天津沿海一次非典型臺風(fēng)風(fēng)暴潮分析*

李希彬，張秋豐，牛福新，葉風(fēng)娟，李 杰，李軼斐，王魯寧

（1.國家海洋局天津海洋環(huán)境監(jiān)測中心站 天津 300457；2.天津市海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心 天津 300457）

天津沿海一次非典型臺風(fēng)風(fēng)暴潮分析*

李希彬1，2，張秋豐1，2，牛福新1，2，葉風(fēng)娟1，2，李 杰1，2，李軼斐1，2，王魯寧1，2

（1.國家海洋局天津海洋環(huán)境監(jiān)測中心站 天津 300457；2.天津市海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心 天津 300457）

臺風(fēng)“達(dá)維”給天津沿海帶來了長時間的風(fēng)暴增水，使天津沿海出現(xiàn)了5次接近和達(dá)到警戒潮位的高潮位，分析其2次主要增水過程：第一次是由于外圍水體輸運(yùn)造成；第二次是由于熱帶風(fēng)暴直接作用于渤海灣而引起，這在以往的記錄中是沒有過的。因此，在我國北部海區(qū)發(fā)生臺風(fēng)風(fēng)暴潮時，雖然當(dāng)?shù)貨]有強(qiáng)烈的天氣現(xiàn)象，但仍要多加注意，通過臺風(fēng)的路徑、時間等，總結(jié)增水時間和特點(diǎn)等，來進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和預(yù)報，避免因?yàn)?zāi)害造成較大損失。

天津；非典型；臺風(fēng)風(fēng)暴潮

1 “達(dá)維”過程概述

第10號臺風(fēng)“達(dá)維”于2012年7月28日20時在西北太平洋洋面上生成。于7月31日早晨加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，中心附近最大風(fēng)力10級（25 m／s）。8月1日08時在日本九州島東南部海面加強(qiáng)為臺風(fēng)，并逐漸向西北方向我國沿海移動。于8月2日21時30分前后，在江蘇省響水縣陳家港鎮(zhèn)沿海登陸。登陸時風(fēng)力12級，仍保持臺風(fēng)強(qiáng)度，登陸后，“達(dá)維”強(qiáng)度逐漸減弱，8月3日1時在江蘇省北部減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，4時前后進(jìn)入山東省境內(nèi)，8月3日9時在山東省境內(nèi)減弱為熱帶風(fēng)暴，10時其中心位于山東省淄博市博山區(qū)境內(nèi)，隨后進(jìn)入渤海西部海面，緊貼渤海灣而過，于8月4日8時在河北省東北部近海減弱為熱帶低壓，11時停止編號。

2 “達(dá)維”特征分析

“達(dá)維”生成后，和同期的“蘇拉”在偏南氣流及西南季風(fēng)的共同影響下，逐漸向西向北移動，強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)?！斑_(dá)維”具有以下特點(diǎn)：①“達(dá)維”是有記錄以來，長江以北登陸的最強(qiáng)臺風(fēng)，登陸時風(fēng)力達(dá)12級。②“達(dá)維”高緯度生成并西行進(jìn)入黃海登陸我國，這在歷史上是非常少見的。③強(qiáng)度強(qiáng)、尺度小。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，強(qiáng)度強(qiáng)。而該臺風(fēng)7級風(fēng)圈半徑一直小于200 km，比同期臺風(fēng)的“蘇拉”的7級風(fēng)圈半徑480 km明顯小得多。④由于“達(dá)維”登陸是恰逢農(nóng)歷十五天文大潮期，形成風(fēng)雨潮三碰頭的災(zāi)害性影響。⑤移動速度呈現(xiàn)出前慢后快的特點(diǎn)。“達(dá)維”生成后，7月28日至30日回旋少動，31日起開始加速，并以30～40 km／h快速向西偏北方向移動，這是由于它生成時緯度較高，且一路向西北方向移動，因此攜帶的熱帶能量和水汽就相對較小。到了高緯度地區(qū)海溫較低，又受到陸地摩擦的作用，因此強(qiáng)度減弱得較快。⑥和南面的“蘇拉”形成雙臺風(fēng)效應(yīng)，且2個臺風(fēng)差不多同時在我國華東沿海登陸，這種情況以前非常少見。

因此，從其位置和移動路徑來看，臺風(fēng)“達(dá)維”具有非典型特征，其對我國北部沿海，尤其是天津沿岸造成的增水也具有非典型特點(diǎn)，研究其對近岸海域造成的增水過程、特性，對于更加細(xì)致、全面地了解風(fēng)暴潮災(zāi)害，更好地進(jìn)行風(fēng)暴潮災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)工作具有非常積極的意義。

