江蘇海域臺風浪波高時空分布特性研究

王一心，潘毅*，周鳳妍，于普兵，潘錫山，韓雪

（1.河海大學港口、海岸與近海工程學院，江蘇南京 210098；2.浙江省水利科學研究院，浙江杭州 310020；3.江蘇省海涂研究中心，江蘇南京 210036）

0 引言

臺風浪是我國主要的海洋災害之一，多發(fā)于我國南海、東海、臺灣海峽、臺灣省以東等海域，也出現(xiàn)于黃海和渤海海域，給我國海岸防護工程、近岸海域船舶、海水養(yǎng)殖業(yè)帶來很大程度的危害。江蘇的地理位置決定了從福建、浙江等地登陸的臺風在西風帶的壓迫及副熱帶高壓環(huán)流的引導下，從江蘇沿海出海的概率很大；且夏季江蘇外海海溫偏高，沿海北上的臺風能量損耗較少，因此易在江蘇沿海造成災害性海浪，而秋季副熱帶高壓東退，在近海轉向的臺風向北發(fā)展，轉向點北移，也會對位置偏北的江蘇海域造成影響[1]。近年來，氣候變暖導致影響江蘇的臺風日益增多，因此，對臺風在江蘇造成的災害性海浪的分布特征的深入研究日趨迫切。

為了研究臺風造成的臺風浪等海洋災害，學者大多利用數(shù)值模擬的方法來驗證已發(fā)生的或預報、預測將要發(fā)生的災害性海浪過程。風場模擬主要選取美國國家環(huán)境預報中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）提供的氣候預報系統(tǒng)（Climate Forecast System Version 2，CFSV2）或歐洲中尺度天氣預報中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）提供的第五代大氣再分析全球氣候數(shù)據(jù)（ECMWF Reanalysis v5，ERA-5）等再分析風場數(shù)據(jù)作為背景風場[2-3]，再根據(jù)具體情況選取Jelesnianski 等理論氣壓模型或Holland 等經(jīng)驗模型疊加構成輸入風場[3]。波浪模型多采用MIKE21-SW 波浪數(shù)學模型[3-4]、第三代近海淺水海浪數(shù)值計算模式（Simulating Waves Nearshore，SWAN）[5]、WaveWatch Ⅲ海浪模型[6]等。卞建云[7]采用藤田臺風模型模擬風場，使用高 級 環(huán) 流 模 型（Advanced Circulation Model，ADCIRC）作為風暴潮模型模擬了不同重現(xiàn)期下的風暴增水極值，并比較了江蘇沿海百年一遇臺風引發(fā)風暴增水較大的區(qū)域。武海浪等[8]采用Holland臺風模型，使用三維河口近海水動力泥沙模型（Estuatine，Coastal Ocean Model with Sediment Transport，ECOMSED）和SWAN 模型模擬了風暴潮水位并計算了蘇澳港的臺風浪，得出風暴潮位會對局部波高產(chǎn)生影響的結論。王金城[9]則使用Holland 臺風模型、西北太平洋潮波模型和ADCIRC模型模擬了在假想不利臺風作用下江蘇沿岸的增水情況，得出了江蘇沿岸可能的最大風暴潮增水與不利臺風。

臺風浪時空分布研究對于防災減災、漁業(yè)生產(chǎn)、海洋工程建設等有著重要的作用。為深入了解特定海域的臺風浪時空分布特征，有學者進行了相關研究。王毅等[10-11]針對1909 號臺風“利奇馬”、1918 號臺風“米娜”引起的大浪過程開展研究，指出浙江沿海波浪的有效波高和風速在空間分布上相關性較高，有效波高越高，風浪占比越大，但最大有效波高不一定位于臺風中心區(qū)域內。有學者根據(jù)路徑把臺灣海峽的常見臺風進行分類并開展了數(shù)值研究，從整體的空間分布上看，臺灣海域的臺風浪更多是對東部海岸造成較為嚴重的影響，且“登臺入閩”型臺風是給福建沿海帶來大范圍臺風浪災害的一類[12]，該區(qū)域最大風速和有效波高的出現(xiàn)區(qū)域會受到臺風中心位置的顯著影響[13]。由于江蘇海域的臺風浪時空分布特征的研究相對較少，為了給江蘇海域的防災減災、海上生產(chǎn)、海洋工程等提供參考依據(jù)，有必要探討研究影響江蘇海域的臺風浪的時空分布特征。為了直觀地顯示不同路徑下的江蘇沿海臺風浪分布特征以及對江蘇海域造成的影響，本文將對影響江蘇海域的歷史典型臺風進行分類，并分別從空間分布和持續(xù)時間兩個角度模擬歷史典型臺風造成的江蘇海域臺風浪波高分布特征。

