江苏沿海风暴潮数值预报模式研究

摘要

风暴潮是由于大气强烈扰动，引起海平面异常升高或海平面异常下降的现象。风暴潮灾害是我国面临的主要海洋灾害之一，几乎遍及中国沿海。登陆我国的台风和强温带天气过程往往造成风暴潮灾害，其成灾频率高、致灾强度大，造成的人员和经济损失惨重，目前已列入我国的巨灾种类。开展风暴潮灾害风险评估，完成风险区划，既能增强国家和地方政府风暴潮灾害的防御能力，又可以有效的降低风暴潮灾害风险，减少灾害造成的人员伤亡和财产损失，为沿海地区经济发展布局等提供科学依据。因此基于实况资料以及数值模式模拟对于风暴潮的分析具有十分重要的意义。 风暴潮的预报在海洋预报业务中地位十分重要。风暴潮的预报主要分为经验统计预报和数值模拟预报两种方法。经验统计的方法主要采用回归分析和统计相关来建立指标站的风和气压与特定港口风暴潮位之间的经验预报方程或相关图表。此方法局限性较大，只能在少数有多年资料积累的特定港口应用。而风暴潮的数值模拟方法则克服了以上缺点。因此在实际业务中，预报员一般采用经验预报与数值预报相结合的方法，开展风暴潮预报业务。 本文选择的研究区域是江苏沿海地区，重点研究区域是江苏省南通沿海岸段以及连云港岸段。首先基于ADCIRC海洋模式建立一个覆盖东中国海的水动力数值模式，在江苏省沿海岸段加密。通过对历史台风案列进行风暴潮模拟，并与实测资料的结果进行验证对比，对比结果显示模拟计算数值与实测数据资料比较接近，误差在可允许范围之内，得出了ADCIRC风暴潮模式可用于江苏沿海地区的增水研究。 为了研究台风特征参数对于风暴增水的影响机制，文章中进行了一系列单变量敏感性实验。本文主要选取了台风中心气压、最大风速半径、台风中心移速以及台风移动路径4个变量进行敏感性实验，并设置了三条不同的台风路径(N1为靠近吕四北向路径，N2为远离吕四北向路径，NW为西北向路径)。结果表明：当台风其他特征参数保持不变情况下，台风中心气压值越低，增水值越大，增水极值也越高；中心气压与增水极值呈一定的线性关系。对于N1移向的台风，台风中心气压平均每下降30hPa，增水升高1.5838m；对于N2移向的台风，台风中心气压平均每下降30hPa，增水升高1.8824m；对于NW移向的台风，台风中心气压平均每下降30hPa时，增水极值平均升高2.1037m。在台风移动速度、台风中心气压均相同情形下，台风最大风速半径越大，增水极值发生的时刻也越早。最大风速半径与增水极值整体上呈现出正相关关系，最大风速半径越大，增水极值也越大，随着最大风速半径的不断增大，增水极值的升高趋势也会变缓，当最大风速半径增大到某个数值时，增水极值不在增大，而会下降。对于N1移向的台风，当最大风速半径增大为40km时，增水极值也达到最大，当最大风速半径大与40km时，增水极值开始下降；对于N2移向的台风，当最大风速半径为60km时，增水极值也达到最大，最大风速半径超过60km时，增水极值开始下降；对于 NW移向的台风，随着选取的四个最大风速半径的不断增大，增水极值也在一直增大，不过最大风速半径为80km时的增水极值梯度明显变小。当台风中心气压、台风最大风速半径保持不变情况下，台风的移速越大，增水极值出现时刻越早，不过当台风移速过大时，并不有利于增水。风应力对于水体的作用并不是瞬时完成的，它需要一定的时间积累，台风中心移动速度越大，则风应力作用在水体上的时间越短，水位的变化过程也越短。从N2移动方向的台风增水曲线可以得知，移动速度越大，增水极值越小，反之，则越大。在所选取的三条路径中，NW移向的台风所导致的风暴增水整体上最高，增水极值最大，而N1移向的台风所导致的风暴增水最低，增水极值最小。说明在这三条路径中，NW移向的台风最有利于江苏沿海地区的增水。

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1.引 言

1.1背景介绍

1.2风暴潮简介

1.3风暴潮研究状况

1.4本文主要研究意义及内容

2.江苏省沿海区域概况

2.1自然环境概况

2.2社会经济概况

2.3风暴潮概况

3.风暴潮模式建立及验证

3.1 ADCIRC模式介绍

3.2风场模型介绍

3.3风暴潮模式建立

4.风暴潮历史案例模拟及验证

4.1历史案例挑选

4.2风暴潮模拟及验证

5.各台风特征参数对于风暴增水的影响

5.1台风中心气压影响机制

5.2最大风速半径影响机制

5.3台风中心移动速度影响机制

5.4台风移动路径对气压影响机制

结论与展望

1、本文结论

2、本文展望

参考文献

致谢

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