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风暴潮预报技术指南.doc

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风暴潮、海浪、海冰、海温预报技术指南征求意见稿风暴潮预报技术指南(征求意见稿)国家海洋环境预报中心2009年11月目录1、概述――――――――――――――――――――――――32、基本概念――――――――――――――――――――――42.1相关的潮汐知识――――――――――――――――――42.1.1潮汐预报-――――――――――――――――――42.1.2验潮零点-――――――――――――――――――52.1.3陆地高程起算面――――――――――――――――62.1.4海平面长期变化――――――――――――――――72。

2相关的风暴潮知识――――――――――――――――72.2.1风暴潮定义――――――――――――――――――72.2.2风暴潮的分离―――――――――――――――――82.2.3风暴潮的分类与命名――――――――――――――82.2.4温带风暴潮的分型―――――――――――――――82.2.5风暴潮灾害――――――――――――――――――92.2.6风暴潮灾害的空间分布―――――――――――――102.2.7风暴潮特征――――――――――――――――――102.2.8台风风暴潮极值的发生时间与地点――――――――112.2.9有关风暴潮的一些统计事实―――――――――――122。

2.10警戒潮位――――――――――――――――――132.2.11风暴潮预警级别――――――――――――――――133、风暴潮预报―――――――-―――――――――――――143.1风暴潮预报所需的资料―――――――――――――――153.1.1实测潮汐资料――――――――――――――――153.1.2风暴潮现场调查资料―――――――――――――163.1.3正常天文潮预报资料―――――――――――――173.1.4气象资料――――――――――――――――――173.1.5其它资料――――――――――――――――――183.2风暴潮的经验预报方法――――――――――――――193。

2.1相似对型预报法―――――――――――――――203.2.2单站经验统计方法――――――――――――――203.2.3增水和天文潮位的叠加问题――――――――――233.2.4经验预报和数值预报的关系――――――――――243.3风暴潮数值预报―――――――――――――――――243.3.1世界各国风暴潮数值方法研究概况―――――――243.3.2我国风暴潮数值方法研究概况―――――――――283.3.3台风风暴潮数值预报―――――――――――――303.3.4台风风暴潮集合预报技术―――――――――――373.3.5风暴潮漫滩模式简介―――――――――――――393。

3.6温带风暴潮数值预报―――――――――――――424、风暴潮的预报精度――――――――――――――――465、未来进展――――――――――――――――――――461、概述在人类所面临的众多自然灾害中,通常人们把海洋自然环境发生异常或激烈变化,导致在海上或海岸发生的灾害,并造成人们的生命、财产损失的称之为海洋灾害。海洋灾害主要有风暴潮、海啸、巨浪、严重海冰以及赤潮等等。引发海洋灾害的主要原因是大气因素,如台风、寒潮等灾害性天气可导致风暴潮、巨浪和海冰灾害。此外也有地质因素,象海底地震、海底火山爆发等引发的海啸,和海洋因素由于海水循环失调

国内外专家均认为绝大多数因台风引起的特大自然灾害是由风暴潮造成的,当台风移近海岸时风与气压的作用会使海水发生堆积,漫过堤坝导致沿海一带生命财产的重大损失。这种严重的危害是其它气象灾害所不及的。1970年发生在孟加拉湾的一次特大风暴潮灾害使30多万人死亡,超过了著名的1923年日本关东大地震和1976年我国唐山大地震的死亡人数。历史上我国也曾有一次风暴潮灾害死亡10万人之多的例子,因此人们常把风暴潮喻为“来自海洋的杀人魔王”。我国大陆海岸线长达18000公里,沿海地区岛屿多,据不完全统计海岛5408个,海洋国土达300多万,沿海地区人口稠密、经济发达。改革开放以来,海岸带开发利用活动日益频繁。

特别是近岸养殖业、滨海旅游业、经济开发区建设蓬勃发展。海洋给沿海地区带来了优越环境和良好的发展条件,沿海地区已经初步形成了以海洋为依托的沿海经济地带。在沿海经济快速发展的今天,我们应清醒地认识到我国是世界上海洋灾害最严重的国家之一,海洋灾害造成的经济损失仅次于内陆的洪涝和风沙等灾害。据中国海洋灾害公报1989年~2006年的统计,25年中海洋灾害的经济损失大约增长了30倍,远远高于沿海经济的增长速度。仅“十五”期间,我国共发生风暴潮、海浪和赤潮等各类海洋灾害700余次,因灾死亡人数(含失踪)1164人,直接经济损失达633亿元之多,已占到全部自然灾害损失的10%,其中九成以上是风暴潮灾害造成的。

并且每次重大海洋灾害发生时沿海地区转移的人口都在几十万甚至上百万。我国是开展海洋灾害监测及预(警)报发布较早的国家。我国的验潮历史可追溯到1900年前后。1949年前,全国只要14个验潮站,建国后由于国防、航运、水产、海洋开发与海洋工程等事业的不断发展,沿海地区相继建立了许多验潮站,担负着风暴潮的监测,近年来我局在沿海担负风暴潮观测的站点达100多个,为风暴潮的预警提供坚实的基础。1966年国家海洋预报台开始发布我国近海海洋环境预报,1974年正式对外发布风暴潮预报,1986年7月1日开始在广播、电视中播出。一次特大风暴潮灾的成功预报,通常可减少人员伤亡95%以上,减少经济损失20%~50%左右。