1 模型與方法

根據(jù)路徑將影響江蘇海域的歷史典型臺風進行分類，建立數(shù)學模型并分別對這幾種類型的臺風進行模擬。風場模型采用模型風場與再分析風場構建的混合風場，風暴潮模型基于ADCIRC構建[14]，波浪模型基于SWAN 構建[15]，二者通過交換水位、流速、輻射應力進行耦合，并通過對天文潮和風暴潮過程的復演對模型進行驗證。

1.1 臺風分類

臺風路徑不同會導致生成的臺風浪傳播方向不同。由于影響江蘇海域的臺風數(shù)量眾多，為掌握其整體情況，研究時可按路徑將臺風進行分類。根據(jù)1979—2021年的臺風路徑統(tǒng)計，造成江蘇沿海風暴潮災害的臺風路徑主要有4 類：臺風自西北太平洋洋面生成后，自江蘇海域北部掠過西移；臺風逼近江蘇沿海后轉向；臺風在福建或浙江沿海登陸后從江蘇或長江口出海；臺風自西北太平洋洋面生成后，從江蘇沿海北上。這里簡單把上述4 類臺風路徑記作“北部掠過型”、“東側掠過型”、“穿過江蘇北移型”、“沿江蘇近岸北移型”。

為了方便研究，從影響江蘇的4 類歷史典型臺風中各選取3場作為代表進行數(shù)值模擬。“北部掠過型”典型臺風過程選取臺風“達維”（1210）、臺風“愛麗”（9415）和臺風“風神”（0209），該類型臺風自西北太平洋洋面生成之后，西行進入江蘇海域北部區(qū)域，過程中最大波高與臺風中心路徑密切相關，主要影響區(qū)域為江蘇中部—北部地區(qū)；“東側掠過型”典型臺風過程選取臺風“派比安”（0012）、臺風“梅花”（1109）和臺風“燦鴻”（1509），該類型臺風在影響江蘇沿海的臺風中較為常見，此類臺風生成后逼近江蘇沿海，轉向后向著背離江蘇沿海的方向發(fā)展，最大波高多出現(xiàn)在臺風中心移動路徑的右側；“穿過江蘇北移型”典型臺風過程選取臺風“黑格比”（2004）、臺風“杰夫”（8506）和臺風“亞力士”（8707），此類型臺風由于穿過江蘇腹地，臺風強度受到很大的削弱，風力大大減小，臺風浪波高整體較低，影響范圍偏小；“沿江蘇近岸北移型”典型臺風過程選取臺風“安比”（1810）、臺風“艾德”（8406）和臺風“瑪美”（8509），該類型臺風大部分強度在移動至江蘇北部時已衰減完畢，波高極值主要分布在浙江沿岸。以上所選取的臺風中，“穿過江蘇北移型”的3 場臺風由于在浙江登陸，強度受到削弱，因此在進入江蘇后臺風強度較低，其余3 類臺風強度比較相近。經(jīng)驗證，以上所選取的同種類型的臺風造成的臺風浪分布總體特征大致相似，基本可以代表其所屬類型。繪制這4 種類型共12 場的臺風路徑示意圖（見圖1），其中臺風路徑數(shù)據(jù)使用中國氣象局熱帶氣旋資料中心（來源：https://tcdata.typhoon.org.cn/）提供的最佳路徑數(shù)據(jù)集[16-17]。

