中国风暴潮灾害研究综述

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! 研究现状
水利发展研究 第!卷
!""! 年第 #! 期
黄金池 !中国风暴潮灾害研究综述
明显增多， 由于全球气候趋暖造成海平面持续上升， 风 暴潮发生的频度和强度有明显增加的趋势!对于第二个 问题是不言而喻的，沿海经济是我国国民经济的重要 组成部分， 虽然随着国家西部开发战略的实施， 内陆经 济的比重有所加大，但沿海经济的发展水平和速度在 今后一个时期仍然占国民经济总量很大的比重 ! 显而 易见，同样的灾害事件对经济发达地区所造成的影响 也随之加大 ! 关于第三个方面， 已有的资料表明， 近些 年来， 风暴潮成灾损失的增加速度明显加快， 防治风暴 潮灾害的工程和非工程措施与经济发展速度不相称! 《 中国海平面公报》 发布的数据表明： 我国沿海海 平面近 "# 年来呈上升趋势， 平均以每年 $!#%&!# ’’ 的 上升速率有所加快， 每年 速率上升； 特别是近 & 年来， 达 (!" ’’! (##$ 年， 我国沿海海平面比常年平均海平 面升高了 "$ ’’! 除渤海基本与往年持平外， 南海、 台 湾海峡海平面上升幅度较大， 分别为 )( ’’ 和 *+ ’’； 黄海、 东海、 北部湾海平面升幅在 ,#%*# ’’ 之间 ! 沿海 各省（ 自治区、 直辖市） 中， 海南沿海海平面上升幅度最 大， 上升 $$# ’’； 江苏、 上海、 福建、 广东、 广西沿海海 平面的上升幅度都超过了 "# ’’； 天津、 河北、 辽宁升 幅较小 ! 显然， 海平面的上升对于风暴潮灾害有推波 助澜之势， 是今后风暴潮灾害加剧的重要原因之一! 我国沿海城市的海拔高度一般在 $%, ’， 最低的还 不到 $ ’! 海平面长期缓慢上升会加剧这些地区的风暴 潮灾害、 加大洪涝威胁， 并且引发海水入侵、 土壤盐渍 化、 海岸侵蚀等问题， 同时， 严重影响沿海城市基础设 施建设! 据统计， 沿海地区的面积只占陆地面积的 $&- ， 但是却有 ,#-的人口居住在这一区域，其经济总额已 占国民经济总额的 *#-以上， 因此， 风暴潮灾害的防治 是今后我国实施减灾对策的重点内容之一! 监测海平面的变化是国家海洋局的传统项目， 目 前海平面每年都在以几毫米的速度上升，对于海平面 不断增高的原因， 有许多不同的看法 ! 一般认为， 由于 全球温度升高导致南、 北两极海冰融化， 从而造成海平 面升高 ! 总之， 由于经济的发展、 气候因素的变化等原 因，今后一个时期风暴潮灾害呈增加的趋势已成为许 多科学工作者的共识，研究开发有效的工程与非工程 措施防治风暴潮灾害，将成为我国防洪减灾研究不可 忽视的重要内容!
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文潮高精度预报技术 "%$! 该预报模型采用自动分 潮 优 化技术，从 &’( 个分潮中选择对预报站有效的分潮组 成分潮系列， 求其调和常数 ! 目前海洋预报部门一般采 用 )## 或 )(& 个固定分潮进行预报， 与之相比， 该技术 的分潮数多了将近一倍，并能根据不同站点的实际情 况自动优选，因此预报精度比海洋部门的潮汐表提高 了 #’* ， 从而保证 了 对 岸 形 复 杂 、 潮波变形大和受洪 水径流影响显著测站的天文潮预报精度! 在国外已有大量台风风暴潮的计算数值模型， 一 些水利研究工作比较发达的国家如荷兰、 丹麦、 美国等 都有比较成熟的数值模型，并在世界许多地方得到了 实际应用 ! 我国最近完成的上海市防洪指挥系统就引 进采用了美国最新一代台风风暴潮漫滩模式 ——,01， +,-.,/— -120， 134 .5067134 ,8690: ;6<= /866>? 建立了适合上海市及其临 近 海 域 的 @130:A 计算技术， 台风风暴潮漫滩预报系统! 其中， ,-.,/ 飓风暴潮数值 国家天 预报模式是美国国家海洋大气管理局 +A、 气 局 +BD,A 早 在 )EF) 年 就 开 始 的 一 项 关 于 飓 风 暴 潮 数值预报的美国国家研究项目， 截止到 )EE# 年发表技 术报告为止， 经历了 )’ 多年的研制和改进， 是美国最 新一代的国家风暴潮预报模式! 荷兰的 GH-IJ 在它们的数值模拟系统中也引入 了风暴潮计算模式，通过与其他水流运动计算模型结 合 ， 形 成 了 一 套 著 名 的 数 值 模 拟 计 算 系 统—— — 其 GH-IJ&G，根据台风资料和相应的土地利用信息， 风暴潮模型能够模拟风暴潮增水发生的位置和可能洪 水淹没范围、 台风登陆可能的致灾范围 ! 该模型还 配 有一套决策支持系统，可通过不同工程调度选择不同 方案提出减灾措施! 丹麦的水力学研究所通过几十年的潜心研究， 也 开发出了一套可用于风暴潮预警预报的模型系统， 该 系统将 KL, 技术与模型技术、 数值处理技术相结合， 提 供了较好的人机对话、 结果显示、 决策支持等方面的系 统特性， 也在我国一些工程技术系统得到了应用!
