一次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)引發(fā)的滄州沿海風(fēng)暴潮過(guò)程及成因分析

張坤蘭，張彥龍，王文娟

(1.國(guó)家海洋局秦皇島海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，河北秦皇島066002；2.國(guó)家海洋局南海預(yù)報(bào)中心，廣東廣州510310）

1 引言

風(fēng)暴潮是指由于強(qiáng)烈的大氣擾動(dòng)引起的海面異常升高現(xiàn)象。河北省滄州沿海位于渤海灣西南岸，岸線走向呈西北、東南方向，岸坡平緩，平均水深約18 m，東北向海域?qū)掗煟菛|北風(fēng)的迎風(fēng)岸。滄州沿海因受地理環(huán)境和向岸大風(fēng)及潮汐、潮流的共同影響，一年四季均會(huì)發(fā)生不同程度的風(fēng)暴潮。歷史上曾發(fā)生過(guò)多次嚴(yán)重的風(fēng)暴潮災(zāi)害，尤其臺(tái)風(fēng)造成的風(fēng)暴潮，往往伴隨而來(lái)的是狂風(fēng)、暴雨和巨浪，在風(fēng)、雨、潮、浪四者同時(shí)侵襲而來(lái)時(shí)，常使海岸附近海水滿溢，海堤決口，農(nóng)田、鹽田被淹，養(yǎng)殖區(qū)被沖，建筑物被毀，人畜傷亡，直接危及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)和威脅沿海居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

從誘發(fā)風(fēng)暴潮的天氣系統(tǒng)特征來(lái)分類，風(fēng)暴潮可以分為兩類：一類是由臺(tái)風(fēng)引起的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮；另一類是由溫帶氣旋和冷空氣活動(dòng)而產(chǎn)生的溫帶風(fēng)暴潮。臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮的特點(diǎn)是：來(lái)勢(shì)兇猛，速度快，強(qiáng)度大，風(fēng)暴潮位較高，破壞力大。溫帶風(fēng)暴潮具有強(qiáng)度弱，移動(dòng)緩慢和持續(xù)性等特點(diǎn)[1]。形成較嚴(yán)重風(fēng)暴潮有兩個(gè)重要因素：（1）有利的海岸地形和具有廣闊的海域；（2）強(qiáng)勁而持久的向岸大風(fēng)。眾所周知，臺(tái)風(fēng)每年在我國(guó)東部和南部沿海登陸較頻繁，而我國(guó)北方渤海和黃海主要受溫帶風(fēng)暴潮影響。

受特殊地理位置的影響，滄州沿海既是溫帶風(fēng)暴潮的嚴(yán)重受災(zāi)地段，同時(shí)又受北上臺(tái)風(fēng)的影響，臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮時(shí)有發(fā)生。2012年8月3—4日，受強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“達(dá)維”影響，滄州沿海發(fā)生了災(zāi)害性的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮和海浪災(zāi)害，滄州沿海遭受到較大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，渤海新區(qū)受損的綠化樹木和部分村莊房屋，滄州沿海損毀的港口碼頭、堤壩及受災(zāi)養(yǎng)殖區(qū)和被淹鹽田等直接經(jīng)濟(jì)損失大約1.7 億元。從建國(guó)以來(lái)滄州沿海發(fā)生的致災(zāi)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮共有6次（見(jiàn)表1），最大風(fēng)暴增水值為236 cm，在滄州沿海造成了重大的風(fēng)暴潮災(zāi)害。因此，了解臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮特征和準(zhǔn)確預(yù)警臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮在渤黃海地區(qū)顯得尤為重要。本文針對(duì)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”北上穿過(guò)山東進(jìn)入渤海灣后，在滄州沿海引發(fā)的一次臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)高空和地面天氣圖、臺(tái)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，結(jié)合歷史上曾對(duì)本地區(qū)產(chǎn)生過(guò)嚴(yán)重災(zāi)害的臺(tái)風(fēng)進(jìn)行路徑相似分析，為今后類似臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考。

2 1210號(hào)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”概述

2012年第10號(hào)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”于7月28日20時(shí)在日本東京東南方約1330 km的西北太平洋洋面上生成，7月31日早晨在西北太平洋洋面上加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，8月1日08 時(shí)在日本九州島東南部海面加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)，并于2日21時(shí)30分前后在江蘇省響水縣陳家港鎮(zhèn)沿海登陸。登陸后，“達(dá)維”強(qiáng)度逐漸減弱，3日1 時(shí)在江蘇省北部減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，4 時(shí)前后進(jìn)入山東省境內(nèi)，3日9時(shí)在山東省境內(nèi)減弱為熱帶風(fēng)暴，中心附近最大風(fēng)力有9 級(jí)，最低氣壓為990 hPa，隨后“達(dá)維”進(jìn)入渤海西部海面，4日8時(shí)在河北省東北部近海減弱為熱帶低壓，11 時(shí)停止編號(hào)。

