我国风暴潮灾害及研究概况

我国风暴潮灾害及研究概况（东南大学交通学院港口航道与海岸工程系，江苏南京210096）摘要：风暴潮灾害是我国主要海洋灾害之一。

在参考各种文献资料的基础上，给出了风暴潮的基本概念、分类、命名及影响，在综合分析各种风暴潮资料的基础上，详细介绍了风暴潮灾害的概念、特点和形成机理，并对风暴潮灾害以后的发展趋势进行了估计。

详细介绍了我国风暴潮的研究现状，并简单介绍了风暴潮数值预报技术的研究情况，同时对未来风暴潮的研究方向进行了展望。

关键词：风暴潮灾害研究0引言风暴潮(Storm Surge) 是指由于强烈的大气扰动——如热带气旋、温带气旋、冷锋的强风作用和气压骤变引起的海平面偏离于正常天文潮而异常升高使海水漫溢上陆的现象, 亦称为“风暴增水”或“风暴海啸”[1]。

风暴潮增水浸淹陆地的范围一般由几十至上千公里, 时间尺度或过程约为1～ 100 小时, 介于地震海啸和低频天文潮波之间。

但风暴潮影响区域随大气扰动因子的移动而移动, 因而有时一次风暴潮过程可影响到一两千平方公里的海岸区域, 并持续影响多达数天之久[2]。

西太平洋是各大洋中生成热带气旋最多的地区, 来自高纬地带的冷空气和来自海上的热带气旋的交互影响, 使我国沿海大风与巨浪接连不断,在沿岸形成风暴潮。

我国是世界上遭受风暴潮灾害影响最严重的国家之一。

据统计, 仅从汉代至1946 年间, 我国沿岸就发生特大潮灾576 次。

1949年至1998 年间, 在我国造成显著灾害损失的风暴潮共计112 次, 仅1992 年的9216 风暴潮和1997 年的9711 特大风暴潮就造成经济损失近400 亿元[3]。

目前对风暴潮的研究主要有风暴潮数值预报技术研究、针对具体某1 次风暴潮的研究和区域风暴潮研究等几个方面。

但从国内外对风暴潮的研究现状可以看出, 绝大部分只是集中在风暴潮本身的研究, 强调风暴潮对人类的影响以及如何通过预报技术等措施减少灾害损失, 对防潮工程的减灾效益还多停留在感性认识上, 而人类对于自然灾害的能动作用不仅体现在预警和灾后恢复, 更重要的是采取抵御风暴潮的措施, 如防潮工程的建设对风暴潮的防御有着十分重要的作用。

1 风暴潮灾害1.1 风暴潮的分类和命名国内外学者多按照诱发风暴潮的大气扰动特性，把风暴潮分为台风风暴潮和温带风暴潮。

台风风暴潮由热带气旋（热带风暴、强热带风暴、台风等）引起，在北美称为飓风风暴潮，在印度洋沿岸称为热带气旋风暴潮。

温带风暴潮由温带气旋、强冷空气、寒潮等温带天气系统引起。

风暴潮的命名一般以诱发风暴潮的天气系统来命名，例如由1980年第7号强台风（国际上称为Joe台风）引起的风暴潮，称为8007台风风暴潮或J0e风暴潮：由1969年登陆北美的Camille飓风引起的风暴潮，称为Camille风暴潮等。

温带风暴潮大多以发生日期命名，如2003年10月11日发生的温带风暴潮称为“03.10.11”温带风暴潮；2007年3月3日发生的温带风暴潮称为“07.03 .03”温带风暴潮。

1.2 风暴潮灾害的概念极其特点风暴潮灾害（disaster of storm surge）风暴潮叠加在天文潮（由天体的引潮力作用而产生的海面周期性涨落）之上，而周期为数秒或十几秒的风浪、涌浪又叠加在前二者之上。

由前二者结合（通常称为总潮位，或称为风暴潮汐）引起的沿岸涨水会造成灾害，而前三者的结合引起的沿岸涨水能酿成巨大灾害。

由前二者或前三者的结合引起的沿岸涨水造成的灾害，通称为风暴潮灾害。

[1]风暴潮所形成的灾害, 有着下列几个特点:〔1 ) 共生性。

海洋风暴潮的产生是与台风或热带气旋的形成, 移动,中心气压值的大小,大风半径的尺度等密切相关。

因此, 台风灾害中的所有特点都应在风暴潮灾中反映出来, 包括它们所产生的季节性与区域性。

( 2 ) 依赖性。

由于具有共生性的特点,因此在进行风暴潮灾害的预防过程中，台风中的任何变化都将极大地限制风暴潮的发生发展。

由于台风环境场或台风木身条件的突变,台风风场大小、路径都会发生急剧的变化，尤其南海台风更是如此,从而造成受扰地区、时间及程度上的复杂变化。

( 3 ) 复杂性。

风暴潮灾害的真正效应不仅在于反映了气象的扰动，还反映了近岸地形的变化, 狭湾处，由于地形的收缩作用,风暴潮孤立波将在这里产生增幅效应，孤立波在河道上的传播也会引起波型的改变; 风暴潮波与天文潮水位之间, 更有非线性的祸合作用而显示出多种的风暴潮增水形式。

