1621號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”風(fēng)暴潮特征分析*

黃子眉，李小維**，姜紹材，陳劍鋒

(1.廣西科學(xué)院，廣西近海海洋環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530007；2.國(guó)家海洋局北海海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，廣西北海 536000)

0 引言

廣西沿海頻繁遭受臺(tái)風(fēng)影響，北部灣是典型的全日潮海區(qū)，其天文大潮的高潮位一般較高，其間若遇上臺(tái)風(fēng)，極易造成風(fēng)暴潮災(zāi)害。我國(guó)學(xué)者對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮進(jìn)行了大量研究和對(duì)比分析，但對(duì)廣西沿海臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮的研究較少。如施素芬[1]探討9711號(hào)臺(tái)風(fēng)特大風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)及災(zāi)害成因，發(fā)現(xiàn)海門港臺(tái)風(fēng)暴增水與風(fēng)切應(yīng)力、氣壓下降密切關(guān)聯(lián)。李文歡等[2]對(duì)0312號(hào)臺(tái)風(fēng)“科羅旺”風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)過(guò)程進(jìn)行分析，結(jié)果表明海南島東北部岸形特征有利于風(fēng)暴增水。陳宇東等[3]對(duì)0709號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“圣帕”風(fēng)暴潮特征與預(yù)報(bào)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)臺(tái)風(fēng)橫穿臺(tái)灣海峽時(shí)福建沿海易出現(xiàn)雙增水現(xiàn)象。石?，摰萚4]對(duì)0715號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”風(fēng)暴潮進(jìn)行研究，結(jié)果表明風(fēng)暴增水與地形特點(diǎn)及氣旋自身結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。吳元鋒[5]對(duì)0908號(hào)臺(tái)風(fēng)“莫拉克”特征及風(fēng)暴增水進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)暴增水與高潮位、風(fēng)速、大風(fēng)持續(xù)時(shí)間以及浪高等因素有關(guān)。盧小鵬[6]對(duì)1014號(hào)臺(tái)鳳“暹芭”期間浙北海域風(fēng)暴潮特征進(jìn)行分析總結(jié)，結(jié)果表明浙北海域的風(fēng)暴潮半日周期特征明顯，最大增水出現(xiàn)于高潮位后約2 h。還有部分學(xué)者利用不同數(shù)值模式對(duì)整個(gè)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮過(guò)程進(jìn)行后報(bào)檢驗(yàn)，并得出風(fēng)暴潮實(shí)況和模擬結(jié)果的對(duì)比結(jié)論[7-13]。1621號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”(以下簡(jiǎn)稱“莎莉嘉”)是近年來(lái)直接登陸廣西沿海的臺(tái)風(fēng)之一，前人對(duì)這一類直接登陸型臺(tái)風(fēng)的風(fēng)暴潮研究較少，僅有陳憲云等[14]對(duì)廣西重要海洋災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，陳波等[15-17]對(duì)北部灣風(fēng)暴潮現(xiàn)狀、臺(tái)風(fēng)對(duì)廣西近岸水位變化的影響、風(fēng)暴射流產(chǎn)生與增減水異?，F(xiàn)象進(jìn)行研究，張敏等[18]基于模型耦合進(jìn)行北部灣風(fēng)暴增水與風(fēng)浪模擬研究，故對(duì)“莎莉嘉”風(fēng)暴潮特征進(jìn)行分析總結(jié)十分必要。本文對(duì)“莎莉嘉”影響時(shí)期，廣西沿海3個(gè)監(jiān)測(cè)站的臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)和風(fēng)暴潮數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，研究其風(fēng)暴潮特征，并討論其與各有關(guān)因素的相關(guān)性，為今后該類臺(tái)風(fēng)的風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)積累經(jīng)驗(yàn)。