附表 含近岸台风浪灾） 损失统计 !""" 年风暴潮灾害（
农 田 海洋水产 房 屋 养殖损失 ! 万 "#$ ! 万 "#$ ! 万间 海洋 工程 死 亡 直接经 船只 % 失踪 & 济损失 !艘 ! 人 ! 亿元 ! ’#
受灾 省（ 市） 人口 ! 万人 浙江省 $()*+ 上海市 江苏省 /-0*( 海南省 福建省 合 计 ,001*$
!"#$% &$’()%*$’ +$,$-(./$0# &$’$"%*1 2(-34 5(364
经济损失累计达 , $00 多亿元，死亡人数 $ /+0 人， 风 暴潮灾害已成为我国第一大海洋灾害 *$000 年我国沿 海又发生了严重的风暴潮灾害，其中有 - 次造成严重 的灾害损失* 在这几次灾害性风暴潮发生期间，江苏 省、 浙江省、 上海市、 福建省和海南省沿海增水均超过 江 当地警戒水位， 直接经济损失超过 ,$0 亿元 * 其中， 苏省经济损失约 ./ 亿元， 浙江省经济损失约 -1 亿元， 福建省经济损失约 ,$ 亿元，海南省经济损失近 1 亿 元 ， 上 海 市 经 济 损 失 约 ,*- 亿 元 ， 具 体 情 况 见 附 表 （ $000 年中国海洋灾害公报） *
水利发展研究
第!卷
!""! 年第 #! 期
中国风暴潮灾害研究综述
黄 金 池
,0001)）
（ 水利部 防洪抗旱减灾工程技术研究中心，北京
摘 !
要"
风暴潮灾害是由于剧烈的大气扰动， 如强风和气压骤变导致海水异常升降， 使受其影响的
海区的潮位大大地超过平常潮位的自然现象 ! 中国是少数既受台风风暴潮影响又受温带风暴潮影响的 国家之一， 随着沿海经济的发展， 风暴潮灾害已成为重要的灾害种类之一! 通过对风暴潮数值预报技术 及今后发展趋势的研究， 提出对我国风暴潮防灾减灾工作的建议! 关键词" ! 风暴潮；灾害；预报；防灾减灾
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风暴潮灾害今后发展趋势的估计 正因为风暴潮灾害已成为我国重大自然灾害灾种
之一，因此今后一个时期风暴潮灾害的发生发展趋势 成为人们关注的重要问题! 从风暴潮灾害损失的致灾 原因分析， 决定风暴潮灾害损失的发展要素有三个： 一 是风暴潮事件发生的频度和强度，二是风暴潮影响地 区的经济发展速度，三是抵御灾害的防灾减灾措施力 度 ! 对于第一个问题， 杨桂山在分析了中国沿海风暴 中国沿海的风暴潮 潮 灾 害 的 历 史 变 化 规 律 后 认 为 "M$， 灾害在气温较高的偏暖时段比在气温较低的偏冷时段
文献标识码： 3 文章编号： ,/(,4,-0) （ $00$ ） ,$400/14 01 中图分类号： 2 -$
# 基本情况概述
海洋覆盖了地球表面的 (,5 ， 它在带给人们福祉 的同时， 也时常给人类带来灾难， 风暴潮就是海洋带给 人类的一种灾害性自然现象* 风暴潮灾害是由于剧烈的大气扰动，如强风和气 压骤变（ 通常指台风和温带气旋等灾害性天气系统） 导 致海水异常升降，使受其影响的海区的潮位大大地超 过平常潮位的自然现象* 风暴潮根据风暴的性质， 通常 分为由台风引起的台风风暴潮和由温带气旋引起的温 其特 带风暴潮两大类 * 台风风暴潮多见于夏秋季节， 点是： 来势猛、 速度快、 强度大、 破坏力强， 凡是有台风 影响的海洋国家、 沿海地区均有台风风暴潮发生； 温带 风暴潮多发生于春秋季节，夏季也时有发生，其特点 是： 增水过程比较平缓、 增水高度低于台风风暴潮， 主 要发生在中纬度沿海地区， 以欧洲北海沿岸、 美国东海 岸以及我国北方海区沿岸为多 * 我国拥有 ,) 000 多 ’# 的海岸线，且横跨纬度范 围大，是少数既受台风风暴潮影响又受温带风暴潮影 响的国家之一， 随着沿海经济的发展， 风暴潮灾害已成 为我国重要的灾害种类之一* 据国家海洋局的统计6,7， ,+-+8 我国共发生最大增水 ,# 以上的风 ,++) 年的 .0 年间， 暴潮 $(0 次， 平均每年 . 