圖1 代表性臺風路徑Fig.1 The tracks of selected typhoons

1.2 模型建立

在模擬歷史典型臺風時需要建立臺風風場模型、臺風浪模型和風暴潮模型。臺風風場模型采用模型風場與再分析風場構建的混合風場，波浪模型采用SWAN 模型，風暴潮模型采用ADCIRC 模型，并將二者耦合為風暴潮-波浪耦合模型來模擬典型臺風作用下江蘇省臺風浪分布情況。

1.2.1 風場模型

風場模型采用混合風場構建模式，靠近臺風中心附近采用模型風場，遠離臺風中心部分采用再分析風場。模型風場采用JELESNIANSKI[18]于1965年提出的經(jīng)驗風場和氣壓場模型，即捷氏模型。模型中氣壓計算公式如下：

式中：p(r)為離臺風中心直線距離為r處的氣壓值；ρa為空氣密度；p∞為無窮遠處的氣壓，本文中默認為大氣壓；p0為臺風中心低壓；r為系數(shù)，表示表面風和熱帶氣旋氣壓梯度風之間的倍數(shù)關系；VR為近中心的最大風速；R為最大風速半徑，本文中它的取值采用KNAFF等[19]于2007年提出的經(jīng)驗計算方法：

式中：m0、m1和m2為與臺風所在海域有關的經(jīng)驗系數(shù)，在西太平洋分別取值為38.0，-0.116 7和-0.004；VSR為臺風中心的移動速度；φ為臺風中心所在位置的緯度；γ的計算公式為：

模型計算的風速包括兩個部分：一是對稱的梯度風速，其與最大風速和最大風速半徑有關；二是移行風速，其與臺風中心移動速度有關。風速計算公式如下：

式中：V(r)為離臺風中心直線距離為r處的風速值。模型風場中計算所采用的臺風中心位置、最大風速以及中心低壓均由最佳路徑數(shù)據(jù)集提供[16-17]。

再分析風場選用ECMWF 的ERA-5 資料，空間分辨率為0.25°×0.25°，時間分辨率為1 h，高度為海面以上10 m。在使用ERA-5資料作為背景風場時，為了避免與模型風場組合的結果發(fā)生不連續(xù)的現(xiàn)象，首先應根據(jù)實測臺風路徑對ERA-5 資料中的臺風中心進行修正，再將臺風模型與ERA-5 背景風場進行組合。由于臺風模型風場的精度由臺風中心向外遞減，再分析風場的精度由臺風中心向外遞增，因此應根據(jù)不同時刻背景風場和模型風場的計算精度動態(tài)選擇最優(yōu)半徑，更好地適應不同時刻出現(xiàn)的不同強度的臺風風場，最優(yōu)半徑所在位置的臺風模型和背景風場應有相同精度。

組合風場時，在最優(yōu)半徑內使用模型風場計算值，最優(yōu)半徑外使用ECMWF資料，最優(yōu)半徑附近范圍為過渡區(qū)。過渡區(qū)的內外邊界R1和R2定義如下[20]：

式中：β為經(jīng)驗系數(shù)，本文中取為0.3；Rt為過渡區(qū)寬度，本文中取為1.2倍的最大風速半徑；Ropt為疊加半徑，本文中取為3 倍的最大風速半徑。為保證平滑過渡，過渡區(qū)的風速為兩套資料的組合，混合風場的風速計算公式為：

式中：vmod為參數(shù)化模型風場計算值；vrea為數(shù)值模擬風場值；α為過渡系數(shù)，計算公式為：

1.2.2 風暴潮-波浪耦合模型

風暴潮模型采用ADCIRC 模型，該模型利用有限元法求解雷諾平均的納維-斯托克斯（Reynolds-Averaged Navier-Stokes，RANS）方程。波浪模型采用基于波作用平衡方程開發(fā)的SWAN 模型。該模型由代爾夫特理工大學（Technische Universiteit Delft，TU Delft）開發(fā)，能準確模擬復雜的潮流、地形、風場環(huán)境下的波浪場，適用于各種范圍水域的模擬。風暴潮-波浪耦合模型基于ADCIRC+SWAN水動力模型構建，二者通過交換水位、流速和輻射應力進行耦合。該耦合模型已經(jīng)在相關領域被用來進行臺風浪風暴潮模擬且效果較好，在世界范圍得到廣泛應用[21-22]。