3 天津沿?！斑_(dá)維”臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程簡介

從圖1可以看出，8月2日08時起，“達(dá)維”中心位于江蘇外海的黃海海面上，隨著“達(dá)維”不斷向西向北移動，受其影響，渤海內(nèi)沿海尤其是西部和南部沿岸多處地區(qū)出現(xiàn)風(fēng)暴增水。增水持續(xù)至8月4日（圖2），隨著“達(dá)維”威力不斷減弱，其對水體的驅(qū)動效應(yīng)也不斷減弱，渤海沿岸增水過程結(jié)束。

圖1 “達(dá)維”路徑

圖2 “達(dá)維”影響期間增水過程曲線圖

受“達(dá)維”影響，天津沿海也出現(xiàn)了一次明顯的風(fēng)暴潮增水過程。從8月2日起，受南向風(fēng)作用，進(jìn)入渤海的水體逐漸增加［1］，渤海灣位于渤海西部，是水體向西傳播的終端，受水體不斷堆積的影響，天津沿海也出現(xiàn)了持續(xù)的風(fēng)暴潮增水［2］，自8月2日08時起，天津沿海開始出現(xiàn)風(fēng)暴增水，并從12 cm開始不斷增大，至8月4日00時42分，增水達(dá)到最大，為144 cm，受增水影響，天津沿海實(shí)測潮位出現(xiàn)高值，并最終出現(xiàn)超警戒潮位（490 cm）的高潮位。根據(jù)塘沽海洋環(huán)境監(jiān)測站實(shí)測資料顯示，在整個風(fēng)暴潮過程中，8月2日至4日，天津沿海共出現(xiàn)了3次接近警戒潮位的高潮位和2次超警戒潮位的高潮位，分別是8月2日15時40分，潮位達(dá)到489 cm；8月3日03時09分，潮位達(dá)到488 cm，距警戒潮位分別只有1 cm和2 cm；8月3日16時25分，最高潮位達(dá)到522 cm，超警戒潮位32 cm；8月4日02時37分，潮位達(dá)到479 cm，距警戒潮位11 cm；8月4日16時42分，潮位達(dá)到496 cm，超警戒潮位6 cm。至8月5日，隨著“達(dá)維”威力不斷減弱，其對水體造成的驅(qū)動力也不斷減弱，風(fēng)暴增水不斷下降，天津沿海的風(fēng)暴潮增水過程結(jié)束，實(shí)測潮位也逐步恢復(fù)正常。

4 增水與氣象要素的相關(guān)分析

對本次“達(dá)維”影響期間的風(fēng)暴潮過程的增水情況和氣象要素，尤其是氣壓和風(fēng)的變化趨勢進(jìn)行分析。本次分析所用的潮汐和氣象數(shù)據(jù)均為塘沽海洋環(huán)境監(jiān)測站的實(shí)測資料。為了更好地對增水和氣壓的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析，筆者對氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用（氣壓值－1 000）×10得到的數(shù)據(jù)與增水值進(jìn)行對比，如圖3所示，天津沿海的風(fēng)暴增水與氣壓基本呈反相關(guān)的關(guān)系，8月2日16時起，氣壓逐漸達(dá)到“達(dá)維”影響前的高值，實(shí)測數(shù)據(jù)顯示為1 008.2 hpa，隨著“達(dá)維”逐漸向渤海灣天津沿?？拷?，天津沿岸的氣壓呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，而增水處于振蕩階段，增水開始不斷增加，至8月3日02時左右，增水達(dá)113 cm，隨后低潮期間，增水有所回落；08時后，氣壓仍不斷下降，增水進(jìn)入激增階段，至8月4日00時42分，增水達(dá)到峰值，為144 cm，整個增水過程持續(xù)大約16 h；8月4日03時，氣壓下降至最低，為1 002.9 hpa。而增水進(jìn)入峰值過后的減小階段，增水值迅速減小，僅8 h，增水值從144 cm降至15 cm，之后增水值在30～80 cm之間出現(xiàn)振蕩，并持續(xù)至8月5日夜間，氣壓值則不斷回升，至8月5日之后，恢復(fù)至1 010 hpa左右的正常氣壓值。

