孟加拉灣不同路徑下熱帶氣旋生浪特性研究

周正潔，徐福敏*

(1.河海大學(xué) 海岸災(zāi)害及防護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南京 210098; 2. 河海大學(xué) 港口海岸與近海工程學(xué)院, 南京 210098)

孟加拉灣位于印度洋北部，是世界最大的海灣，海域遼闊水深較大，沿岸分布眾多港口，是海上貿(mào)易的重要海區(qū)。同時(shí)，孟加拉灣也是全球八個(gè)易發(fā)生熱帶氣旋的地區(qū)之一[1]，在1975～2008年間，孟加拉灣海域生成的熱帶氣旋數(shù)量占據(jù)北印度洋總數(shù)的74%[2]。由熱帶氣旋引起的災(zāi)害性海浪給沿岸港口城市帶來(lái)重大損失，也給海岸防護(hù)和近岸工程的建設(shè)帶來(lái)較大困難，因此，認(rèn)識(shí)熱帶氣旋的活動(dòng)規(guī)律以及氣旋影響下海表面海浪的分布特征就顯得尤為重要。

現(xiàn)階段，一些學(xué)者針對(duì)孟加拉灣的風(fēng)況浪況以及氣旋路徑和熱帶氣旋下的海浪分布特征展開(kāi)了大量研究。林志強(qiáng)等[3]利用聚類分析方法將發(fā)生在1972～2011年共131個(gè)孟加拉灣熱帶風(fēng)暴的移動(dòng)路徑分為西行類、北行類和西北行類；袁俊鵬等[4]由1981～2010年JTWC的北印度洋氣旋路徑資料統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)孟加拉灣生成的熱帶氣旋以西行路徑為主；梁梅等[5]統(tǒng)計(jì)了1990～2018年北印度洋發(fā)生的熱帶氣旋活動(dòng)，并對(duì)阿拉伯海和孟加拉灣的氣旋分布和氣旋強(qiáng)度進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明強(qiáng)度等級(jí)越高的氣旋越容易在孟加拉灣中東部形成；Mohapatra等[6-7]統(tǒng)計(jì)分析了1901～2010年北印度洋熱帶氣旋在不同季風(fēng)時(shí)期的生成頻率，發(fā)現(xiàn)后季風(fēng)期是氣旋最活躍的階段；徐亞男等[8]通過(guò)ECMWF再分析數(shù)據(jù)對(duì)孟加拉灣波浪場(chǎng)和海面風(fēng)場(chǎng)的特征以及海灣的3個(gè)代表性港口的風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)、浪向浪高進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析；洪新[9]就熱帶氣旋下的海浪分布特征和影響海浪分布的因素進(jìn)行了深入探究，發(fā)現(xiàn)氣旋的移動(dòng)速度、最大風(fēng)速半徑、風(fēng)場(chǎng)非對(duì)稱性和移動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)向均對(duì)有效波高場(chǎng)的空間非對(duì)稱分布有重要影響；段旭等[10]利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到了孟加拉灣熱帶氣旋的時(shí)空分布和活動(dòng)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)氣旋強(qiáng)度等級(jí)和氣旋登陸地直接存在強(qiáng)相關(guān)性；鄭崇偉等[11]針對(duì)孟加拉灣發(fā)生的一次熱帶氣旋進(jìn)行了數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)氣旋Thane引起的大風(fēng)大浪分布存在差異性。綜上可見(jiàn)，以往研究多是體現(xiàn)在氣象層面或者是單個(gè)氣旋活動(dòng)層面，缺乏對(duì)多個(gè)氣旋活動(dòng)引起的海浪分布特性的橫向比較和精細(xì)化的數(shù)值模型，關(guān)注不同路徑氣旋下的海浪分布特性和傳播機(jī)制的研究還屈指可數(shù)。除此之外，也缺乏將風(fēng)浪和涌浪的影響效果分開(kāi)討論的科學(xué)手段，限制了海浪災(zāi)害及來(lái)源機(jī)理的精確預(yù)報(bào)。本文基于WAVEWATCH Ⅲ模型建立了印度洋至孟加拉灣的三重嵌套模型，并利用其風(fēng)涌浪分離功能深入探究不同路徑類型的氣旋活動(dòng)期間，孟加拉灣風(fēng)、混合浪及分離后的風(fēng)浪、涌浪場(chǎng)的分布特征，并討論各類路徑對(duì)不同區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)的影響情況，為近岸工程的防災(zāi)工作提供參考。