1 材料與方法

本文主要研究方法是統(tǒng)計(jì)分析法和對(duì)比分析法。所采用的熱帶氣旋數(shù)據(jù)來(lái)源于中央氣象臺(tái)官網(wǎng)(www.nmc.cn)發(fā)布的臺(tái)風(fēng)資料。實(shí)測(cè)潮位數(shù)據(jù)來(lái)源于廣西沿海3個(gè)國(guó)家海洋觀測(cè)基本站的每5 min潮位觀測(cè)資料，它們分別是北海海洋監(jiān)測(cè)站(以下簡(jiǎn)稱北海站)，坐標(biāo)為21.5°N，109.1°E；欽州海洋監(jiān)測(cè)站(以下簡(jiǎn)稱欽州站)，坐標(biāo)為21.7°N，108.6°E；防城港海洋監(jiān)測(cè)站(以下簡(jiǎn)稱防城港站)，坐標(biāo)為21.6°N，108.3°E。天文潮位數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家海洋信息中心計(jì)算的天文潮資料。風(fēng)暴增水采用通用的方法計(jì)算[19]，即風(fēng)暴增水=實(shí)測(cè)潮位-天文潮位。風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)來(lái)源于上述3個(gè)觀測(cè)站的每分鐘風(fēng)向、風(fēng)速觀測(cè)資料。依據(jù)常規(guī)方法，將北海站潮位超過(guò)警戒水位550 cm、欽州站潮位超過(guò)警戒水位600 cm和防城港站潮位超過(guò)警戒水位510 cm作為風(fēng)暴潮的基準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 臺(tái)風(fēng)特點(diǎn)

2.1.1 路徑穩(wěn)定

1621號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”于2016年10月13日20時(shí)生成于菲律賓以東洋面上(128.6°E,13.5°N)，后向偏西方向移動(dòng)，14日05時(shí)轉(zhuǎn)向偏西北方向移動(dòng)，16日05時(shí)又轉(zhuǎn)成偏西向移動(dòng)，之后逐漸北移，總體表現(xiàn)為一直沿著偏西方向或西北方向移動(dòng)(表1)。

表1 臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”特征參數(shù)
Table 1 Characteristic parameters of typhoon "Sarika"

時(shí)間Time經(jīng)緯度Latitude and longitude中心最低氣壓Minimum central air pressure(hPa)最大風(fēng)速M(fèi)aximum wind speed (m/s)時(shí)間Time經(jīng)緯度Latitude and longitude中心最低氣壓Minimum central air pressure (hPa)最大風(fēng)速M(fèi)aximum wind speed(m/s)14T08126.8°E,13.9°N9902317T08114.8°E,17.2°N9653814T14128.4°E,13.9°N9852517T14113.1°E,17.5°N9604014T20126.0°E,13.9°N9852517T20112.5°E,18.0°N9554215T02125.3°E,14.1°N9822818T02111.6°E,18.2°N9554215T08124.5°E,14.3°N9703518T08110.9°E,18.7°N9504515T14123.9°E,14.7°N9604018T14109.9°E,13.9°N9704015T20122.9°E,15.1°N9504518T20128.6°E,19.0°N9823016T02121.8°E,15.7°N9355519T02108.9°E,20.0°N9823016T08120.0°E,16.2°N9554219T08108.2°E,20.9°N9852516T14118.2°E,16.6°N9653819T14108.2°E,21.5°N9852516T20117.4°E,16.8°N9653819T15108.0°E,21.5°N9852517T02116.0°E,17.0°N9653819T16107.9°E,21.7°N99518

2.1.2 強(qiáng)度強(qiáng)

