渤海寒潮風(fēng)暴潮增水風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)值研究.pdf

1、風(fēng)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(qiáng)天氣系統(tǒng)引起的特大海岸災(zāi)害都是由風(fēng)暴潮造成的。在我國,風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)或熱帶氣旋影響的機(jī)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(fēng)暴潮增水(為方便研究,本文將此類風(fēng)暴潮稱為寒潮風(fēng)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(gè)有利于計(jì)算風(fēng)暴潮增水的要素,在對這些要素進(jìn)行敏感性分析之后,按照寒潮的四個(gè)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(gè)不同強(qiáng)度的寒潮情景,合理地構(gòu)造了20個(gè)寒潮情景以刻畫影響渤海地區(qū)寒潮的真實(shí)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(fēng)暴潮進(jìn)行了數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)寒潮風(fēng)暴潮主要對渤海的西南沿岸造成危害,其中受災(zāi)最嚴(yán)重的區(qū)域?yàn)椴澈稠敳?/p>

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(fēng)暴潮的特點(diǎn)亦各不相同,其中北路和西北路寒潮同時(shí)在渤海灣和萊州灣地區(qū)引起增水,且北路寒潮造成的風(fēng)暴潮災(zāi)害最嚴(yán)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(yán)重的增水。在討論了渤海風(fēng)暴潮增水極值的分布情況之后,本文對渤海沿岸受風(fēng)暴潮影響比較嚴(yán)重的三個(gè)地區(qū)的風(fēng)暴潮增水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析。為具體研究寒潮風(fēng)暴潮在受災(zāi)地區(qū)造成的漫灘風(fēng)險(xiǎn),本文選取受學(xué)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(gè)地區(qū)的漫灘災(zāi)害根據(jù)誘發(fā)風(fēng)暴潮的寒潮情景強(qiáng)度的不同劃分為五個(gè)級別。為了克服極值水位和增水風(fēng)險(xiǎn)的概率分布兩者的缺點(diǎn),更直觀合理的表現(xiàn)出風(fēng)暴潮災(zāi)害沿渤海沿岸的分布情況,本文引入風(fēng)暴潮水位超過某一預(yù)定警戒值的時(shí)間來描述其風(fēng)險(xiǎn)大小,通過構(gòu)造新的增水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算方案,用簡單直觀的方式表現(xiàn)出渤海沿岸的風(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)分布情況。然而風(fēng)暴潮不僅取決于誘其發(fā)生的氣象條件,還會(huì)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(fēng)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(gè)時(shí)期的岸線形狀,并對這三個(gè)時(shí)期渤海的寒潮風(fēng)暴潮情況進(jìn)行了模擬。通過對不同時(shí)期渤海中的天文潮水位、寒潮風(fēng)暴潮的增水極值和風(fēng)暴潮增水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算、模擬與分析后發(fā)現(xiàn):當(dāng)渤海岸線僅在本文所考慮的區(qū)域發(fā)生變化時(shí),在渤海灣中的天文潮水位、寒潮風(fēng)暴潮增水極值和風(fēng)暴潮增水風(fēng)險(xiǎn)都呈下降趨勢,因此其風(fēng)暴潮的總體風(fēng)險(xiǎn)亦