“達(dá)維”高緯度生成并西行進(jìn)入黃海登陸我國(guó)，這在歷史上是非常少見(jiàn)的，“達(dá)維”也是1949年以來(lái)登陸長(zhǎng)江以北的最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。8月1日“達(dá)維”進(jìn)入日本西南部海面后強(qiáng)度持續(xù)增強(qiáng)，特別是進(jìn)入黃海以后中心風(fēng)力加強(qiáng)到40 m/s，而該臺(tái)風(fēng)7 級(jí)風(fēng)圈半徑一直小于200 km。“達(dá)維”生成后，7月28—30日回旋少動(dòng)，31日起開(kāi)始加速，并以每小時(shí)30—40 km快速向西偏北方向移動(dòng)。因此，“達(dá)維”具有生成緯度高、強(qiáng)度強(qiáng)、尺度小、移動(dòng)速度快等特點(diǎn)。

3 天氣形式分析

從8月2日20時(shí)500 hPa高空?qǐng)D上看（見(jiàn)圖1），整個(gè)亞歐地區(qū)呈現(xiàn)兩槽一脊的形勢(shì)，中緯度地區(qū)河套和渤海之間有短波槽活動(dòng)，槽前有西南氣流。同時(shí)，海上副熱帶高壓勢(shì)力較強(qiáng)，位置偏西，覆蓋范圍大，我國(guó)東部沿海大部分地區(qū)由副熱帶高壓西側(cè)的偏南氣流控制。“達(dá)維”在副高邊緣偏南氣流和低壓槽前西南氣流共同影響下，快速向西偏北方向移動(dòng)。4日08 時(shí)（見(jiàn)圖2），西風(fēng)槽減弱東移至東北地區(qū)，海上副高減弱東撤，“達(dá)維”移速減慢，向河北省東北方向移去。

8月3日08時(shí)地面天氣圖顯示（見(jiàn)圖3），“達(dá)維”中心移至36°N，118.2°E山東省中部地區(qū)，中心附近最大風(fēng)速為25 m/s，氣壓為988 hPa，此時(shí)渤海中東部水體受偏東風(fēng)的影響，不斷涌入到渤海灣內(nèi)，滄州沿海的增水開(kāi)始增大。3日20 時(shí)（見(jiàn)圖4），受海上副高阻擋“達(dá)維”繼續(xù)向北偏西方向移動(dòng)，主體移至河北滄州地區(qū)，此時(shí)段“達(dá)維”中心帶來(lái)的東北大風(fēng)使得滄州沿海在3日17 時(shí)39 分出現(xiàn)了超警戒潮位的高潮位，4日0時(shí)滄州沿海的風(fēng)暴增水值也達(dá)到最大，同時(shí)東北大風(fēng)也在滄州沿海帶來(lái)了3.0 m 的災(zāi)害性大浪。

4 風(fēng)暴潮過(guò)程及成因分析

4.1 增水過(guò)程概述

3日9時(shí)“達(dá)維”位于山東省境內(nèi)，此時(shí)渤海中東部受偏東風(fēng)的影響，水體不斷涌入渤海灣，渤海西部受東北風(fēng)控制，且風(fēng)速不斷增大，處于渤海灣底部的滄州沿海增水不斷增大[2]，這個(gè)階段，正好趕上天文潮漲潮時(shí)，兩者配合使得滄州沿海的水位快速提高，并在天文高潮時(shí)超過(guò)警戒潮位，此時(shí)滄州沿海的增水值在100 cm 左右。第二個(gè)階段，隨著“達(dá)維”繼續(xù)北上，中心接近河北滄州地區(qū)，雖然天文潮開(kāi)始回落，但此階段滄州沿海的東北風(fēng)迅速增大到9 級(jí)以上，滄州沿海的增水值波動(dòng)式繼續(xù)增大，于4日0時(shí)達(dá)到最大增水值158 cm，在這個(gè)階段，滄州沿海的東北大風(fēng)占主導(dǎo)地位。第三個(gè)階段，“達(dá)維”東北方向移至河北東北部，減弱為熱帶低壓，渤海西部轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，風(fēng)速減弱，渤海灣的水體開(kāi)始向東回流，滄州沿海的增水也開(kāi)始回落，在4日5時(shí)增水值回落至50 cm以下。

4.2 風(fēng)暴潮成因分析

文章前言提到形成較大風(fēng)暴潮有兩個(gè)重要因素：（1）有利的海岸地形和具有廣闊的海域；（2）強(qiáng)勁而持久的向岸大風(fēng)。下面針對(duì)這兩方面進(jìn)行詳細(xì)分析。