由表1可見(jiàn)，“莎莉嘉”與10月13日20時(shí)生成后，能量迅速聚集，強(qiáng)度級(jí)別增高，于10月14日11時(shí)加強(qiáng)為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級(jí)別，于15日05時(shí)加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)級(jí)別，于15日17時(shí)加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別，于15日23時(shí)加強(qiáng)為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別，中心最低氣壓為935 hPa。10月15日一天之內(nèi)由強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級(jí)別直接加強(qiáng)為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別，強(qiáng)度增強(qiáng)之迅速十分罕見(jiàn)?！吧蚣巍钡顷懛坡少e后，受到陸地摩擦阻隔強(qiáng)度稍微削弱，但進(jìn)入南海后仍然維持臺(tái)風(fēng)級(jí)別，隨后又加強(qiáng)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別。18日09時(shí)前后，“莎莉嘉”在海南島萬(wàn)寧市和樂(lè)鎮(zhèn)沿海第二次登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力達(dá)14級(jí)(風(fēng)速45 m/s)，中心最低氣壓為950 hPa。19日15時(shí)前后，“莎莉嘉”在廣西壯族自治區(qū)東興市沿海第三次登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力為11級(jí)(風(fēng)速23 m/s)，中心最低氣壓為990 hPa?？傮w上，“莎莉嘉”先由熱帶風(fēng)暴加強(qiáng)到超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，又由超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)減弱為臺(tái)風(fēng),再由臺(tái)風(fēng)加強(qiáng)到強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，最后逐漸減弱為臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，強(qiáng)度提升迅速，變化快。

2.1.3 移動(dòng)速度不穩(wěn)定

氣象數(shù)據(jù)表明，“莎莉嘉”的移動(dòng)速度很不穩(wěn)定。生成后的31 h內(nèi)，移動(dòng)速度為10-15 km/h。15日03時(shí),移速開始逐漸加快，于16日02時(shí)達(dá)到最大速度(26 km/h)。之后速度不斷減小，先是以20-25 km/h的速度前進(jìn)30 h，再是以15-20 km/h的速度前進(jìn)27 h，最后以10-15 km/h的速度前進(jìn)5 h。18日16時(shí)后，速度又逐漸加快，以15-20 km/h的速度前進(jìn)13 h。19日05時(shí)后，速度再次減小，以10-15 km/h的速度前進(jìn)，直到第三次登陸。

2.2 風(fēng)暴潮特征

2.2.1 前期減水明顯

10月18日，“莎莉嘉”靠近海南島，其外圍風(fēng)力開始影響廣西沿海。廣西沿海受臺(tái)風(fēng)北側(cè)風(fēng)力覆蓋，盛行離岸偏北風(fēng)，受此影響沿海潮位開始進(jìn)入減水階段，且減水明顯，如圖1所示。

2.2.2 增水周期性明顯

10月19日0時(shí)，“莎莉嘉”進(jìn)入北部灣海面，風(fēng)向開始轉(zhuǎn)成偏東至西南風(fēng)，廣西沿海潮位開始進(jìn)入增水階段(圖1)。19日10-12時(shí)，各監(jiān)測(cè)站風(fēng)暴增水達(dá)到最大值。19日15時(shí)至20日23時(shí)，“莎莉嘉”在廣西沿海登陸直至消散階段，其間廣西沿海潮位一直處于增水階段。從圖1可以得出，“莎莉嘉”風(fēng)暴增水周期性明顯，增水周期為單峰型，最大增水出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)登陸前的3-5 h。

2.2.3 各站增水周期相近

圖1可以看出，“莎莉嘉”引起的增水較大，主要原因是其強(qiáng)度級(jí)別高(登陸海南省時(shí)中心附近最大風(fēng)力達(dá)14級(jí)，中心最低氣壓為950 hPa)。由表2可見(jiàn)，該臺(tái)風(fēng)引起的廣西沿海最大增水出現(xiàn)時(shí)間均落后于監(jiān)測(cè)站天文高潮發(fā)生的時(shí)間，如果恰好疊加就會(huì)超過(guò)當(dāng)?shù)氐木渌唬斐娠L(fēng)暴潮災(zāi)害。因此，臺(tái)風(fēng)過(guò)程中最大風(fēng)暴增水出現(xiàn)時(shí)間和達(dá)到高度的預(yù)報(bào)十分重要。由圖1、圖2和表2可以看出，10月19日和20日，3個(gè)監(jiān)測(cè)站的最大風(fēng)暴增水出現(xiàn)時(shí)間、強(qiáng)度基本一致。

圖1 “莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)期間廣西沿海風(fēng)暴增水

表2 “莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)期間廣西沿海監(jiān)測(cè)站實(shí)測(cè)高潮位和最大增水(基面：當(dāng)?shù)厮吡泓c(diǎn))Table 2 Measured high tide level and maximum water increase of typhoon "Sarika" at each station in the coast of Guangxi (Base level:Local water gauge zero point)