風暴潮-波浪耦合模型的計算區(qū)域覆蓋渤海、黃海、東海3 個海域，范圍為25°～41°N，118°～129°E。模型采用非結構化三角網(wǎng)格，工程區(qū)域網(wǎng)格進行加密處理，開邊界處網(wǎng)格分辨率約為0.2°，岸線區(qū)域分辨率較為精細，可達0.02°。模型所使用地形資料來自于全球地形數(shù)據(jù)集（The General Bathymetric Chart of the Oceans，GEBCO），近岸區(qū)域采用海圖水深數(shù)據(jù)進行地形修正后再插值到模型網(wǎng)格當中。ADCIRC 模式模擬區(qū)域計算網(wǎng)格劃分見圖2，水位基準面采用平均海平面。

圖2 模擬區(qū)域網(wǎng)格及測站位置Fig.2 Grid of simulation area and locations of measurements stations

模型開邊界有北、東、南3 條，采用潮位作為開邊界驅動力。開邊界計算潮位所采用的潮汐模型包括M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1、MF、MM 10 個分潮。在本文選取的海域范圍內，這10個分潮可以充分準確地反映該區(qū)域的潮位變化，潮流和波浪每隔60 min耦合計算一次。

1.3 模型驗證

為了驗證模型的準確性，本文利用3 場典型臺風對響水測站、蘇北淺灘測站的作用過程進行波浪驗證，利用3個臨時驗潮站進行潮位驗證，利用蘇北淺灘測站進行寒潮影響下的波浪驗證。測站位置見圖2，其中響水測站和蘇北淺灘測站用星形表示，臨時驗潮站1#、2#、3#用圓形表示。

首先進行波浪驗證。利用響水測站（34.436°N，120.101°E）的臺風浪實測數(shù)據(jù)對臺風“達維”（1210）波浪場進行對比驗證，利用蘇北淺灘測站（32.7°N，122.4°E）的臺風浪實測數(shù)據(jù)對臺風“煙花”（2106）和臺風“燦都”（2114）的波浪場進行對比驗證，結果見圖3。這3 場臺風浪實測值和模擬值的平均絕對誤差分別為0.273、0.422、0.545，均方根誤差分別為0.416、0.506、0.661，平均相對誤差分別為37.75%、13.03%、17.99%。由于本文為了研究臺風影響下江蘇海域的最不利情況，因此主要關注最大有效波高，圖3模擬得到的有效波高峰值與實測數(shù)據(jù)擬合較好，能反映波高變化趨勢，因此模型能夠滿足本次研究的需求。

圖3 3場典型臺風對測站作用過程的波浪驗證Fig.3 Wave validation of the effect of three typical typhoons on measurement stations

采用蘇北淺灘測站獲取的2021 年10 月15—17日和12 月24—25 日寒潮影響下的波浪數(shù)據(jù)進行對比驗證，結果見圖4，因寒潮不涉及臺風路徑，因此直接采用ECMWF 再分析風場進行驅動，圖中時間均為北京時。結果表明，這兩場寒潮波浪實測值和模擬值的平均絕對誤差分別為0.248 和0.353，均方根誤差分別為0.305 和0.420，平均相對誤差分別為8.61%和19.17%。由圖可見，模擬的寒潮影響下的有效波高和其隨時間變化的過程與實測數(shù)據(jù)吻合較好。

圖4 蘇北淺灘測站兩場寒潮過程的波浪驗證Fig.4 Wave validation of the effect of two cold air processes on Northern Jiangsu Shoal Measurement Station

