海啸耦合数学模型。在琉球海沟内侧设计震级为7.6级的海底地震,根据地震板块的错动方向不同,设计正波先行与负波先行两种海啸波,通过调整海啸波发生时间,使海啸波波峰遭遇温州湾天文高潮位。将天文潮与海啸耦合模型计算结果与线性叠加计算结果进行比较,结果表明:无论正波先行还是负波先行,天文潮与海啸耦合计算相比线性叠加的结果,海啸波的到达时间均有所提前;而从海啸波波高来看,线性叠加的计算结果则比耦合计算结果偏高。

北黄海天文潮与风暴潮耦合水位的数值预报方法

本文在北黄海潮汐、天文潮与风暴潮耦合作用数值研究的基础上,建立了该区天文潮与风暴潮耦合作用下水位的数值预报方法,并取得了计算值与实测值较吻合的结果。

Delft3D在天文潮与风暴潮耦合数值模拟中的应用

本文应用Delft-3D水动力学计算软件,以长江口地区为例建立的台风风暴潮、天文潮耦合数值预报模型,对台风风暴潮、天文潮两潮耦合预报模式进行探研和分析。该模式不同于以往的单纯台风增水模型与天文潮叠加的风暴潮模式,而是在计算中直接对天文潮和台风风暴潮进行两潮耦合,有效地消除了近岸地区潮波与增水之间叠加的非线性影响。通过模拟台风8114和7708过境对长江口的影响,并与实测数据比较,预报结果和实测水位过程的对比说明,台风风暴潮耦合数值预报模式对增水和高潮的过程预报是准确的,两者在高水位时同步且相差甚微。

风暴潮与天文潮非线性相互作用结果及有关问题的分析

分析了风暴潮与天文潮非线性相互作用的结果,给出了增、减水的解析表达式,指出了潮汐预报精度在增、减水分离中的重要性,提出了提高潮汐分析预报精度的方法.