圖2 “莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)期間廣西沿海潮位變化

2.3 風(fēng)暴增水原因

2.3.1 風(fēng)暴增水與風(fēng)向、風(fēng)速有關(guān)

分析“莎莉嘉”影響期間的逐日每小時(shí)風(fēng)向、風(fēng)速資料可以看出(圖3)，北海站于19日02時(shí)開始由偏北風(fēng)轉(zhuǎn)成偏東至西南風(fēng)，轉(zhuǎn)風(fēng)向后于19日08時(shí)風(fēng)速達(dá)到最大值(10.4 m/s)，而風(fēng)暴增水于19日07時(shí)開始出現(xiàn)，于19日10時(shí)達(dá)到最大值(67 cm)。欽州站于19日09時(shí)開始由偏北風(fēng)轉(zhuǎn)成偏東至西南風(fēng)，轉(zhuǎn)風(fēng)向后于19日11時(shí)風(fēng)速達(dá)到第二峰值(12.3 m/s)，而風(fēng)暴增水于19日06時(shí)開始出現(xiàn)，于19日12時(shí)達(dá)到最大值(84 cm)。防城港站于19日11時(shí)開始由偏北風(fēng)轉(zhuǎn)成偏東至西南風(fēng)，轉(zhuǎn)風(fēng)向后于19日22時(shí)風(fēng)速達(dá)到第二次峰值(14.4 m/s)，而增水于19日07時(shí)開始出現(xiàn)，于19日12時(shí)達(dá)到最大值(48 cm)。從圖3可以看出，“莎莉嘉”影響期間，隨著風(fēng)向的轉(zhuǎn)變和風(fēng)速的增大，3個(gè)監(jiān)測(cè)站風(fēng)暴增水呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，風(fēng)暴增水與風(fēng)向、風(fēng)速的變化趨勢(shì)基本一致，風(fēng)向轉(zhuǎn)成偏東至西南風(fēng)后才開始進(jìn)入增水階段。

2.3.2 風(fēng)暴增水與臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑、強(qiáng)度有關(guān)

在“莎莉嘉”的風(fēng)暴增水過(guò)程中，北海站、欽州站和防城港站最大增水時(shí)間分別出現(xiàn)在10月19日10時(shí)(67 cm)、12時(shí)(84 cm)和12時(shí)(48 cm)，3個(gè)監(jiān)測(cè)站的最大增水時(shí)間間隔很短，處于臺(tái)風(fēng)登陸廣西沿海前3-5 h的時(shí)間段內(nèi)，其間“莎莉嘉”強(qiáng)度一直維持在強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級(jí)別。對(duì)比廣西沿海歷史上最強(qiáng)直接登陸型臺(tái)風(fēng)——1409號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”(圖4)，北海站、欽州站和防城港站最大增水時(shí)間分別出現(xiàn)在2014年7月19日08時(shí)(170 cm)、08時(shí)(250 cm)和10時(shí)(180 cm)，3個(gè)監(jiān)測(cè)站的最大增水時(shí)間間隔同樣很短，不同的是處于臺(tái)風(fēng)登陸廣西沿海后1-3 h的時(shí)間段內(nèi)，其間“威馬遜”強(qiáng)度雖然由強(qiáng)臺(tái)風(fēng)逐漸減弱為臺(tái)風(fēng)級(jí)別，但是強(qiáng)度仍高于“莎莉嘉”。