采用2019 年中交第三航務工程勘察設計院水文技術室實地測驗得到的各測點逐時潮位實測值進行潮位驗證。模型選擇了計算區(qū)域內3個代表性臨時驗潮站1#（121.84°N，32.26°E）、2#（121.85°N，32.24°E）、3#（121.85°N，32.22°E），水位基準面均換算成為1985 國家高程基準面。潮位驗證時間范圍為2019 年2 月15 日—3 月1 日共15 d 的連續(xù)水位時間序列，包含了大潮、中潮、小潮。由圖5可知，在驗證時段內，模型計算和實測的高低潮位及過程線相位吻合較好。

圖5 2019年2月15日—3月1日各測點潮位過程線驗證Fig.5 Validation of tidal levels of the measurement points from February 15 to March 1，2019

1.4 模擬方案

利用ECMWF 的背景風場和JELESNIANSKI經(jīng)驗風場構造的混合風場作為ADCIRC 模式的輸入風場，并結合全球實測地形數(shù)據(jù)建立江蘇沿海臺風浪模型，利用該模型對江蘇歷年引起臺風浪的臺風進行模擬，得出有效波高數(shù)據(jù)，分析臺風浪有效波高的空間分布和時間上的傳播特征。

2 江蘇海域臺風浪有效波高時空分布特征

按照第1 節(jié)對江蘇沿海臺風的分類方法，將影響江蘇海域的典型臺風分成4 類并進行臺風浪模擬，得到臺風浪有效波高最大值在空間和持續(xù)時長上的分布特征，分析不同類型臺風給江蘇海域帶來的影響。

2.1 江蘇沿海臺風浪波高空間分布特征

將選取的4 種類型共12 場的江蘇海域典型臺風過程進行臺風浪模擬，計算出每場臺風造成的臺風浪全時段最大值，并將同一類型的3 場臺風浪波高最大值合成為單類波高最大值，以此分別繪制4種類型臺風引起的臺風浪有效波高最大值分布，結果見圖6。

圖6 4種類型臺風引起的臺風浪有效波高最大值分布Fig.6 Distribution of significant wave height maxima of typhoon waves caused by four types of typhoons

由圖6 可見，“北部掠過型”臺風的影響范圍主要為江蘇北部及山東地區(qū)，在江蘇海域形成NW—SE 分布的高波浪能區(qū)域。北邊可以影響到山東半島，沿岸地區(qū)最大波高可達2.0～4.0 m，近海波高可達4.0～6.0 m。對于江蘇沿海北部的影響更為巨大，近岸波高可達6.0 m，沿岸波高也達到2.0～4.0 m。江蘇南部近岸波高也達到4.0 m。

“東側掠過型”臺風最大波高均分布在江蘇近海地區(qū)水深較大的海域，臺風浪波高峰值與臺風路徑吻合度較高，在江蘇近海及外海NE—S 海域形成高波浪能海域。與其他類型臺風相比，該類型臺風的臺風浪影響區(qū)域對江蘇北部及山東半島地區(qū)的影響較為突出。山東半島附近波高可達6.0 m，臺風浪波高峰值沿臺風路徑向江蘇沿岸地區(qū)遞減，衰減層次明顯，依次從9.0 m 以上波高衰減為6.0 m，4.0 m，3.0 m，到達江蘇沿岸時衰減為2.0 m。對于江蘇南部的影響一直延伸到通州灣以南，通州灣地區(qū)的波高可達4.0 m。

“穿過江蘇北移型”臺風引起的臺風浪高度比其他類型小，但影響范圍沒有變化，總體形成江蘇近海海域NE—SW 分布的中高波浪能區(qū)域，北至山東半島，南至通州灣以南地區(qū)，江蘇、浙江沿岸也受到臺風浪影響，整體波高超過2.0 m。由于臺風穿過江蘇地區(qū)會造成風力衰減，因此未在江蘇沿岸地區(qū)造成較大臺風浪，只在穿出江蘇進入黃海海域后臺風浪再次增大，波高為3.0～4.0 m。