4.2.1 地理因素

地理因素主要是指海岸線形狀、地理位置等，在同一狀況下，因地理上的差異導(dǎo)致風(fēng)暴潮現(xiàn)象有很大的差別。渤海灣是一個(gè)向西凹、呈弧狀的淺水灣，潮流進(jìn)入灣底，潮波遇岸受阻產(chǎn)生反射波，導(dǎo)致灣底潮位急劇上升。渤海灣東南滄州海岸線與潮流基本垂直，為東北大風(fēng)的迎風(fēng)岸，便于潮波能量集中，另一方面，滄州海岸地勢(shì)平坦，河流斷面寬淺，河口呈喇叭狀，易形成涌潮，海水往往沿河口上溯幾十公里，甚至百余公里，這些都構(gòu)成了多潮災(zāi)的地理?xiàng)l件[3]。

4.2.2 大風(fēng)分析

（1）大風(fēng)實(shí)況

本文利用滄州監(jiān)測(cè)站的風(fēng)速觀測(cè)資料進(jìn)行分析（見(jiàn)圖5）。可以看出，從8月3日10 時(shí)起風(fēng)力增為6 級(jí)，此后滄州沿海的風(fēng)速持續(xù)增大，極大風(fēng)力11 級(jí)，7 級(jí)以上大風(fēng)持續(xù)11 h，6 級(jí)以上的大風(fēng)持續(xù)15 h，風(fēng)向均為東北風(fēng)，可見(jiàn)強(qiáng)烈而持久的向岸大風(fēng)是造成這次風(fēng)暴增水的主要因素。

（2）風(fēng)速和氣壓與風(fēng)暴增水過(guò)程的相關(guān)關(guān)系

分析此次受“達(dá)維”影響的滄州沿海風(fēng)暴增水過(guò)程，發(fā)現(xiàn)滄州監(jiān)測(cè)站的風(fēng)速和氣壓與增水值大小有一定的相關(guān)關(guān)系[4]。初始階段，滄州沿海的氣壓值持續(xù)走低，風(fēng)力為2—5 級(jí)的東北風(fēng)，風(fēng)暴增水值逐漸增大，增水值從20—40 cm 增大到80—100 cm。第二階段，隨著“達(dá)維”中心西移至河北滄州地區(qū)，滄州沿海的氣壓值繼續(xù)下降，風(fēng)力增大到10 級(jí)，最大風(fēng)速25 m/s，100 cm 以上的風(fēng)暴增水維持了8 h，風(fēng)暴增水值最大為158 cm。第三階段，滄州沿海的氣壓值開(kāi)始緩慢上升，風(fēng)力逐漸減小，風(fēng)暴增水值逐漸回落[5]（見(jiàn)圖5）。

4.2.3 增水特征分析

從滄州監(jiān)測(cè)站的潮位數(shù)據(jù)來(lái)看（見(jiàn)圖6），整個(gè)增水過(guò)程從8月3日10時(shí)開(kāi)始，3日17時(shí)39分，滄州海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)站觀測(cè)到了517 cm的高潮位，超當(dāng)?shù)鼐涑蔽?7 cm，此時(shí)風(fēng)暴增水值為100 cm，到4日0時(shí)達(dá)到最大增水158 cm。本次臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴增水是近幾年來(lái)滄州沿海增水幅度最大的一次，向岸的潮流在向岸大浪的配合下，在滄州沿海帶來(lái)了一次災(zāi)害嚴(yán)重的風(fēng)暴潮過(guò)程。

第一，“達(dá)維”進(jìn)入山東境內(nèi)，渤海中東部的偏東大風(fēng)使得大量水體涌入到渤海灣內(nèi)[6]，隨后“達(dá)維”中心移至河北滄州地區(qū)，東北大風(fēng)進(jìn)一步加劇了滄州沿海的增水；第二，此次增水過(guò)程正逢天文大潮期，在天文高潮時(shí)滄州沿海出現(xiàn)了超警戒潮位的高潮值，但是增水最高值出現(xiàn)在天文高潮后6 h，增水曲線高值和天文潮低潮位疊加在一起，若東北大風(fēng)正值天文潮漲潮時(shí)，風(fēng)推潮順，將會(huì)出現(xiàn)更高的潮水位；第三，此次風(fēng)暴潮過(guò)程也出現(xiàn)了二次增水過(guò)程，且第二次增水幅度比第一次更大；第四，滄州沿海的最大增水時(shí)間和“達(dá)維”中心移至河北滄州地區(qū)基本一致，滄州沿海的最大增水時(shí)間是在4日0時(shí)，此時(shí)“達(dá)維”中心移至河北滄州地區(qū)。