圖4 “威馬遜”臺(tái)風(fēng)期間廣西沿海風(fēng)暴增水

通過(guò)對(duì)比2個(gè)臺(tái)風(fēng)的相關(guān)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，2個(gè)臺(tái)風(fēng)最大風(fēng)暴增水處于的時(shí)間段顯著不同，主要是因?yàn)閮烧咭苿?dòng)路徑存在巨大差異?！吧蚣巍痹诤Ｄ蠉u中部沿海登陸后進(jìn)入北部灣，先沿著西北向移動(dòng)后轉(zhuǎn)成偏北向移動(dòng)，故最大增水出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)登陸廣西沿海前3-5 h。而“威馬遜”在海南島北部沿海登陸后進(jìn)入北部灣，一直向西偏西北方向移動(dòng)，且路徑更靠近廣西沿海，因此最大增水出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)登陸廣西沿海后1-3 h。這一現(xiàn)象表明風(fēng)暴最大增水與臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑有關(guān)?！吧蚣巍庇绊懫陂g，廣西沿海3個(gè)監(jiān)測(cè)站的最大增水為48-84 cm，而“威馬遜”引起的最大增水值為170-250 cm，說(shuō)明風(fēng)暴增水與臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度有關(guān)，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度越強(qiáng)最大增水越大。

2.4 預(yù)報(bào)服務(wù)概況

“莎莉嘉”一經(jīng)形成，廣西海洋預(yù)報(bào)臺(tái)立即進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，密切關(guān)注臺(tái)風(fēng)發(fā)展動(dòng)態(tài)。根據(jù)“莎莉嘉”發(fā)展趨勢(shì)，廣西海洋預(yù)報(bào)臺(tái)于10月14日17時(shí)向廣西區(qū)防汛應(yīng)急單位發(fā)布“海浪消息”和“風(fēng)暴潮消息”，預(yù)計(jì)10月18-19日廣西沿海和北部灣將有1次大浪和風(fēng)暴潮過(guò)程。于18日08時(shí)發(fā)布“風(fēng)暴潮Ⅳ級(jí)警報(bào)(藍(lán)色)”“海浪Ⅱ級(jí)警報(bào)(橙色)”，預(yù)計(jì)19日白天，廣西沿海將出現(xiàn)40-90 cm的風(fēng)暴增水過(guò)程，各監(jiān)測(cè)站將于19日上午出現(xiàn)接近當(dāng)?shù)鼐涑蔽坏母叱蔽?。事后?jīng)實(shí)測(cè)資料(表2)驗(yàn)證，此次臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴預(yù)報(bào)與實(shí)際情況基本一致，說(shuō)明臺(tái)風(fēng)預(yù)預(yù)報(bào)可在臺(tái)風(fēng)災(zāi)害預(yù)警中發(fā)揮重要作用，有效減輕災(zāi)害損失。

3 結(jié)論

1621號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”登陸廣西防城港市沿海，廣西沿海出現(xiàn)48-84 cm的最大風(fēng)暴增水過(guò)程，本文分析其相關(guān)數(shù)據(jù)獲得了以下結(jié)論：

(1)“莎莉嘉”是源自海上的直接登陸型臺(tái)風(fēng)，臺(tái)風(fēng)路徑穩(wěn)定、強(qiáng)度等級(jí)高、移動(dòng)速度不穩(wěn)定，此類臺(tái)風(fēng)一般會(huì)引起較大的風(fēng)暴增水，如遇上天文大潮期，極易造成風(fēng)暴潮災(zāi)害。

(2)“莎莉嘉”風(fēng)暴潮前期減水明顯，然后一直處于增水階段，增水周期性明顯，多為單峰型，最大增水出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)登陸前3-5 h；3個(gè)監(jiān)測(cè)站的最大增水出現(xiàn)時(shí)間、強(qiáng)度基本一致。

(3)影響“莎莉嘉”臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴增水的因素主要有2個(gè)：一是風(fēng)向轉(zhuǎn)變和風(fēng)速增大，一般風(fēng)向轉(zhuǎn)成偏東至西南風(fēng)后才開始進(jìn)入增水階段；二是臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑和強(qiáng)度等級(jí)，最大增水出現(xiàn)時(shí)間與臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑有關(guān)，強(qiáng)度等級(jí)越高最大增水越大。

(4)此次臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)與實(shí)際情況基本一致。在臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)中，對(duì)最大風(fēng)暴增水出現(xiàn)時(shí)間和水位高度進(jìn)行預(yù)判具有重要意義。