往在产生这样的问题，对台风的数值预报来说, 也许在某种空间尺度上其精度巳是足够的，但对风暴潮的预报来说，这种尺度所显示出来的结果却可能是千差万别的。

因此，不同的台风会有不同的暴潮增水，不同的地方也有不同的增水规律，可能的影响因子有上十种的组合，从而构成了风潮灾害预测的复杂性。

( 4 ) 综合性。

风暴潮灾害的形成，有着与其他灾害形成的共性。

随着社会环境的复杂化，经济的不断发展，一方面灾害激烈化，扩大化，同时也有可能发生新的灾害现象。

要研究风潮灾害的形成及发展，不仅要异常重视自然现象和由此造成的直接灾害问题，而且还应该重视次生性的社会影响问题，即人的行为所引起的灾害。

比如，风潮灾害的情报通讯与传递问题，风潮灾害发生时人们应采取的行动及其控制等。

因此，防灾研究应是自然科学与社会科学的结合, 是一种综合性的问题。

[10]1.3 我国风暴潮灾害情况据不完全统计，仅公元前48 年至公元1949 年的近2 000 年间，有较详细记载的特大风暴潮灾害就有576 次，平均不到4 年就有一次，每次造成的死亡人数少则过千，多则数万至10 多万［6］。

40 年来，我国沿岸风暴潮灾害每年造成的直接经济损失已由1950 年代的平均1 亿元左右，增加到1980 年代后期的20 亿元左右[4]。

2008 年，我国共发生风暴潮过程25 次，死亡人数56 人，直接经济损失192. 24 亿元。

随着我国沿海地区人口密度的增加和经济的迅猛发展，风暴潮灾害造成的损失呈上升趋势[5]( 图1、图2) ，已位居我国各种海洋灾害之首。

1.4 风暴潮灾害形成机理风暴潮灾害的形成与承载体的脆弱性及孕灾环境息息相关，从观测统计学、瞬变涡动能量学和中尺度数值模拟角度，可深入研究海洋风暴形成的气候特征及可能的动力学机制[6]；要在分析风暴潮自身特征的基础上，加强影响风暴潮产生因素的研究[7]，如海洋在自身不同热力结构下对热带气旋的响应研究，热带气旋与风暴潮发生频次的关系研究，沿岸地形和海底的深度和形状对风暴潮的高度影响研究，或针对某次风暴潮灾害进行分析研究等，可全面了解风暴潮的形成机理。

[4]风暴潮灾害是天文潮、台风、气象因素、寒潮大风等因素交叉作用的结果( 图3) 。

台风( 图4) 是诱发水位异常变化的强迫力，是台风风暴潮形成的主要因素，寒潮大风也是诱因之一[8]。

持续的向岸大风是诱发风暴潮的主要气象因素。

强台风风暴潮可以使海平面上升5 ～ 6 m，使影响海区的潮位大大超过正常潮位，当风暴潮和天文大潮高潮位相遇时，会使水位暴涨、导致潮水漫溢、海堤溃决、冲毁房屋，造成严重的经济损失和人员伤亡。

[4]1.5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潮灾害的历史变化规律后认为[13]，中国沿海的风暴潮灾害在气温较高的偏暖时段比在气温较低的偏冷时段明显增多，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50年来呈上升趋势，平均以每年1.0-3.0μm的速率上升；特别是近3年来，上升速率有所加快，每年达2.5mm，2001年，我国沿海海平面比常年平均海平面升高了51mm。

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92mm和68mm；黄海、东海、北部湾海平面升幅在40～60mm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110mm；江苏、上海、福建、广东、广西沿海海平面的上升幅度都超过了50mm；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1～4m，最低的还不到1m，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13%，但是却有40%的人口居住在这一区域，其经济总额已占国民经济总额的60%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的重要内容。

[9]2.我国的风暴潮研究2.1 研究现状2.1.1 风暴潮研究的发展历程中国开展风暴潮预报工作较晚，国家海洋局于1974 年5 月才在厦门召开了中国首次风暴潮预报经验交流会，出版了论文集。

1975 年，冯士筰及其合作者一连发表了数篇论文，系统论述了风暴潮的概念、理论和数值预报的力学模型，建立了独特的超浅海风暴潮理论。

1982 年科学出版社出版了冯士筰院士编著的国际上第一部风暴潮专著--《风暴潮导论》。

1979 年孙文心发表了国内第一篇风暴潮数值模拟的论文，开创了国内数值风暴潮预报的先河，此后孙文心不断研制出了适合中国海的风暴潮数值模式，进行了大量的模拟试验。

[14]“八五”期间，冯士筰院士主持了国家“八五”攻关项目“风暴潮客观分析、四维同化和数值预报产品的研究”，使数值研究有了更一步的发展。