5 歷史相似分析

臺(tái)風(fēng)是誘發(fā)滄州沿海風(fēng)暴潮的重要原因，這類風(fēng)暴潮多發(fā)生在7、8月份[7]。對(duì)建國(guó)以來(lái)發(fā)生在滄州沿海的致災(zāi)風(fēng)暴潮進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表1），其中11 次風(fēng)暴潮災(zāi)害，臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮6 次，溫帶風(fēng)暴潮5 次。6次臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮中5 次超過(guò)警戒潮位，并且致災(zāi)最嚴(yán)重，潮位最高的也由臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮造成，如1997年8月20日臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮，滄州黃驊潮水位達(dá)5.95 m，是自1982年黃驊站建立以來(lái)觀測(cè)到的最高潮位。

表1 1950年以來(lái)黃驊港歷次致災(zāi)風(fēng)暴潮簡(jiǎn)表[9]

圖7 為6 次北上影響滄州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)路徑圖，從臺(tái)風(fēng)路徑來(lái)看：5 次臺(tái)風(fēng)穿過(guò)山東半島，進(jìn)入渤海，在其西岸登陸或在遼東半島登陸時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心影響渤海地區(qū)，造成東北大風(fēng)，風(fēng)暴增水疊加在天文潮上，引起災(zāi)害性風(fēng)暴潮[3]；1 次臺(tái)風(fēng)經(jīng)黃海在朝鮮半島登陸，在渤海及黃海北部出現(xiàn)強(qiáng)而持久的偏東大風(fēng)，海水在風(fēng)的作用下產(chǎn)生的風(fēng)海流使海水不斷涌入渤海灣內(nèi)，對(duì)于滄州沿海，臺(tái)風(fēng)遠(yuǎn)距離的水體輸送[8]，疊加在天文高潮上形成致災(zāi)風(fēng)暴潮。由此可見(jiàn)，北上臺(tái)風(fēng)路徑也是影響臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮強(qiáng)度的重要因素。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮的強(qiáng)度受地形、氣象條件及臺(tái)風(fēng)路徑的影響顯著。“達(dá)維”影響期間是天文大潮期，天文高潮時(shí)滄州沿海出現(xiàn)了超警戒潮位的高潮位，而后“達(dá)維”中心在滄州沿海帶來(lái)的東北大風(fēng)使風(fēng)暴增水值達(dá)到最大，“達(dá)維”在滄州沿海造成了一次災(zāi)害性的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮過(guò)程；

（2）對(duì)歷史上致災(zāi)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮資料分析，北上臺(tái)風(fēng)穿過(guò)山東半島，進(jìn)入渤海西部海面，在其西岸登陸或在遼東半島登陸時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心影響渤海地區(qū)，造成東北大風(fēng)，是引起災(zāi)害性風(fēng)暴潮的主要因素；同時(shí)臺(tái)風(fēng)的遠(yuǎn)距離水體輸送也是滄州沿海致災(zāi)風(fēng)暴潮形成的重要因素。通過(guò)研究本地區(qū)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮及路徑規(guī)律，結(jié)合地理環(huán)境特點(diǎn)，可以提前預(yù)防，及時(shí)發(fā)布預(yù)警報(bào)，撤離人財(cái)物，減少風(fēng)暴潮災(zāi)害帶來(lái)的損失。

[1]孫湘平.中國(guó)近海區(qū)域海洋[M].海洋出版社,2008:158-163.

[2]許富祥,韋鋒余,邢闖.091415 渤海黃海北部災(zāi)害性海浪風(fēng)暴潮過(guò)程災(zāi)情成因分析及災(zāi)后反思[J].海洋預(yù)報(bào),2009,26(2):38-44.

[3]宗先國(guó),劉志雨,陳翠英,等.渤海灣東南海岸風(fēng)暴潮成因分析及預(yù)報(bào)[J].水文,2007,27(1):40-43.

[4]李玉杰,張秋豐,葉鳳娟,等.天津沿海1105號(hào)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮過(guò)程分析[J].海洋預(yù)報(bào),2012,29(4):42-46.

[5]楊曉君,何金海,呂江津,等.對(duì)一次溫帶氣旋引發(fā)渤海風(fēng)暴潮過(guò)程的數(shù)值模擬[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2010,26(4):61-65.

[6]王世彬.2009年“04.15”風(fēng)暴潮過(guò)程預(yù)報(bào)及成因分析[J].海洋預(yù)報(bào),2010,27(3):35-39.

[7]周樹華,張芹,劉桂才.萊州灣風(fēng)暴潮天氣的氣候特征及預(yù)報(bào)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(26):14502-14507.

[8]楊波, 林祥, 劉青明, 等.“桑美”超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮增水特征分析[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào),2013,41(4):348-353.

[9]王月賓.渤海西岸致災(zāi)風(fēng)暴潮的統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模型[J].氣象,2007,33(9):40-46.