渤海寒潮風暴潮增水風險的數(shù)值研究.pdf

1、風暴潮災(zāi)害居各類海洋災(zāi)害之首,世界上絕大多數(shù)因強天氣系統(tǒng)引起的特大海岸災(zāi)害都是由風暴潮造成的。在我國,風暴潮災(zāi)害幾乎遍及我國沿海,從南到北均有發(fā)生。在緯度比較低的東南沿海地區(qū),風暴潮災(zāi)害主要發(fā)生于夏秋季節(jié),多由在西北太平洋上生成的臺風或熱帶氣旋引起;而在像渤海這樣緯度比較高的海域,其受到臺風或熱帶氣旋影響的機率較低,但在秋冬過渡或冬春過渡季節(jié)極易受到寒潮的影響在其沿岸造成持續(xù)而不急劇的風暴潮增水(為方便研究,本文將此類風暴潮稱為寒潮風暴

2、潮)。本文通過分析影響我國渤海地區(qū)的寒潮的特征要素,從中歸納提取出三個有利于計算風暴潮增水的要素,在對這些要素進行敏感性分析之后,按照寒潮的四個主要路徑將影響渤海地區(qū)的寒潮劃分為四大類,并且在每一路徑下分別考慮五個不同強度的寒潮情景,合理地構(gòu)造了20個寒潮情景以刻畫影響渤海地區(qū)寒潮的真實情況。在此基礎(chǔ)上使用FVCOM模式對渤海中由寒潮引發(fā)的風暴潮進行了數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)寒潮風暴潮主要對渤海的西南沿岸造成危害,其中受災(zāi)最嚴重的區(qū)域為渤海灣頂部

3、,其次為萊州灣頂部區(qū)域。由不同路徑下寒潮所引發(fā)的風暴潮的特點亦各不相同,其中北路和西北路寒潮同時在渤海灣和萊州灣地區(qū)引起增水,且北路寒潮造成的風暴潮災(zāi)害最嚴重;東北路寒潮易在渤海灣造成顯著增水;而西路寒潮僅在萊州灣地區(qū)形成較嚴重的增水。在討論了渤海風暴潮增水極值的分布情況之后,本文對渤海沿岸受風暴潮影響比較嚴重的三個地區(qū)的風暴潮增水風險進行了分析。為具體研究寒潮風暴潮在受災(zāi)地區(qū)造成的漫灘風險,本文選取受學者關(guān)注較多的塘沽地區(qū)和黃河三角洲

4、地區(qū)做示范性研究,并將這兩個地區(qū)的漫灘災(zāi)害根據(jù)誘發(fā)風暴潮的寒潮情景強度的不同劃分為五個級別。為了克服極值水位和增水風險的概率分布兩者的缺點,更直觀合理的表現(xiàn)出風暴潮災(zāi)害沿渤海沿岸的分布情況,本文引入風暴潮水位超過某一預(yù)定警戒值的時間來描述其風險大小,通過構(gòu)造新的增水風險計算方案,用簡單直觀的方式表現(xiàn)出渤海沿岸的風暴潮風險分布情況。然而風暴潮不僅取決于誘其發(fā)生的氣象條件,還會受到局地海岸線及地形變化、氣候變化導(dǎo)致的海平面上升、地下水等諸多

5、因素的影響。為研究近年來渤海中黃河三角洲地區(qū)和曹妃甸地區(qū)的岸線變化對風暴潮的影響,本文著眼于這兩處區(qū)域在1976年、2010年及2030年三個時期的岸線形狀,并對這三個時期渤海的寒潮風暴潮情況進行了模擬。通過對不同時期渤海中的天文潮水位、寒潮風暴潮的增水極值和風暴潮增水風險進行計算、模擬與分析后發(fā)現(xiàn):當渤海岸線僅在本文所考慮的區(qū)域發(fā)生變化時,在渤海灣中的天文潮水位、寒潮風暴潮增水極值和風暴潮增水風險都呈下降趨勢,因此其風暴潮的總體風險亦