次以上， 最大增水 $ # 以上的 严重风暴潮灾害 -) 次， 最大增水 1 # 以上的特大风暴 潮 ,. 次， 其中造成显著灾害损失的共计 ,,$ 次， 尤其 ， 风暴潮灾害造成的直接 是最近 ,0 年（ ,+)+8,++) 年）
变性， 因此对台风增水预报的预见期不能很长 ! 从 提 高精度、 增加时效等几个方面考虑， 目前大多数较为先 进的模型都在朝着台风云图—风暴增水一体化数值预 报模式发展，模型通过卫星云图接受系统获得台风信 息， 实时计算台风可能路径和台风增水， 结合决策支持 系统， 形成防治风暴潮灾害的预警系统! 要进行风暴潮的数值预报， 高性能的数值模型是关 国内外的有关研究已取得大量的相关成果， 键 ! 目前， 其主要进展表现在如下几个方面! 第一， 采用天文潮和风暴潮耦合技术， 考虑二者间 的非线性效应， 提高增水预报的精度! 第二， 采用描述在气压场、 风场作用下的风暴潮基 本方程， 进行数值求解 ! 与传统的经验统计方法比较， 综合利用数值模型与统计模型的各自优势，客观地反 映台风增水的空间分布和时变过程! 第三，对于我国具体海岸风暴潮的发生发展特定 规律进行分析， 根据中国海域的地理特征， 对东中国海 和南中国海分别建立模型 ! 采用二级嵌套网格， 保证 对岸边浅水区地形有较高的分辨率 ! 结合我国一些沿 海地区泥沙输移强度大、 地形变化剧烈的特点， 许多模 型采用动边界技术，对台风增水引起的滩涂淹没进行 较准确地反映! 第四， 随着国家实力的增强和科技水平的提高， 风 暴潮的实际观测资料收集渐趋丰富，通过尽量取得可 靠实测资料对数值模型进行验证，包括模型在模拟台 风气压分布、 台风风速、 沿岸台风增水等的多重验证， 达到与实测值吻合良好、 数值模型精度大幅度提高! 第五，充分利用数值模型在操作上和条件变化上 的灵活性， 增加模型的动态特征， 一些模型可动态跟踪 台风中心的移动， 随时调整台风参数， 减少因台风移动 不确定性所引起的预报误差! 第六， 随着计算机技术的广泛应用， 数值模拟技术 已逐步进入一些风暴潮防灾减灾的实际决策过程， 大 多数模型都在朝着系统化、 集成化、 通用化的方向发展， 模型的研究开发大多都在考虑基层工程师的普遍应用! 典型的风暴潮灾害都是天文大潮遭遇强台风引起 的 ! 因此， 天文潮的准确预报是风暴潮预报预警的 关 河口水 利 键技术 ! 针对天文潮预报的重要性及沿海、 部门对天文潮准确预报的迫切性，河海大学开发了天
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风暴潮数值预报技术的研究 风暴潮的数值模拟技术包括三个方面的内容： 一
收稿日期： $00$40)410 作者简介： 黄金池（ ， 男， 博士， 教授级高级工程师 * ,+./ —）
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黄金池 !中国风暴潮灾害研究综述
是台风气压场、 风场的模拟， 二是台风增水的模拟， 三 是天文潮与增水的耦合模型 ! 显然，三者有着紧密联 系， 其预报精度取决于各自的模拟精度 ! 同时从减灾 备灾的角度看，风暴潮灾害预报除了对预报精度的要 求外， 另一个重要指标就是时效性 ! 台风运动具有多