淺談近年影響海南島風暴潮的因素探討

陳哲

摘 要：近年的風暴潮影響海南島，特別是在臺風與天文潮的前提下所發生的風暴潮，使部分岸段最高潮位超過當地警戒潮位，各時期的風暴潮對海南島沿岸造成不同程度的損失。本文分別先后從天文潮、熱帶氣旋、災害造成的損失等方面進行多層次的分析比較，總結風暴潮預報經驗，提高風暴潮預警能力更好地為海南島的海洋防災、減災服務。

關鍵詞：風暴潮災害；影響因素；防范措施

一、風暴潮的性質

風暴潮是一種來自海上的自然現象，是指由于強烈的大氣擾動——如熱帶氣旋（臺風、颶風）、溫帶氣旋（寒潮）或爆發性氣旋等天氣系統所伴隨的強風和氣壓驟變所導致的海面異常升降的現象[1]。風暴潮發生時一般會伴有狂風巨浪，當與天文大潮相遇，往往造成沿海地區潮水暴漲而釀成巨大災難，當風暴潮的增水超過警戒水位后，就可能發生風暴潮而引起的各種災害。當水位在短時間內急劇上升就能沖毀堤壩、淹沒農田和城鎮、破壞各種基礎建設、以至造成人們生命及財產的巨大損失。風暴潮對沿海人民生命和財產構成巨大的威脅，近年來我國因風暴潮災害而造成的損失是呈逐年上升趨勢，每年都達到上百億元左右[2-3]。

受全球氣候變暖和海平面上升的影響，不同重現期的風暴潮增值水位將發生很大變化。據歷史資料統計，海南島沿海風暴潮每年有3.8次增水值達到30cm以上，一年有兩次增水值達到50cm 以上，每兩年就會有一次增水在100cm 以上[4]，由于各種人為及非人為影響相對海平面的上升，重現期風暴潮增水水位的高潮位也從目前50 a縮短為10 a一遇[5]，因此，未來風暴潮重現期的研究重點應該是將全球氣候變暖導致相對海平面上升對風暴潮重現期所產生的影響作為主要方向[6]。

根據我國風暴潮災害歷史記錄、驗潮站觀測數據，利用增水或潮位等指標，郭洪壽[7]按照純自然科學劃分方法，將風暴增水的大小將風暴潮強度劃分為7 個等級（如表1所示）。

二、風暴潮的災害

風暴潮單次引起海洋災害的損害性僅次于海嘯，但由于其發生頻率次數遠遠超出了海嘯，所以風暴潮引起的災害居海洋災害之首[8]，我國許多沿海地區都是風暴潮的多發地區，風暴潮能否對社會形成災害，主要取決于海平面增水的大小和當地天文大潮高潮位的因素。我國沿海地區每年都受到西太平洋、及南海熱帶氣旋的直接影響，熱帶氣旋的作用直接加大海水潮位的增加，如正處天文大潮時期所引起的風暴潮所造成的災害更是觸目驚心，除此，災情程度也取決于受災地區的地理位置、海岸形狀，以及沿海地區經濟、建筑的易損性。上述因素均能左右災情的嚴重程度性，同時災害對各個行業的災害損失也是不同的（如表2）。

梁海燕[9]針對0518 號臺風“達維”引發的風暴潮災害調查數據進一步說明，風暴潮災害中海水養殖損失占到82.1%，其后依次是農業、漁業、房屋、堤防及其他海洋工程，分別占到70%、5.7%、3.4%、1.8%。在風險區系統內，各承災體所承災能力最弱的是海水養殖業，其次是農田和海洋捕撈（漁港和漁船），上述結論與三防、海洋、氣象、民政等部門提供2014年“威馬遜”臺風、“海鷗”臺風中各行業受損失結果可以看出，海南島沿岸風暴潮災害承災能力最弱的是海水養殖業的論點幾乎相符。因此每次風暴潮來襲之前做好海水養殖業、農業、漁業的防范保護措施是重中之重的事情。

三、影響海南島風暴潮的因素

（一）天文潮的影響

英國科學家牛頓發現并論證了地球存在著吸引力，運用“萬有引力定律”為基礎來證明太陽、月亮的引力與地球有相互作用，導致了地球海平面發生規律性的振幅現象，這種海面現象叫做海洋潮汐或天文潮。