1 海浪數(shù)值模型

1.1 WAVEWATCH Ⅲ模型

以波數(shù)方向譜的隨機(jī)相位作用譜密度平衡方程為控制方程，WAVEWATCH Ⅲ模型[12]綜合考慮了海浪在生成、發(fā)展及傳播過(guò)程中的能量交換和耗散以及空間變化而導(dǎo)致的海浪折射、繞射等淺水變形作用，在風(fēng)浪的預(yù)報(bào)及后報(bào)[13-14]等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，是目前國(guó)際上公認(rèn)的較為成熟的第三代海浪模型之一。本文采用的是WAVEWATCH Ⅲ模型(v5.16)在球面坐標(biāo)系下的控制方程，以適應(yīng)大尺度范圍的數(shù)值模擬，控制方程可寫成如下形式

至臻天文臺(tái)認(rèn)證由瑞士聯(lián)邦計(jì)量研究院 (METAS)核準(zhǔn)，其精準(zhǔn)程度毋庸置疑。只有具備卓越精準(zhǔn)度和防磁性能的腕表，才能獲得至臻天文臺(tái)認(rèn)證。

(1)

(2)

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(4)

(5)

式中：N為波作用密度譜；t為時(shí)間；λ和φ分別代表經(jīng)度和緯度；Uλ和Uφ分別代表平均流速在經(jīng)度和緯度方向的分量；cg為波群速度；R為地球半徑；σ為相對(duì)圓頻率；S為模型的源匯項(xiàng)。

1.2 模型設(shè)置

世界氣象組織(WMO)和印度氣象局對(duì)氣旋強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行了劃分[17]，熱帶氣旋按中心附近地面最大風(fēng)速中心劃分為低氣壓(17～27 kt, Depression; D)、深氣壓(28～33 kt, Deep Depression; DD)、氣旋風(fēng)暴(34～47 kt, Cyclonic Storm; CS)、強(qiáng)烈氣旋風(fēng)暴(48～63 kt, Severe Cyclonic Storm; SCS)、特強(qiáng)氣旋風(fēng)暴(64～89 kt, Very Severe Cyclonic Storm; VSCS)、極強(qiáng)氣旋風(fēng)暴(90～119 kt, Extremely Severe Cyclonic Storm; ESCS)和超級(jí)氣旋風(fēng)暴(≥120 kt, Super Cyclonic Storm；Super CS)七個(gè)等級(jí)。

2006年，CBA推行職業(yè)俱樂(lè)部準(zhǔn)入制，山東黃金集團(tuán)取代金斯頓直接入主，正式獲得山東男籃所有權(quán)。山東黃金男籃俱樂(lè)部，也就此成為了黃金集團(tuán)的一個(gè)二級(jí)公司。當(dāng)時(shí)，山東黃金集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)王建華、時(shí)民，對(duì)男籃也是器重有加，常常到現(xiàn)場(chǎng)為球隊(duì)加油打氣。政策指引加上資本支持，山東男籃在進(jìn)入聯(lián)賽十年后，進(jìn)入了最為“職業(yè)”的時(shí)代。

商務(wù)部官網(wǎng)訊 國(guó)際貨幣基金組織駐烏代表約斯特·留恩科曼在介紹歐洲經(jīng)濟(jì)前景和烏克蘭宏觀經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)時(shí)表示，由于烏克蘭腐敗程度高，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)率每年下降近2%。若沒(méi)有腐敗，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率可能達(dá)到每年5%。早前，歐盟在公布的烏克蘭執(zhí)行聯(lián)系國(guó)協(xié)定年度報(bào)告中指出，烏克蘭反腐敗力度較小，政府應(yīng)加快司法改革進(jìn)程，在處理高層腐敗案件上取得進(jìn)展。

2 模型驗(yàn)證

本文根據(jù)印度洋國(guó)家海洋信息服務(wù)中心(Earth System Science Organization-Indian National Center for Ocean Information Service)提供的4個(gè)浮標(biāo)測(cè)站的資料，將測(cè)點(diǎn)處的有效波高實(shí)測(cè)值和模型模擬值進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，浮標(biāo)信息見(jiàn)表1。