2、基本概念2.1相关的潮汐知识2.1.1潮汐预报我国古代对潮汐的研究要早于欧洲人,并且古人很早就知道利用农历来推算潮汐,最简单的潮汐预报就是看农历,潮汐的发生与太阳和月亮有着直接的关系,也和我国传统的农历密切相关。每逢初一(二、三)或十五(十六、十七),海边就涨“大潮”,农历初八或廿三,海边就涨“小潮”。因此农谚中有“初一、十五涨大潮,初八、廿三到处见海滩”之说。我国劳动人民在千百年来总结出许多推算潮汐的方法,“八分算法”就是其中的一种,它的公式为:高潮时=0.8h[农历日期1(或16)]+高潮间隙上式可算得某一天中的一个高潮时,对于正规半日潮海区,将其数值加减12小时25分钟即可得出另一个高潮时。

若将其数值加减6小时12分钟即可得出低潮出现的时刻。科学的潮汐预报是将潮汐观测曲线分离成许多周期不同、振幅各异的分潮(余弦曲线),这些分潮主要有太阴(月球)半日分潮、太阳半日分潮、太阴太阳合成日分潮、太阳日分潮、浅水分潮等等。最早采用调和法分析和预报潮汐的是英国人开尔文(G.Darwin,1883~1886),它在1868年设计了调和分析法,并在十九世纪七十年代发明了潮汐预报机。直至电子计算机应用于潮汐分析预报前,他给出的方法仍被许多国家所采用,他对各主要分潮的命名至今还在沿用。我国早期采用的也是达尔文方法来预报潮汐,首先对一个月的潮汐观测资料进行人工潮汐调和分析计算,求出11个分潮(K1、O1、P1、Q1、M2、S2、N2、K2、M4、MS4、M6)的振幅和角速度。

用以潮汐预报。电子计算机的发明使潮汐学家们从计算的瓶颈下解放出来,因此产生了一系列严谨的科学分析方法,现在潮汐预报中主要用一年观测资料的分析结果来进行。现在的潮汐预报已变得非常容易,计算机可给出任意一天或一月、一年、多年的我国或世界任一地区的潮汐预报。2.1.2验潮零点在建站之初应确定本验潮站的验潮零点(也称水尺零点),作为潮位观测的起始零点。验潮零点(水尺零点)通常是任取的,一般设定在当地最低低潮面以下,但一经确定便不能随意改动,以保持资料的连续和完整。同时应将验潮零点与当地最近的大地水准点进行联测,以确定验潮资料在大地水准面(国家85高程)上的值。沿海各站潮汐预报的起算面通

以便于风暴潮预警报,该点与国家陆地高程起算面(1985国家高程基准面)有固定的关系,也有采用理论深度基准面的,通常用于航行,它位于平均海面下最低低潮面附近。我国潮汐表中的潮汐预报采用的就是理论深度基准面,该面是通过严格的公式计算而得的。2.1.3陆地高程起算面人们长会问:山有多高,水有多深?因此要想测量陆地的高程和海洋的深度,都需有一个起算面,也称为高程基准面。一个国家或地区必须确定一个统一的陆地高程基准面,这个高程基准面必须科学和稳定,因为它对测绘、制图(陆图、海图)、海岸建设、环境保护、海洋防灾减灾、地震监测、地壳升降以及海洋学、气候学等各学科的研究都具有重要意义,因此这个基准面必须是科学的、稳定的。

我国的高程基准面是从验潮资料中计算出来的。长期验潮站可以根据每小时观测值计算出每天24小时潮位的平均值,称为日平均海面。同理月、年以及多年平均海面均可如此计算出,多年(最好为19年)平均海面也称为海平面。它的高度对固定地点而言是不变的,因此可以把它取作一个国家或一个地区高程起算的基准面。1949年前,我国采用的基准面五花八门很不统一,有大沽零点、青岛零点、废黄河口零点、吴淞零点、坎门零点、罗星塔零点、珠江基面、榆林基面等等。从1957年起为了统一国家的高程起算面,测绘部门确定以青岛的海平面为全国高程基准面,称为“黄海平均海水面”,鉴于1957年确定的“黄海平均海水面”所用得验潮资料较少,因此1985年又重新用青岛的多年验潮资料经过处理后又重新确定了“1985国家高程基准面”,它位于青岛验潮水尺零点上2。

429m,并于1987年经国务院批准由国家测绘局公告全国启用至今。由此得到青岛国家水准原点高程为72.260m,全国各地的陆地高程由该点向外联测。2.1.4海平面长期变化根据联合国环境规划署发表的《环境数据报告》表明,地球正在变暖,两极的冰川正在缩小,导致海平面逐步上升。在过去的三四千年里,海平面几乎没有上升,可是近百年来随着工业的兴起发展和石油能源的广泛应用,人类向自然界释放的CO2增加,加大了温室效应的强度,使得全球气候变暖。气候变暖,海水温度也随之生高,两极冰川融化造成海平面上升。据全球验潮站过去60年的验潮资料表明,每年全球平均海平面上升0.18cm。海平面的上升将加剧沿海地区风暴潮灾害的破坏。

加大沿海城市的洪涝威胁,削弱港口功能,引发海水入侵、土地盐碱化、海岸侵蚀等。2.2相关的风暴潮知识2.2.1风暴潮定义风暴潮指由强烈大气扰动,如热带气旋(台风、飓风)、温带气旋等引起的海面异常升高现象。它具有数小时至数天的周期,通常叠加在正常潮位之上,而风浪、涌浪(具有数秒的周期)叠加在前二者之上。由这三者的结合引起的沿岸海水暴涨常常酿成巨大潮灾。沿海验潮站或河口水位站所记录的潮位变化,通常包含了天文潮、风暴潮、海啸及其它长波所引起海面变化的综合值。一般的验潮装置均滤掉了数秒级的短周期海浪引起的海面波动。风暴潮的空间范围一般为几十公里至上千公里,时间尺度或周期约为数小时100小时。

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