風暴潮高峰時與天文潮相遇，兩者潮勢疊加起來，就會使水位暴漲就能導致特大風暴潮災害的發生。風暴潮成災強度大小都與之直接相關，當熱帶氣旋登陸前后遇到天文大潮也會暴發風暴潮災害，它是由強風或氣壓驟變對海面作用，導致沿海水位急劇升降的，常給沿海一帶造成危害，風暴潮災害已經成海洋災害之首位，世界上絕大多數因強風暴引起的特大海岸災害都是由風暴潮造成的。

近年來由于熱帶氣旋登陸時正好遇見天文潮而發生風暴潮對沿海地區的生產、生活帶來了災難性的后果，1409號超強臺風“威馬遜”影響期間最大增水時恰逢天文低潮位，7 月18 日海口秀英站出現超當地警戒潮位的高潮位，秀英站當天最大增水209 cm，最高潮位超過警戒潮位57 cm。1415號臺風“海鷗”登陸海南時恰逢天文大潮，兩者相遇產生歷史最高潮水位4.37米，超過警戒水位1.47米，刷新海口市建國以來最高潮水位（見圖1），本次風暴潮最高潮水位導致了?？谑袃群Ｋ畤乐氐构啵瑖乐赜绊懥藦V大市民的日常工作及生活[10]。

（二）熱帶氣旋的影響

按照 WMO 的標準，熱帶低壓、熱帶風暴、強熱帶風暴、臺風 、強臺風和超強臺風統一稱為熱帶氣旋（Tropical Cyclone，簡稱 TC），海南島位于西太平洋，無論是在南海還是西太平洋生成的TC，每年光登陸海南島的TC占登陸全國的20%，素有“臺風走廊”之稱[11]。

根據中國氣象局（CMA）“關于實施熱帶氣旋等級國家標準（GB/T 19201-2006）”規定：熱帶氣旋（TC）按中心附近地面最大風速（采用二分鐘平均風速）劃分為六個等級（如表3）。

每年登陸海南島的熱帶氣旋平均為2～3個，從表4中分析熱帶氣旋登陸時間是在4月持續到12月，主要影響時間在6～10月，登陸比率占全年總數的90%，每年的8、9月是熱帶氣旋登陸的高峰期。通過各個渠道分析海南島強臺風災害性氣候事件中發現最常發生于秋季，其中在1966年到2014共有15次強臺風登陸海南[12]。

從氣象及海洋資料統計臺風引發的風暴增水≥30cm 的平均每年3.8場；風暴增水≥100cm的平均每兩年一場；一般風暴潮增水在30cm左右，當與天文高潮位遭遇，均有釀成風暴潮災害的潛在風險，我國歷史以來臺風引起風暴潮的最大增水值是594 cm[13]。根據歷史資料分析，海南島特大風暴潮幾乎都是因為熱帶氣旋引起的，熱帶氣旋是海南的最主要氣象災害，其強度、路徑均主導了包括較大的風暴潮災害的主要因素，不止帶來了大風、暴雨，同時也包括可以引起的泥石流、山體滑坡、風暴潮等其它地質災害，嚴重威脅人民生命財產安全和制約國民經濟的發展。

近年對本島風暴潮影響較大的強臺風

1）歷史記錄以來造成海南島災害最嚴重的1973年9月7314號超強臺風，當時強風、暴雨、風暴潮造成全島近千人死亡經濟損失無法估算。

2）海南省相關部門統計2005年9月超強臺風“達維”造成本省直接經濟損失超過100億元。26日凌晨3時左右在萬寧山根鎮登陸，登陸時中心最大風速55m/s，中心氣壓950hPa，是海南島建國以來有記錄數據排名第三的強臺風，導致全省遭受嚴重經濟損失，東部及南部沿海瓊海、萬寧、陵水、三亞等市縣發生嚴重的風暴潮災害。

3）2013年第30號超強臺風“海燕”是2013年嚴重影響海南省本島的最強臺風該臺風不僅強度強、移速快，而且生命史長，對本島影響范圍廣。

從圖2中可以看出“海燕”強臺風帶來的強降水直接影響到三亞、陵水、樂東沿海地區， “海燕”在該沿海區域誘發大風暴潮，局部地方出現特大風暴潮，風暴潮直接使沿海地區、沿河區域潮水暴漲，直接沖毀海堤沿海的鶯歌海鹽場、樂東香蕉與芒果種植業、三亞沿海的基礎工程項目、旅游措施造成毀滅性的破壞。

