1003號(hào)臺(tái)風(fēng)“燦都”風(fēng)暴潮特征分析與模擬

張娟，馮偉忠，李廣敏，許煒銘

（國(guó)家海洋局南海預(yù)報(bào)中心，廣東 廣州 510300）

1003號(hào)臺(tái)風(fēng)“燦都”風(fēng)暴潮特征分析與模擬

張娟，馮偉忠，李廣敏，許煒銘

（國(guó)家海洋局南海預(yù)報(bào)中心，廣東 廣州 510300）

根據(jù)粵西沿海4個(gè)海洋站潮位資料分析、討論了“燦都”臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮特征；利用改進(jìn)的Jelesnianski風(fēng)場(chǎng)，并采用耦合天文潮模擬與非耦合天文潮兩種方案，對(duì)1003號(hào)臺(tái)風(fēng)“燦都”進(jìn)行模擬、分析，模擬結(jié)果顯示：在改進(jìn)的杰氏風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，兩種預(yù)報(bào)結(jié)果誤差都比較小，但耦合天文潮預(yù)報(bào)結(jié)果優(yōu)于非耦合天文潮預(yù)報(bào)結(jié)果。

臺(tái)風(fēng)“燦都”；風(fēng)暴增水；改進(jìn)的杰氏風(fēng)場(chǎng)；耦合天文潮

1 前 言

2010年7月19日20時(shí)，南海中部海域熱帶云團(tuán)加強(qiáng)為熱帶風(fēng)暴，命名為“燦都”，中心位于15.6°N，116.5°E，近中心最大風(fēng)速18 m/s，近中心最低氣壓1 000 hPa，往西北方向移動(dòng)，強(qiáng)度繼續(xù)加強(qiáng)，7月21日17時(shí)加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)，繼續(xù)往西北方向移動(dòng)， 22日13時(shí)45分在廣東吳川登陸，登陸時(shí)近中心最大風(fēng)速35 m/s，近中心最低氣壓970 hPa，登陸后一段時(shí)間內(nèi)強(qiáng)度仍然維持，22日15時(shí)近中心最大風(fēng)速仍為35 m/s，近中心最低氣壓970 hPa，直到22日19時(shí)才減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，隨后減弱為熱帶風(fēng)暴，23日17時(shí)在廣西西部減弱為熱帶低壓，23日 20時(shí)停止編號(hào)。路徑見(jiàn)圖 1，“燦都”有 3個(gè)特點(diǎn)：一是路徑曲折；二是靠近陸岸后繼續(xù)發(fā)展加強(qiáng)；三是風(fēng)雨猛烈影響面廣，海洋災(zāi)害影響嚴(yán)重。

2 數(shù)值預(yù)報(bào)模式

2.1 臺(tái)風(fēng)模式

選用高橋公式（Takahashi, 1939）和藤田公式（Fujita，1952）來(lái)給出模式中格點(diǎn)的氣壓場(chǎng)分布[1]，前者能很好的代表臺(tái)風(fēng)外域的氣壓分布，而后者能很好的代表臺(tái)風(fēng)內(nèi)域的氣壓變化，以兩倍最大風(fēng)速半徑劃分內(nèi)外域。

本文根據(jù)調(diào)試模型的結(jié)果，在Jelesnianski模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。修正公式如下[2]：

圖 1 1003號(hào)臺(tái)風(fēng)“燦都”路徑圖Fig. 1 Path of the typhoon “Chanthu”

2.2 水動(dòng)力模式

本項(xiàng)目采用二維風(fēng)暴潮模式，考慮了有限振幅的影響和科氏參數(shù)隨緯度的變化，流體運(yùn)動(dòng)方程如下，對(duì)于此水動(dòng)力方程，在Arakawa‘C’網(wǎng)格上采用有限差分技術(shù)進(jìn)行離散。

3 風(fēng)暴潮特征分析

3.1 風(fēng)暴潮實(shí)況

“燦都”是2010年第3號(hào)臺(tái)風(fēng)，粵西一帶沿海出現(xiàn)了30～200 cm的風(fēng)暴潮增水，其中水東站最大增水達(dá)到188 cm，臺(tái)風(fēng)移入廣西后，北部灣沿岸也出現(xiàn)了 30～70 cm以上的增水，圖 2為“燦都”風(fēng)暴潮增水情況圖，由于正值天文高潮期，受臺(tái)風(fēng)影響，7月22日上午8時(shí)左右湛江出現(xiàn)了略超警戒潮位的情況。

本文選取閘坡、水東、湛江、硇州等4站的實(shí)測(cè)資料，分析本次風(fēng)暴增水過(guò)程特征，圖3是代表站風(fēng)暴潮逐時(shí)過(guò)程曲線，從圖上可以看出：離臺(tái)風(fēng)較近的水東站增水特征為前期增水不明顯，隨著臺(tái)風(fēng)靠近出現(xiàn)一個(gè)急劇增水的峰值，之后急劇回落，后期表現(xiàn)為平緩的振蕩過(guò)程，該過(guò)程與風(fēng)速變化基本一致，見(jiàn)圖4；而閘坡、湛江、硇州等3站則表現(xiàn)為平緩的振蕩增水過(guò)程，其中湛江站出現(xiàn)兩次較高增水峰值，兩次峰值基本相當(dāng)，兩次峰值相隔5 h。