表1 浮標(biāo)測(cè)站信息表Tab.1 List of buoy information

圖8～圖10為氣旋Sidr由生成到消散過(guò)程的三個(gè)典型時(shí)刻的風(fēng)場(chǎng)、浪場(chǎng)矢量圖。氣旋Sidr于2007年11月10日在孟加拉灣海域安達(dá)曼群島偏西340 km的海面上生成，于12日0時(shí)加強(qiáng)為強(qiáng)烈熱帶氣旋風(fēng)暴，此刻氣旋中心偏左側(cè)出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)眼，風(fēng)向?yàn)槟鏁r(shí)針偏轉(zhuǎn)。氣旋附近海域海浪波高較大，遠(yuǎn)離氣旋中心海域的波浪波高較小，整個(gè)海域的混合浪波高最大可達(dá)2.68 m。浪向由南至北呈現(xiàn)差異性分布，15°N以南至氣旋行進(jìn)方向正前方盛行東向和東北向浪，氣旋行進(jìn)后方的孟加拉灣南部海域盛行南向和偏南向浪。氣旋中心附近的海域，風(fēng)浪特征明顯，孟加拉灣其他海域的風(fēng)浪較小，且風(fēng)浪向和混合浪向偏離較大，10°N以南區(qū)域盛行西向風(fēng)浪，同時(shí)孟加拉灣海域整體上存在0.5～1.0 m波高的南向涌浪。

24日6時(shí)，氣旋04B發(fā)展到最強(qiáng)勁時(shí)刻，氣旋行進(jìn)路徑左側(cè)出現(xiàn)明顯臺(tái)風(fēng)眼，近中心最大風(fēng)速達(dá)到105 knots，且以該強(qiáng)度持續(xù)作用了12 h，引起了7.704 m的巨浪。氣旋中心不存在波高低值區(qū)，盡管氣旋中心風(fēng)速較低，但從涌浪場(chǎng)觀察可見(jiàn)臺(tái)風(fēng)眼所在位置存在明顯涌浪成分。受副熱帶高壓影響，氣旋路徑右側(cè)半圓的風(fēng)速大于左側(cè)，故風(fēng)浪波高呈不對(duì)稱輻射狀外擴(kuò)遞減。5°N以南孟加拉灣和阿拉伯海交接處出現(xiàn)小范圍的低值西向風(fēng)浪。氣旋中心右側(cè)風(fēng)浪成分占優(yōu)，同時(shí)該區(qū)域風(fēng)浪北傳過(guò)程受近岸地形影響，在氣旋行徑路徑左前方形成東南向涌浪高值區(qū)，且在印度近岸地區(qū)產(chǎn)生局部反向。

表2 WW3模擬有效波高和浮標(biāo)觀測(cè)值對(duì)比Tab.2 Error statistics for the contrast between WW3 stimulated significant wave height and buoy measurements

2-a AD062-b AD09

2-c BD112-d BD14圖2 浮標(biāo)觀測(cè)與WAVEWATCH Ⅲ模擬有效波高對(duì)比圖(11月10日0時(shí)至30日0時(shí))Fig.2 Comparison of WAVEWATCH Ⅲ stimulated significant wave height with buoy observation value

3 孟加拉灣海域氣旋特征

3.1 孟加拉灣氣旋強(qiáng)度特點(diǎn)

本研究采用的地形水深數(shù)據(jù)來(lái)源于ETOPO數(shù)據(jù)集中分辨率最高的ETOPO1數(shù)據(jù)集(https://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/wcs-client/)，以CCMP交叉校正多平臺(tái)海洋表面V2.0風(fēng)場(chǎng)(Cross-Calibrated Multi-Platform Ocean Surface Wind Velocity)(下文簡(jiǎn)稱為CCMP風(fēng)場(chǎng))作為模型的驅(qū)動(dòng)風(fēng)場(chǎng)(http://data.remss.com/ccmp/v02.0/)。為保證傳遞到孟加拉灣海域的海浪能量沒(méi)有損失，本研究建立了印度洋到孟加拉灣海域的三重嵌套模型，三層模擬區(qū)域的范圍分別是：最外層D1(30°E～140°E、60°S～30°N)、中間層D2(40°E～110°E、10°S～30°N)、最內(nèi)層D3(75°E～100°E、0°～25°N)，空間分辨率分別是20′×20′、6′×6′和2′×2′。三層嵌套的水深地形圖區(qū)域見(jiàn)圖1(叉點(diǎn)為浮標(biāo)位置)。

