《现代风暴潮预报技术及应用》

日期:20220905

发布者:小海星

我国风暴潮灾害预警工作从1970年开始,经过50年的发展,从无到有,现已建立了从上至下完整的风暴潮预警业务体系,并拥有完全自主知识产权的风暴潮预警系统,达到国际先进水平。

日前,我国首部风暴潮数值预报专著《现代风暴潮预报技术及应用》正式由科学出版社出版发行,本书的推出是对近50年风暴潮灾害预警工作发展历程的系统总结。

【内容简介】
本书由自然资源部国家海洋环境预报中心主任于福江等历经3年时间编制,主要介绍了我国自2000年以来风暴潮数值预报技术的发展及其在沿海防潮减灾、涉海工程等领域的应用。

本书在近40年来我国风暴潮数值预报观测资料、数值模拟分析的基础上,总结并发展了现代风暴潮数值预报技术及其应用。

【背景介绍】

“来自海上的杀人魔王”风暴潮

风暴潮(storm surge)是指由强烈的大气扰动如强风和气压骤变引起的海面异常升高的现象。风暴潮叠加在正常潮位上,同时叠加风浪、涌浪,三者共同作用所引起的沿岸海水暴涨常常酿成巨大灾害,称为风暴潮灾害。

▲ 风暴潮示意图

国际自然灾害防御和减灾协会认为:风暴潮在世界自然灾害中居首位,在人员死亡和破坏方面甚至超过地震。据统计,在台风灾害中,死亡人数中的90%以上是死于风暴潮,余下的不足10%是死于风的影响。在西北太平洋沿岸国家中,我国沿海的台风发生频数最高,遭受的台风风暴潮灾害最频繁、最严重。


▲ 我国沿海风暴潮灾害危险性分布图

我国的风暴潮数值预报始于“七五”时期。“八五”时期,我国自主研发的台风风暴潮数值预报模式正式在国家海洋预报台风暴潮业务预(警)报中使用,成为风暴潮预报的重要手段。

“十五”时期,我国自主研发的温带风暴潮数值预报模式正式在国家海洋预报台风暴潮业务预(警)报中使用。2007年,国家海洋环境预报中心与美国国家海洋与大气局(NOAA)同年推出业务化台风风暴潮集合预报和概率预报产品。

“十二五”时期,我国正式推出风暴潮-天文潮-近岸浪-河流洪水耦合的业务化风暴潮漫堤数值预报系统,该系统经过实况检验,吻合良好。从国内外看,我国的风暴潮数值预报技术和业务化水平接近世界发达国家水平。

▲ 风暴潮漫滩数值预报计划框架

【主要章节】

全书由9个部分组成

风暴潮概论,介绍风暴潮的一些基本概念。

风暴潮的时空格局,介绍了我国风暴潮的时空分布规律以及新中国成立后发生在我国的几次重大风暴潮灾害。

风暴潮集合预报技术,主要内容包括业务化台风风暴潮数值预报模式,考虑波浪辐射应力的业务化台风风暴潮数值预报模式,业务化温带数值预报模式和台风风暴潮集合数值预报模式。

风暴潮漫堤数值预报技术,该系统包括风暴潮漫堤的观测、风暴潮漫堤的数值预报和风暴潮漫堤的可视化平台,其中风暴潮漫堤数值预报包含了风暴潮-天文潮-海浪-洪水的耦合子系统。、

风暴潮漫滩数值预报及研究,介绍了风暴潮漫滩数值模拟,该系统同样包括风暴潮-天文潮-近岸浪-河流洪水的耦合,本章研究了影响风暴潮漫滩数值预报精度的各种参数,特别指出地物的类型影响了底摩擦系数,从而显著影响风暴潮漫滩的模拟精度,是风暴潮漫滩预报最重要的参数。

风暴潮数值预报模式资料同化,介绍了风暴潮数值预报模式资料同化的两种方法,即Kalman滤波法和四维变分同化法,并指出因为风暴潮是典型的边值问题,所以风暴潮的同化对于预报改进有限。

可能最大风暴潮数值计算,介绍了风暴潮数值模式的应用,以一个核电站为例,详细介绍了可能最大风暴潮(PMSS)的数值计算。

气旋致异常增水(边缘波)分析模拟,分析了受影响区域在气旋远离后再次出现风暴增水的异常情况。

结语与展望

于福江介绍,未来,自然资源部国家海洋环境预报中心还将持续改进风暴潮集合数值预报模式,提高风暴潮集合预报和概率预报水平;建立沿海重要河口地区和沿海重点城市的风暴潮-天文潮-洪水-近岸浪耦合的漫滩数值预报系统;发展智能化风暴潮预报技术,建立风暴潮预报减灾辅助决策平台。为我国海洋防灾减灾工作提供坚实的预警报服务。

【资料来源】海洋知圈

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