圖3 “達(dá)維”影響期間增水和氣壓、風(fēng)速過程曲線圖

對本次風(fēng)暴潮過程中的增水值和風(fēng)要素進(jìn)行分析，同樣對風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用風(fēng)速×10得到的數(shù)據(jù)與增水值進(jìn)行對比，如上圖3所示，風(fēng)速和增水值存在一定的相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)達(dá)0.44，但在整個增水過程中，雖然持續(xù)出現(xiàn)偏東風(fēng)，但風(fēng)速值不算太大，僅在8月3日17時左右，出現(xiàn)16 m／s左右的最大風(fēng)速，風(fēng)向?yàn)镹E，其他大部分時間內(nèi)，風(fēng)速值均在8 m／s以下，因此，筆者認(rèn)為是造成此次增水的主要原因并不是直接受到風(fēng)的影響。

5 本次風(fēng)暴潮增水過程及其特點(diǎn)分析

根據(jù)圖3的增水過程曲線，結(jié)合臺風(fēng)“達(dá)維”的位置信息、天氣形勢，對本次非典型臺風(fēng)風(fēng)暴潮進(jìn)行增水分析。

（1）8月1日20時起，“達(dá)維”中心進(jìn)入黃海南部，此時，受臺風(fēng)外圍影響，影響北黃海和渤海的風(fēng)向從偏東轉(zhuǎn)為東北，受風(fēng)力影響，渤海內(nèi)水體由向西堆積轉(zhuǎn)為向南部堆積，不利于渤海灣尤其是渤海灣北部維持較大增水，因此天津沿海的增水呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。

（2）8月2日08時后，“達(dá)維”中心位于121°E附近海域，迫近江蘇東部沿海，此時，受臺風(fēng)后部氣流影響，黃海中部、北部及渤海基本被偏東南風(fēng)控制，受風(fēng)力影響，黃海中部和南部的水體被不斷通過成山頭東部的通道遠(yuǎn)距離往北黃海和渤海內(nèi)輸運(yùn)，渤海灣位于水體傳輸?shù)慕K端，水體不斷堆積，使天津沿海出現(xiàn)增水。8月2日15時40分，天津沿海潮位達(dá)到489 cm，出現(xiàn)本次風(fēng)暴潮過程中第一次接近警戒潮位的高潮位。

（3）隨著“達(dá)維”登陸江蘇，并不斷向北向西移動，此時雖然“達(dá)維”勢力有所減弱，由臺風(fēng)減弱為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，但由于其后部風(fēng)呈現(xiàn)偏南方向，仍有利于水體的不斷遠(yuǎn)距離向北黃海和渤海輸運(yùn)和堆積，渤海灣天津沿海的增水值持續(xù)增加，8月3日凌晨，天津沿海的增水達(dá)113 cm，出現(xiàn)本次過程的第一個增水峰值，此時，“達(dá)維”中心位置正處于水體輸運(yùn)通道的正西部，隨著8月3日03時09分高潮的出現(xiàn)，潮位達(dá)到488 cm，出現(xiàn)本次過程第二次出現(xiàn)接近警戒潮位的高潮位。

（4）隨著“達(dá)維”逐漸向北移動并不斷減弱，成山頭東部水體輸運(yùn)通道的風(fēng)向轉(zhuǎn)為西南方向，對水體的輸送能力減弱［3］，影響渤海和北黃海的遠(yuǎn)距離輸運(yùn)增水有所回落，天津沿海的增水也呈現(xiàn)迅速減小趨勢，至8月3日08時左右增水降至66 cm。

（5）8月3日09時，“達(dá)維”在山東境內(nèi)減弱為熱帶風(fēng)暴，但隨著“達(dá)維”的北行，其北部的渤海中部海域逐步受到偏東向大風(fēng)的影響，雖然風(fēng)力有所減弱，但由于風(fēng)向有利，仍推動渤海中部的水體向西部的渤海灣內(nèi)迅速輸運(yùn)，加上前期遠(yuǎn)距離輸運(yùn)的水體無法及時排出，造成渤海灣內(nèi)的增水激增，8月3日16時25分，增水和天文高潮疊加，出現(xiàn)最高達(dá)到522 cm的潮位，超警戒潮位32 cm，出現(xiàn)本次過程第一次出現(xiàn)超過警戒潮位的高潮位。至8月4日00時42分，增水達(dá)到峰值，為144 cm，整個增水過程持續(xù)大約16 h，直至“達(dá)維”中心到達(dá)渤海中北部后，渤海灣天津沿海的增水開始減小。

