風暴潮災害

風暴潮災害

風暴潮災害是指由颱風、溫帶氣旋、冷鋒的強風作用和氣壓驟變等強烈的天氣系統引起的海面異常升降造成生命財產損失的災害,又稱“風暴增水”、“風暴海嘯”、“氣象海嘯”或“風潮”。風暴潮會使受到影響的海區的潮位大大地超過正常潮位,造成巨大破壞。

基本介紹

  • 中文名:風暴潮災害
  • 外文名:storm-tide disaster
  • 學科:自然災害與防治
  • 別稱:“風暴增水”、“風暴海嘯”
  • 原因:颱風、溫帶氣旋、冷鋒的強風作用
  • 後果:超過正常潮位,造成巨大破壞
簡介,主要特點,中國風暴潮災害情況,形成機制,強弱等級,風暴潮災害預報研究,

簡介

風暴潮造成的災害。風暴潮又稱風暴增水、氣象海嘯、風暴海嘯。中國歷史文獻中稱為海溢、海嘯、海侵、大海潮等。風暴潮由強烈大氣擾動,如熱帶氣旋颱風颶風)、溫帶氣旋等引起的海面異常升高現象。國內外學者按照誘發風暴潮的大氣擾動特性,把風暴潮分為由熱帶氣旋引起的颱風(在北美和印度洋稱為颶風)風暴潮和由溫帶氣旋引起的溫帶風暴潮兩大類。風暴潮的空間範圍一般為幾十千米到上千千米,時間尺度或周期約1~100小時。但有時風暴潮影響區域隨大氣擾動因素的移動而移動,因此有時一次風暴潮過程可影響幾千千米的海岸區域,影響時間長達數天之久。風暴潮引起的海水水位升高一般為1~3米,最大達7米左右。

主要特點

風暴潮所形成的災害, 有著下列幾個特點:
( 1 ) 共生性。海洋風暴潮的產生是與颱風或熱帶氣旋的形成, 移動,中心氣壓值的大小,大風半徑的尺度等密切相關。因此, 颱風災害中的所有特點都應在風暴潮災中反映出來, 包括它們所產生的季節性與區域性。
( 2 ) 依賴性。由於具有共生性的特點,因此在進行風暴潮災害的預防過程中,颱風中的任何變化都將極大地限制風暴潮的發生髮展。由於颱風環境場或颱風木身條件的突變,颱風風場大小、路徑都會發生急劇的變化,尤其南海颱風更是如此,從而造成受擾地區、時間及程度上的複雜變化。
( 3 ) 複雜性。風暴潮災害的真正效應不僅在於反映了氣象的擾動,還反映了近岸地形的變化, 狹灣處,由於地形的收縮作用,風暴潮孤立波將在這裡產生增幅效應,孤立波在河道上的傳播也會引起波型的改變; 風暴潮波與天文潮水位之間, 更有非線性的禍合作用而顯示出多種的風暴潮增水形式。往在產生這樣的問題,對颱風的數值預報來說, 也許在某種空間尺度上其精度巳是足夠的,但對風暴潮的預報來說,這種尺度所顯示出來的結果卻可能是千差萬別的。因此,不同的颱風會有不同的暴潮增水,不同的地方也有不同的增水規律,可能的影響因子有上十種的組合,從而構成了風潮災害預測的複雜性。
( 4 ) 綜合性。風暴潮災害的形成,有著與其他災害形成的共性。隨著社會環境的複雜化,經濟的不斷發展,一方面災害激烈化,擴大化,同時也有可能發生新的災害現象。要研究風潮災害的形成及發展,不僅要異常重視自然現象和由此造成的直接災害問題,而且還應該重視次生性的社會影響問題,即人的行為所引起的災害。比如,風潮災害的情報通訊與傳遞問題,風潮災害發生時人們應採取的行動及其控制等。因此,防災研究應是自然科學與社會科學的結合,,是一種綜合性的問題。

中國風暴潮災害情況

據不完全統計,僅公元前48 年至公元1949 年的近2 000 年間,有較詳細記載的特大風暴潮災害就有576 次,平均不到4 年就有一次,每次造成的死亡人數少則過千,多則數萬至10 多萬。40 年來,我國沿岸風暴潮災害每年造成的直接經濟損失已由1950 年代的平均1 億元左右,增加到1980 年代後期的20 億元左右。2008 年,我國共發生風暴潮過程25 次,死亡人數56 人,直接經濟損失192. 24 億元。隨著我國沿海地區人口密度的增加和經濟的迅猛發展,風暴潮災害造成的損失呈上升趨勢,已位居我國各種海洋災害之首。