根據(jù)JTWC(美國(guó)聯(lián)合氣旋警告中心)提供的氣旋資料，對(duì)1979～2018年發(fā)生在孟加拉灣的氣旋統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，40 a以來(lái)發(fā)生在孟加拉灣的熱帶氣旋共計(jì)146個(gè)，且該期間無(wú)低氣壓和深氣壓生成，以特強(qiáng)氣旋風(fēng)暴、極強(qiáng)氣旋風(fēng)暴和超級(jí)氣旋風(fēng)暴為主，占全部熱帶氣旋的73.97%，11月、10月為熱帶氣旋的高峰形成期，2月基本沒(méi)有氣旋生成，這一發(fā)現(xiàn)和Gray[18]對(duì)1948～1967年孟加拉灣風(fēng)暴活動(dòng)特征的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果較為一致。由圖3可觀察得到，孟加拉灣海域的氣旋主要形成于中部和西南部，于印度半島東南部和孟加拉國(guó)南部一帶登陸消散，極強(qiáng)氣旋風(fēng)暴發(fā)生頻率最高，特強(qiáng)氣旋風(fēng)暴和超級(jí)氣旋風(fēng)暴次之，氣旋風(fēng)暴和強(qiáng)烈氣旋風(fēng)暴發(fā)生頻率較低。

顯然,F(z)在Rm+n+p上連續(xù)。于是,?z(t0Rm+n+p,存在τ>0,使得(9)在區(qū)間[t0,τ)上,有連續(xù)解z(t)[35]。下證F(z)在Rm+n+p上Lipschitz連續(xù)。

3-a 所有強(qiáng)度氣旋風(fēng)暴3-b 氣旋風(fēng)暴3-c 強(qiáng)烈氣旋風(fēng)暴

3-d 特強(qiáng)氣旋風(fēng)暴3-e 極強(qiáng)氣旋風(fēng)暴3-f 超級(jí)氣旋風(fēng)暴圖3 孟加拉灣1979～2018年不同強(qiáng)度氣旋路徑示意圖Fig.3 Schematic diagram of the tracks of cyclones by different intensities in the Bay of Bengal from 1979 to 2018

3.2 孟加拉灣氣旋路徑分類

本項(xiàng)目機(jī)動(dòng)車道邊緣路緣石高程設(shè)計(jì)路面20cm，在有下沉式綠化帶的路段，站石按15～20m間距開(kāi)口。當(dāng)降雨量較小時(shí)，雨水可直接排入下沉式綠化帶，利于綠化帶內(nèi)植被的生長(zhǎng)，當(dāng)降雨量較大時(shí)，雨水可排入雨水管道系統(tǒng)。

本文綜合了前人的研究成果以及本文研究的重點(diǎn)，將發(fā)生在孟加拉灣的熱帶氣旋歸納為以下三類:(1)轉(zhuǎn)向型路徑：此類氣旋的特點(diǎn)是氣旋在行徑過(guò)程中方向折彎變化，且新的行進(jìn)方向與原方向近似呈90°，此類路徑歸為轉(zhuǎn)向型；(2)北上型路徑：北上型路徑是指氣旋的移動(dòng)軌跡一路朝北，在經(jīng)度方向不發(fā)生較大偏離，此類路徑歸為北上型；(3)西北向型路徑：是指氣旋從生成到消散整個(gè)活動(dòng)軌跡近似朝著西北向移動(dòng)，一般在印度半島登陸，此類路徑為西北向型。綜合考慮氣旋的強(qiáng)度和對(duì)孟加拉灣不同港口造成的影響程度，本文選擇了三類氣旋路徑的典型個(gè)例(圖4)，依次是1995年、2007年和2013年的11月生成的轉(zhuǎn)向型氣旋04B(ESCS)、北上型氣旋Sidr(Super CS)和西北向型氣旋Helen(VSCS)，并分別對(duì)氣旋活動(dòng)進(jìn)行印度洋至孟加拉灣的三級(jí)嵌套的數(shù)值模擬。

