山东沿海台风暴潮数值模拟与统计分析

摘要

风暴潮是来自海上的一种巨大的自然界的灾害现象，指由于强烈的大气扰动一如热带气旋、温带气旋、暴发性气旋等天气系统所伴随的强风和气压骤变所导致的海平面异常升高的现象。它若和通常的天文潮，特别是天文大潮、高潮阶段叠加，往往会使其影响所及的海域水位暴涨、浪毁坡堤，乃至海水浸溢内陆，酿成巨灾。
　　山东省海岸线全长3024.4km，约占全国海岸线总长的1/6，台风引起的风暴潮对山东半岛南岸及东岸带来了巨大的威胁。在风暴潮的灾害因子中，风暴潮增水的危害列在第一位。所以，本文探讨了台风暴潮对山东沿海的影响，采用数值模拟和统计分析相结合的方法进行研究。
　　首先利用数值方法进行后报，然后利用经验统计方法对模拟结果进行统计分析。数值方法是通过数值天气预报模式给出风暴潮计算所需要的海上风场和气压场，也就是做出大气强迫力的预报。然后根据海上风场和气压场，在适当的边界条件和初始条件下，求解风暴潮动力学基本方程组，求得风暴潮位和潮流的时空分布，即沿岸的风暴增水分布和特定地点风暴增水的时间变化过程曲线。藤田台风模型在台风内外域都能够较好的模拟台风气压场分布，并且在计算精度和效率上都更为符合预报和现报的要求。因此本文选取藤田台风模型进行风场和气压场计算，台风资料源自台风年鉴。天文潮模型中，K1、M2两个主要分潮的振幅和迟角的均方根分别为2cm、3cm和5°、3°。风暴潮模型中，增水极值平均绝对误差为11.9cm，达到了风暴潮模拟中所要求的一般标准。增水极值时间差基本在1h到3h内，平均值为2.5h，达到了模拟后报的总体水平。
　　利用Poisson-Gumbel复合分布统计分析计算区域内增水重现值。山东沿海百年一遇台风诱发的风暴增水东营及海阳较大，分别为373.0cm和337.5cm，青岛沙子口为186.1cm。

目录

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摘要

1 绪论

1．1 风暴潮概念及分类

1．1．1 风暴潮定义

1．1．2 风暴潮分类

1．2 风暴潮灾害研究状况

1．2．1 中国风暴潮灾害

1．2．2 国外风暴潮灾害的研究现状

1．2．3 国内风暴潮灾害的研究现状

1．3 山东沿海风暴潮概况

1．3．1 山东自然地理及沿海概况

1．3．2 山东省风暴潮灾害

1．4 本文研究内容及意义

1．5 本章小结

2 台风暴潮数值模型

2．1 台风场模型

2．1．1 藤田台风模型

2．1．2 其他台风模型

2．1．3 台风要素插值方法

2．2 风暴潮模式

2．2．1 ADCIRC模式介绍

2．2．2 模式设置

2．3 本章小结

3 数值模型实验及结果分析

3．1 天文潮模型验证

3．2 风暴潮模型验证

3．2．1 风暴潮非线性效应及误差分析方法

3．2．2 8509号台风暴潮

3．2．3 9216号台风暴潮

3．2．4 9711号台风暴潮

3．3 本章小结

4 台风暴潮增水极值分析

4．1 Poisson-Gumbel分布

4．2 增水极值统计分析

4．2．1 增水极值分布分析

4．2．2 增水重现值推算

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 研究展望

参考文献

附录

致谢

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