（6）8月4日08時“達(dá)維”在河北省東北部近海減弱為熱帶低壓，雖然后期由于較高的天文潮和南部“蘇拉”的偏東南氣流造成水體輸運(yùn)等原因引起天津沿海超警戒潮位6 cm的風(fēng)暴潮，但總體來看，增水已減弱至80 cm以下，風(fēng)暴潮過程結(jié)束，天津沿海的實(shí)測潮位也逐步恢復(fù)正常。

分析本次天津沿海非典型臺風(fēng)風(fēng)暴潮，主要有以下原因及特點(diǎn)。

（1）持續(xù)時間長，從8月2日天津沿海出現(xiàn)較大增水和接近警戒潮位的高潮位以來，至8月4日夜間結(jié)束，風(fēng)暴潮過程持續(xù)48 h以上，且臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程發(fā)生時，天津沿海天文潮位較高，和增水疊加［4］，接連出現(xiàn)了5次接近和超過警戒潮位的風(fēng)暴潮。

（2）和以往天津沿海的臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程相同，本次臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程也出現(xiàn)了2次增水的現(xiàn)象，且第一次增水是由黃海水體遠(yuǎn)距離向渤海內(nèi)輸運(yùn)、堆積造成。

（3）和以往天津沿海的臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程不同的是，以往由于臺風(fēng)路徑遠(yuǎn)離天津，天津沿海的風(fēng)暴潮增水過程主要是由于外圍的水體輸運(yùn)引起，但本次過程中，熱帶風(fēng)暴緊貼渤海灣東部擦過，本次風(fēng)暴潮過程中第二次增水過程就是由于熱帶風(fēng)暴直接作用引起水體輸運(yùn)而引起，這在以往的記錄中是沒有過的，且第二次增水過程更加迅猛，出現(xiàn)了更高的潮位。

（4）8月4日凌晨，天津沿海出現(xiàn)最大增水時，熱帶風(fēng)暴的位置基本正位于渤海東部海域，時間上具有較好的一致性。

（5）此次風(fēng)暴潮發(fā)生時，與歷史上天津沿海的8509［5］、1105等臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程類似，沿海風(fēng)力不大，氣象特征不明顯。

6 結(jié)論

“達(dá)維”是有記錄以來，長江以北登陸的最強(qiáng)臺風(fēng)，并從江蘇登陸，經(jīng)山東進(jìn)入渤海，這在歷史記錄中非常罕見，在天津沿海造成了長時間的增水過程，且由于天文潮和增水相結(jié)合，使天津沿海出現(xiàn)了5次接近和達(dá)到警戒潮位的高潮位。本次天津沿海的臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程主要出現(xiàn)了2次主要的增水過程：第一次是由于外圍水體輸運(yùn)造成；但第二次是由于熱帶風(fēng)暴直接作用于渤海灣而引起，這在以往的記錄中是沒有過的。因此，在我國北部海區(qū)發(fā)生臺風(fēng)風(fēng)暴潮時，雖然當(dāng)?shù)貨]有強(qiáng)烈的天氣現(xiàn)象，但仍要多加注意通過臺風(fēng)的路徑、時間以及總結(jié)增水時間和特點(diǎn)等，來進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和預(yù)報，避免因?yàn)?zāi)害造成較大損失。而在進(jìn)行海洋預(yù)報時，由于沿海風(fēng)力不大，氣象特征不明顯，容易使預(yù)報人員產(chǎn)生松懈，這是應(yīng)值得高度重視與總結(jié)的。

［1］ 李玉杰，張秋豐，葉風(fēng)娟，等.天津沿海1105號臺風(fēng)風(fēng)暴潮過程分析［J］.海洋預(yù)報，2012，29（4）：42－46.

［2］ 李希彬，張秋豐，姚志剛，等.天津近海潮汐特征分析［J］.海洋預(yù)報，2011，28（2）.

［3］ 楊曉君，何金海，呂江津，等.對一次溫帶氣旋引發(fā)渤海風(fēng)暴潮過程的數(shù)值模擬［J］.氣象與環(huán)境學(xué)報，2010，26（4）：61－65.

［4］ 曾繼平，姜?dú)g歡，李希彬.天津沿海風(fēng)暴潮災(zāi)害近20年統(tǒng)計及其成因分析［J］.中國海洋大學(xué)學(xué)報，2012（s1）：187－191.

［5］ 許富祥.天津沿海三次特大風(fēng)暴潮災(zāi)成因分析及預(yù)防對策［J］.海洋預(yù)報，2002，19（1）：36－42.

2013天津市科技興海項(xiàng)目（KJXH2013－19）.