“沿江蘇近岸北移型”臺風對江蘇沿岸以及長江口、通州灣地區(qū)波高的影響不大，但在江蘇近海南部海域會形成SE—S 分布的超高波浪能區(qū)域。臺風浪波高最大值分布在臺風路徑左右，且隨著臺風浪的傳播逐步衰減。臺風浪主要波及區(qū)域為江蘇中部、近海地區(qū)及浙江沿岸和近海地區(qū)，波高可達2.0～4.0 m。江蘇沿岸波高多為2.0～3.0 m。此類臺風穿過江蘇后進入渤海區(qū)域，風力有所增強，導致渤海地區(qū)以及山東青島、山東半島南部地區(qū)的臺風浪波高再次增大，可達4.0 m。

進一步比較以上4種類型臺風的有效波高最大值，得到的所有類型的有效波高最大值可代表江蘇海域臺風浪的可能最極端情況，結果見圖7。從圖中可以看出，江蘇沿海海域最大波高可達4.0～6.0 m，其分布在江蘇中北部近海海域，山東半島南部地區(qū)波高也受江蘇海域影響，可增加至4.0 m 左右，此高度波浪對于沿岸地區(qū)的影響將會十分劇烈。此外，江蘇中部和南部地區(qū)的有效波高最大值也達到3.0～4.0 m，輻射沙脊處北部和東北部有效波高最大值為3.0 m 左右，而輻射沙脊南部地區(qū)最大可達4.0 m 以上。

圖7 江蘇海域臺風浪有效波高最大值分布Fig.7 Distribution of significant wave height maxima of typhoon waves in Jiangsu coastal sea

2.2 江蘇沿海臺風浪有效波高持續(xù)時長分布特征

為了直觀地研究臺風浪在江蘇近海和沿岸傳播的持續(xù)時長特征規(guī)律，在模型中根據(jù)位置不同選取3類測點分析傳播過程。第一類測點位于江蘇沿海北部，設置了1—3 號測點；第二類測點位于江蘇沿海輻射沙脊，設置了4—11 號測點；第三類測點位于江蘇近海海域，設置了12—15號測點。測點分布見圖8。

圖8 測點分布Fig.8 Distribution of measuring points

定義tHx為每個測點有效波高超過xm的持續(xù)時長（如tH2.5指有效波高超過2.5 m 的持續(xù)時長），并取每個測點的tH1、tH1.5、tH2.5、tH3.5、tH5，針對每一類取平均值，針對不同tHx繪制12 場臺風作用下15 個測點波高超過xm的持續(xù)時間柱狀圖，結果見圖9。

圖9 3類典型測點平均有效波高持續(xù)時間柱狀圖Fig.9 Histogram of average significant wave height duration for three types of typical measurement points

tH1：“北部掠過型”臺風中，除臺風“風神”受路徑和風力影響導致對波高影響減弱外，其余場次的臺風都使得輻射沙脊和近海海域大于1.0 m 的波高持續(xù)了較長時間，尤其是1210號臺風“達維”使得輻射沙脊范圍大于1.0 m波高的持續(xù)時間超過3 d。“東側掠過型”和“沿江蘇近岸北移型”臺風在江蘇沿岸海域引起1.0 m 以上波高的持續(xù)時間可超過1 d，輻射沙脊和近海海域處的持續(xù)時間最大可接近3 d。“穿過江蘇北移型”臺風影響較弱，江蘇沿岸波高超過1.0 m 的持續(xù)時間為1 d 左右，輻射沙脊及近海海域的持續(xù)時間則均在2 d左右。

tH1.5：“沿江蘇近岸北移型”臺風使得研究區(qū)域內波高超過1.5 m 的波浪持續(xù)時間最長，江蘇沿岸海域持續(xù)時間約達1 d，輻射沙脊海域則接近2 d。以臺風“達維”為代表的“北部掠過型”極端臺風類型在江蘇沿岸海域造成超過1.5 m 波高的持續(xù)時間可達接近1 d，輻射沙脊海域持續(xù)接近1.5 d。“東側掠過型”和“穿過江蘇北移型”引起江蘇沿海范圍波高超過1.5 m 波浪的持續(xù)時間均有所減少，但輻射沙脊和近海海域處仍持續(xù)1.5 d左右。