4-a 1995年氣旋04B4-b 2007年氣旋Sidr4-c 2013年氣旋Helen圖4 三種典型氣旋路徑示意圖Fig.4 Three typical cyclone tracks of 04B,Sidr and Helen

4 孟加拉灣風(fēng)、浪場(chǎng)分布特征

4.1 轉(zhuǎn)向型氣旋04B

圖5～圖7為氣旋04B由生成到消散過(guò)程的三個(gè)典型時(shí)刻的風(fēng)場(chǎng)、浪場(chǎng)矢量圖。氣旋04B最初于1995年11月18日在蘇門答臘北部形成一低壓區(qū)，經(jīng)過(guò)風(fēng)力的持續(xù)發(fā)展于22日12時(shí)升級(jí)為氣旋風(fēng)暴，此刻氣旋中心風(fēng)向呈逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，最大風(fēng)速超過(guò)12 m/s，氣旋中心右側(cè)以東南向浪為主，混合浪有效波高最大可達(dá)2.5 m，氣旋中心右側(cè)的風(fēng)浪明顯占優(yōu)且和混合浪向保持一致，整個(gè)孟加拉灣都存在較小的南向涌浪，說(shuō)明南印度洋的涌浪最遠(yuǎn)可以傳播到北印度洋，甚至是斯里蘭卡、孟加拉國(guó)、緬甸等沿岸國(guó)家，這一現(xiàn)象和鄭崇偉等[21]對(duì)印度洋涌浪的傳播特性研究相一致。

5-a 風(fēng)場(chǎng)5-b 混合浪場(chǎng)5-c 風(fēng)浪場(chǎng)5-d 涌浪場(chǎng)圖5 氣旋04B 11月22日12時(shí)風(fēng)場(chǎng)、混合浪場(chǎng)、風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)圖Fig.5 Field of wind, mixed wave, wind wave and swell in the Bay of Bengal at 12:00 on Nov.22

6-a 風(fēng)場(chǎng)6-b 混合浪場(chǎng)6-c 風(fēng)浪場(chǎng)6-d 涌浪場(chǎng)圖6 氣旋04B 11月24日06時(shí)風(fēng)場(chǎng)、混合浪場(chǎng)、風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)圖Fig.6 Field of wind, mixed wave, wind wave and swell in the Bay of Bengal at 6:00 on Nov.24

綜上所述，大力開(kāi)發(fā)應(yīng)用新能源，可有效緩解能源短缺現(xiàn)狀，文中主要對(duì)適應(yīng)新能源發(fā)展的電力規(guī)劃要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)探究。為了提升電力規(guī)劃水平，應(yīng)該充分利用自然資源，創(chuàng)造更加豐富的電力資源，滿足人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钚枰?/p>

25日12時(shí)，氣旋在孟加拉國(guó)東南部登陸。孟加拉灣混合浪波高自北向南呈梯度式遞減，浪高大值區(qū)集中在緬甸近岸地區(qū)，浪向呈區(qū)域性變化。10°N以南海域以西南向浪占優(yōu)，波高分布約為1.5 m，靠近緬甸西南部的海域浪向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以西向和西北向浪為主，浪高呈現(xiàn)SW—NE向梯級(jí)式遞增，接近緬甸近岸區(qū)域波高達(dá)到最大；整個(gè)孟加拉灣風(fēng)浪逐漸減弱，除緬甸近岸小部分區(qū)域仍有部分風(fēng)浪成分外，其余區(qū)域均為涌浪，涌浪除靠近緬甸沿岸存在小范圍高值區(qū)以外，其余區(qū)域的涌浪浪高普遍較小，受到沿岸地形的影響，涌浪遇到近岸障礙物發(fā)生局部反向傳播，在90°E以東海域盛行偏北向涌浪，在90°E以西海域盛行偏南向涌浪。

底摩擦系數(shù)取0.006 7，采用DIA方法[15]計(jì)算非線性項(xiàng)，風(fēng)能輸入和耗散源項(xiàng)選用Ardhuin等[16]建議的參數(shù)方案(ST4)。初始頻率取0.0411 8 ，共32個(gè)頻段，方向分辨率為10°。