4）在建國五十多年來的資料統計海南島出現大于200 cm增水的風暴潮共有7 次，其中在2014年的“威馬遜”和緊跟后面的“海鷗”超強臺風均達到近年少有的持續引發兩次特大風暴潮災害，給海南島造成重大的經濟損失，圖3所示是“威馬遜”生成的途徑，隨著超強風及超強降雨的影響，在天文潮的疊加下，風暴潮主要重災區是海南島東北部的文昌、?？冢趦勺鞘薪唤缣幍匿伹盀秤袔资畟€村莊被潮水淹沒，沿海村莊海防堤全部毀于一旦，大部分民房倒塌，潮水倒灌淹沒大片農田，沿海海水養殖業損失慘重，本地區潮災共造成6人死亡，受傷無數。

（三）地形地勢的影響

風暴潮災害強度除了主要受大風和天文潮的影響之外，與受災地區的地形地勢也有著密切的聯系，在不同的地理環境、海岸形狀、岸上和海底地形，其受災程度也不一樣，地形地勢的影響主要性質是通過潮水的能量聚集和入侵范圍來影響風暴潮增水值大小。

海南島特殊的地理環境和氣候是影響風暴潮災害因素之一。海南島地處熱帶（N 18°30′～N 20°12′與E 108°30′～111°18′），如圖4海南島地形海拔圖中可以看出五指山山脈（主峰1867 m，）位于島中部呈東西走向，四周環海，形成中部、四周低的環形層狀地貌，河流分布縱橫，東部及北部沿海地區是本島幾大河流的出?？?，各河流出?？诘貐^是風暴災害的主要地區與石先武[14]等分析總結有相同之處：風暴增水的大小也會受到地形的影響，在同一河口地區不同河段風暴增水可能會相差數十甚至數百厘米，從歷史資料[11]中統計分析與王紅心等[15]的研究，海南島沿岸風暴潮的分布特征為：北部增水最強，東部次之，南部再次之，西部最弱，形成風暴潮災害的規律與風暴潮的地理分布一致相符。

（四）海平面上升的影響

從近年不完全統計，我國沿海的風暴潮災害氣候偏暖時比偏冷時段明顯增多，可以推斷全球氣候變暖造成海平面持續上升，也是左右發生風暴潮頻度和強度增加的因素之一，根據《中國海平面公報》發布的數據表明海南島沿海海平面上升幅度最大，上升110mm，海平面的上升對于風暴潮有推波助瀾的作用，是風暴潮災害加劇的重要原因之一[15]。上述論點與甘申東等[16]分析沿海地區海平面上升一樣可以影響風暴潮的大小的結論相似，得出沿海海平面上升和地下水泛濫開采都是導致地面沉降而引發的海平面相對上升，風暴潮增水與潮位疊加將出現更高的風暴潮潮位，都會引發更大的潮災。

四、風暴潮重現期計算與防范措施

（一）驗潮站潮位重現期計算

采用潮位來分析風暴潮災害風險區劃，可以運用近年影響風暴潮最厲害的臺風之一：達維臺風登陸期間三亞驗潮站的高潮潮位與日最大風速（表6）構建函數如下（圖5）：我們通過風速與潮位之間的關系來推算出風暴潮各重現期，可以得出各個重現期該地區增水情況及災害的可能性及對防范風暴潮災害的應對措施。

式中x代表潮位、y代表日最大風速。

利用達維臺風登陸期間三亞市氣象站日最大風速與三亞驗潮站的觀測數據，經過計算可得出三亞市沿岸各氣象站點各重現期的潮位（表7）。

（二）防范風暴潮災害的應對措施

為防范風暴潮災害總結如何將風暴潮災害損失降低到最低限度，具體分析如下[18-19]：

從風暴潮潮災致災成因來看，決定災害損失強度主要有3個方面：

（1）風暴潮發生的頻率及其強度；

（2）受災地區的經濟發達程度；

（3）受災地區防災減災能力。

因此，唯有提高防災減災能力，才能減少風暴潮災害帶來的損失，相關措施包括：

（1）建議水利、海洋、國土、建設的相關部門對風暴潮承災脆弱和敏感的海岸地區修建防災設施；

（2）增加氣象、海洋、水利、海事、建設、水產養殖和交通等各部門的信息資源共享，提前做好防范應對措施；

（3）健全沿海的防風暴潮體系，加強管理，提高防御水平；

（4）加強沿岸生態環境的保護，保護沿海防風林、珊瑚礁、紅樹林等生態環境；

（5）加大對風暴潮災害的宣傳力度，提高風暴潮防災減災意識和重視程度；

（6）制訂海洋防災減災法規和風暴潮防災減災標準體系；

（7）充分利用災害保險機制，為各行各業減輕損失。

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