tH2.5：江蘇沿岸海域波高超過2.5 m 的波浪的持續(xù)時間均大幅減小，只有“北部掠過型”典型臺風“達維”的持續(xù)時間仍然可超過5 h。“沿江蘇近岸北移型”臺風對于輻射沙脊處超過2.5 m 的波浪影響最大，持續(xù)時間超過15 h。另外，“北部掠過型”和“東側掠過型”臺風仍然對近海海域波高超過2.5 m的波浪造成持續(xù)影響；4 類臺風中“穿過江蘇北移型”臺風給研究區(qū)域造成超過2.5 m 波浪的持續(xù)時間最短。

tH3.5：“穿過江蘇北移型”臺風對于江蘇海域波高超過3.5 m 的波浪的影響幾乎消失，“東側掠過型”臺風在近海海域仍然可以造成超過3.5 m 的波高，且持續(xù)時間是4 類中最長的，最長可達35 h。在“北部掠過型”臺風影響下近海海域波高仍然可超過3.5 m，但持續(xù)時間較“東側掠過型”臺風短，只有20 h。4類臺風中，“沿江蘇近岸北移型”臺風在輻射沙脊造成的超過3.5 m 波高的持續(xù)時間最長，可持續(xù)近20 h。

tH5：研究區(qū)域波高超過5.0 m 的波浪的持續(xù)時間更少，“穿過江蘇北移型”臺風已經(jīng)不對研究區(qū)域5.0 m 以上的波高產(chǎn)生影響，而“東側掠過型”臺風和“沿江蘇近岸北移型”臺風仍然會對輻射沙脊海域波高超過5.0 m的波浪產(chǎn)生影響，持續(xù)時間最大為5 h。

綜合來看，“北部掠過型”臺風給江蘇海域沿岸、近海區(qū)域造成了持續(xù)的較大波高；在“東側掠過型”臺風影響下，近海大浪持續(xù)時間較長；“沿江蘇近岸北移型”臺風對輻射沙脊海域影響較大，大浪持續(xù)時間較長；在“穿過江蘇北移型”臺風的影響下，近海海域的波浪持續(xù)時間比沿岸和輻射沙脊海域長，但與另外3種臺風相比，各測點海域大浪的持續(xù)時間較短。

3 結論

本文基于風暴潮-波浪耦合模型和風場模型對江蘇沿海的典型臺風進行了模擬，重點研究了江蘇沿海典型臺風引起的臺風浪波高的空間分布和持續(xù)時間特征。結論如下：

①從臺風浪有效波高的空間分布來看，“北部掠過型”臺風對江蘇北部沿海波高影響顯著；“東側掠過型”臺風對江蘇近海海域影響范圍最廣；“穿過江蘇北移型”臺風影響范圍較廣，但對于波高的影響最小；“沿江蘇近岸北移型”臺風對江蘇沿岸的波高影響比“穿過江蘇北移型”臺風略高，且對江蘇近海南部海域的波高影響較大。

②從臺風浪有效波高的持續(xù)時間來看，江蘇北部沿岸海域、近海海域受“北部掠過型”臺風影響，較大波高的波浪持續(xù)時間較長；“東側掠過型”臺風在近海海域造成持續(xù)較大的波高，波高超過3.5 m的波浪可持續(xù)35 h；在“沿江蘇近岸北移型”臺風影響下，輻射沙脊海域大浪持續(xù)時間較長，波高超過2.5 m 的波浪持續(xù)時間可達15 h；“穿過江蘇北移型”臺風在各測點引起海域大浪的持續(xù)時間上比其他3類臺風短。

需要說明的是，本文將影響江蘇海域的臺風按路徑進行分類，每種類型選取強度較高的3 場典型臺風開展研究，但典型臺風的強度并非完全一致，故得到的結論有趨勢上的正確性，但結果在量級上可能存在偏差，本文的定量結論需謹慎使用。