圖 2 1003臺(tái)風(fēng)“燦都”沿岸增水情況Fig. 2 Storm surge of the typhoon“Chanthu”

圖 4 水東站增水過(guò)程與風(fēng)速過(guò)程Fig. 4 Storm surge and wind of Shuidong Station during the typhoon “Chanthu”

3.2 預(yù)報(bào)結(jié)果檢驗(yàn)

表1是水東站實(shí)測(cè)風(fēng)與計(jì)算結(jié)果對(duì)比統(tǒng)計(jì)，圖5是水東站風(fēng)速對(duì)比過(guò)程線，從圖表上可以看出，風(fēng)向基本一致，預(yù)測(cè)風(fēng)速與實(shí)測(cè)變化趨勢(shì)一致，但模擬風(fēng)速大于實(shí)測(cè)風(fēng)速，最大風(fēng)速出現(xiàn)時(shí)間比實(shí)測(cè)提早約3 h。

表 1 水東站實(shí)測(cè)風(fēng)與預(yù)測(cè)風(fēng)比較Tab.1 Predicted wind compared with measured of Shuidong Station

圖5 水東站風(fēng)速過(guò)程驗(yàn)證Fig. 5 Comparison of wind speed of Shuidong Station

本文采用耦合天文潮和非耦合天文潮 2種方法，對(duì)本次風(fēng)暴增水過(guò)程進(jìn)行模擬，表2為閘坡、水東、湛江、硇州等4站點(diǎn)的耦合預(yù)報(bào)、非耦合預(yù)報(bào)增水與實(shí)測(cè)增水的對(duì)比結(jié)果：總體上來(lái)看，2種方法誤差都不大；從表中還可以看出，除了閘坡站外，其他各站耦合預(yù)報(bào)誤差均小于非耦合預(yù)報(bào)誤差；從前面分析可知，湛江站出現(xiàn)兩次增水相當(dāng)?shù)姆逯?，耦合預(yù)報(bào)結(jié)果也出現(xiàn)兩次增水相當(dāng)?shù)姆逯?，而非耦合預(yù)報(bào)只出現(xiàn)1次，分析其原因，湛江后期增水是澭水造成，非耦合預(yù)報(bào)方法則未能體現(xiàn)；從最大增水出現(xiàn)時(shí)間上來(lái)看，耦合預(yù)報(bào)結(jié)果也優(yōu)于非耦合預(yù)報(bào)。

表3是各站預(yù)測(cè)和實(shí)測(cè)最高水位及出現(xiàn)時(shí)間對(duì)比情況。表中結(jié)果顯示，不論是從最高水位還是最高水位出現(xiàn)時(shí)間，耦合預(yù)報(bào)結(jié)果均優(yōu)于非耦合預(yù)報(bào)結(jié)果。

表 2 海洋站實(shí)測(cè)增水與預(yù)測(cè)增水比較Tab. 2 Predicted storm surge compared with measured of ocean stations

表 3 海洋站實(shí)測(cè)水位與預(yù)測(cè)水位比較Tab. 3 Predicted water level compared with measured of ocean stations

4 小 結(jié)

（1）離臺(tái)風(fēng)較近的水東站增水特征為前期增水不明顯，隨著臺(tái)風(fēng)靠近出現(xiàn)一個(gè)急劇增水的峰值，之后急劇回落，其他各站為平緩的震蕩增水過(guò)程；

（2）耦合預(yù)報(bào)結(jié)果，不管是在峰值（最大增水、最高水位）及峰值出現(xiàn)時(shí)間上，都優(yōu)于非耦合預(yù)報(bào)。

[1] 包澄瀾. 海洋災(zāi)害及預(yù)報(bào) [M]. 北京: 海洋出版社, 1991:59-63.

[2] 周水華, 李遠(yuǎn)芳, 馮偉忠, 等. “0601”號(hào)臺(tái)風(fēng)控制下的廣東近岸浪特征 [J]. 海洋通報(bào), 2010, 29(2): 130-134.

Analysis and numerical simulation of the storm surge caused by the typhoon “Chanthu”

ZHANG Juan, FENG Wei-zhong, LI Guang-min, XU Wei-ming

(Sea Forcasting Center of South China Sea, SOA, Guangzhou 510300, China)

This paper attempts to address the characteristics of storm surge based on data from four ocean stations in western Guangdong coastal areas; improved Jelesnianski wind field and the coupling and uncoupling astronomical tide mathematical model are used to simulate storm surge caused by the typhoon“Chanthu”. Simulation results showed that in the improved wind field, the results of two prediction errors were relatively small, drived by improved Jelesnianski wind field, but the coupling astronomical tide prediction results were better than forecast results of non-coupled astronomical tide.

the typhoon “Chanthu”; storm surge; improved Jelesnianski wind field; the coupling astronomical tide

P444

A

1001-6932(2011)04-0367-04

2010-08-17；

2011-03-14

張娟（1982－），女，碩士，工程師，主要從事于海洋環(huán)境預(yù)報(bào)工作。電子郵箱：zhangjuan8205@126.com。