形成機制

風暴潮災害的形成與承載體的脆弱性及孕災環境息息相關,從觀測統計學、瞬變渦動能量學和中尺度數值模擬角度,可深入研究海洋風暴形成的氣候特徵及可能的動力學機制; 要在分析風暴潮自身特徵的基礎上,加強影響風暴潮產生因素的研究,如海洋在自身不同熱力結構下對熱帶氣旋的回響研究,熱帶氣旋與風暴潮發生頻次的關係研究,沿岸地形和海底的深度和形狀對風暴潮的高度影響研究,或針對某次風暴潮災害進行分析研究等,可全面了解風暴潮的形成機理。
風暴潮災害是天文潮、颱風、氣象因素、寒潮大風等因素交叉作用的結果 。颱風是誘發水位異常變化的強迫力,是颱風風暴潮形成的主要因素,寒潮大風也是誘因之一。持續的向岸大風是誘發風暴潮的主要氣象因素。強颱風風暴潮可以使海平面上升5 ~ 6 m,使影響海區的潮位大大超過正常潮位,當風暴潮和天文大潮高潮位相遇時,會使水位暴漲、導致潮水漫溢、海堤潰決、沖毀房屋,造成嚴重的經濟損失和人員傷亡。

強弱等級

根據增水高度強弱不同分為四個等級:①風暴增水,增水值小於1米;②弱風暴潮,增水值1~2米;③強風暴潮,增水值2~3米;④特強風暴潮,增水值3米以上。風暴潮是破壞作用特彆強烈的海洋災害,若與天文大潮同時發生,二者疊加,往往挾狂風惡浪,以排山倒海之勢猛撲海岸或溯江河而上,使濱海地區潮水暴漲,甚至沖毀或漫過海堤、江堤,吞噬城鎮、村莊、碼頭、工廠,淹沒耕地,造成特別嚴重的人員傷亡和財產損失;有時風暴潮還引起崩塌滑坡,進一步加劇災害的破壞損失程度。中國風暴潮災害分布廣泛,幾乎遍及整個沿海地區;但災害較嚴重的地區主要包括:渤海灣至萊州灣沿海、長江口和杭州灣、浙江中部沿海、福建北部沿海、廣西沿海地區。

風暴潮災害預報研究

風暴潮的預報數值模擬技術包括三個方面的內容:一是颱風氣壓場、風場的模擬,二是颱風增水的模擬,三是天文潮與增水的耦合模型! 顯然,三者有著緊密聯繫,其預報精度取決於各自的模擬精度。 同時從減災備災的角度看,風暴潮災害預報除了對預報精度的要求外,另一個重要指標就是時效性[11] 。颱風運動具有多變性,因此對颱風增水預報的預見期不能很長。從提高精度、增加時效等幾個方面考慮,目前大多數較為先進的模型都在朝著颱風雲圖—風暴增水一體化數值預報模式發展,模型通過衛星雲圖接受系統獲得颱風信息,實時計算颱風可能路徑和颱風增水,結合決策支持系統,形成防治風暴潮災害的預警系統。
要進行風暴潮的數值預報,高性能的數值模型是關鍵。目前,國內外的有關研究已取得大量的相關成果,其主要進展表現在如下幾個方面:
第一,採用天文潮和風暴潮耦合技術,考慮二者間的非線性效應,提高增水預報的精度。
第二,採用描述在氣壓場、風場作用下的風暴潮基本方程,進行數值求解! 與傳統的經驗統計方法比較,綜合利用數值模型與統計模型的各自優勢,客觀地反映颱風增水的空間分布和時變過程。
第三,對於我國具體海岸風暴潮的發生髮展特定規律進行分析,根據中國海域的地理特徵,對東中國海和南中國海分別建立模型。採用二級嵌套格線,保證對岸邊淺水區地形有較高的解析度。結合我國一些沿海地區泥沙輸移強度大、地形變化劇烈的特點,
許多模型採用動邊界技術,對颱風增水引起的灘涂淹沒進行較準確地反映。
第四,隨著國家實力的增強和科技水平的提高,風暴潮的實際觀測資料收集漸趨豐富,通過儘量取得可靠實測資料對數值模型進行驗證,包括模型在模擬颱風氣壓分布、颱風風速、沿岸颱風增水等的多重驗證,達到與實測值吻合良好、數值模型精度大幅度提高。
第五,充分利用數值模型在操作上和條件變化上的靈活性,增加模型的動態特徵,一些模型可動態跟蹤颱風中心的移動,隨時調整颱風參數,減少因颱風移動不確定性所引起的預報誤差。
第六,隨著計算機技術的廣泛套用,數值模擬技術已逐步進入一些風暴潮防災減災的實際決策過程,大多數模型都在朝著系統化、集成化、通用化的方向發展,模型的研究開發大多都在考慮基層工程師的普遍套用。典型的風暴潮災害都是天文大潮遭遇強颱風引起的。 因此,天文潮的準確預報是風暴潮預報預警的關鍵技術。 針對天文潮預報的重要性及沿海、河口水利部門對天文潮準確預報的迫切性,河海大學開發了天文潮高精度預報技術。該預報模型採用自動分潮最佳化技術,從306個分潮中選擇對預報站有效的分潮組成分潮系列,求其調和常數。

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