7-a 風(fēng)場(chǎng)7-b 混合浪場(chǎng)7-c 風(fēng)浪場(chǎng)7-d 涌浪場(chǎng)圖7 氣旋04B 11月25日12時(shí)風(fēng)場(chǎng)、混合浪場(chǎng)、風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)圖Fig.7 Field of wind, mixed wave, wind wave and swell in the Bay of Bengal at 12:00 on Nov.25

4.2 北上型氣旋Sidr

取2013年11月10日0時(shí)至30日0時(shí)作為有效波高的驗(yàn)證時(shí)段，計(jì)算對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)Cor、偏差Bias和均方根誤差RMSE(表2和圖2)等誤差參數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)：(1)4個(gè)浮標(biāo)實(shí)測(cè)的有效波高和模擬值相關(guān)系數(shù)均在0.80以上，說(shuō)明WAVEWATCH Ⅲ模型在該海域有較好的適用性；(2)BD11浮標(biāo)南部存在小島掩護(hù)，海浪的傳播可能受到阻礙以致海浪損耗相對(duì)較大，從而模擬得到該處的有效波高的相關(guān)系數(shù)偏低，均方根誤差和偏差偏高；(3)除AD09浮標(biāo)的偏差為正值外，其他浮標(biāo)的偏差均為負(fù)值，說(shuō)明這三處模擬的有效波高偏小，有可能是浮標(biāo)受到地形干擾而導(dǎo)致高頻波傳遞到浮標(biāo)時(shí)受阻，使得實(shí)際輸出的波高比真實(shí)條件下的波高略?。?4)AD06和AD09浮標(biāo)位于阿拉伯海東部，驗(yàn)證時(shí)段內(nèi)浮標(biāo)的有效波高變化幅度較小，也側(cè)面印證了孟加拉灣發(fā)生的氣旋活動(dòng)引起的海浪波動(dòng)，不易對(duì)阿拉伯海的海浪分布產(chǎn)生較大影響。

8-a 風(fēng)場(chǎng)8-b 混合浪場(chǎng)8-c 風(fēng)浪場(chǎng)8-d 涌浪場(chǎng)圖8 氣旋Sidr 11月12日00時(shí)風(fēng)場(chǎng)、混合浪場(chǎng)、風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)圖Fig.8 Field of wind, mixed wave, wind wave and swell in the Bay of Bengal at 0:00 on Nov.12

氣旋繼續(xù)向北移動(dòng)直至15日0時(shí)發(fā)展到最強(qiáng)盛階段，氣旋中心附近最大風(fēng)速可達(dá)140 knots，臺(tái)風(fēng)眼表現(xiàn)明顯，大風(fēng)區(qū)集中分布在孟加拉國(guó)、緬甸沿岸一帶，混合浪最大波高可達(dá)到3.5 m，混合浪在氣旋中心附近出現(xiàn)逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，路徑右側(cè)的海浪保持南向傳播，路徑左側(cè)的海浪由于風(fēng)力作用，浪向發(fā)生反轉(zhuǎn)形成北向和東北向海浪，氣旋中心形成左右側(cè)不對(duì)稱的混合浪大值區(qū)和風(fēng)浪大值區(qū)，右側(cè)半圓受到副熱帶高壓影響，右半圓的混合浪波高和風(fēng)浪波高都強(qiáng)于左半圓，除氣旋中心附近存在風(fēng)浪勢(shì)力外，孟加拉灣其他區(qū)域海浪均為涌浪勢(shì)力，涌浪浪向和混合浪浪向大體一致，但最大涌浪波高約2.2 m，集中分布在孟加拉灣西部海域。

9-a 風(fēng)場(chǎng)9-b 混合浪場(chǎng) 9-c 風(fēng)浪場(chǎng)9-d 涌浪場(chǎng)圖9 氣旋Sidr 11月15日00時(shí)風(fēng)場(chǎng)、混合浪場(chǎng)、風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)圖Fig.9 Field of wind, mixed wave, wind wave and swell in the Bay of Bengal at 0:00 on Nov.15

16日0時(shí)，氣旋一路北上至孟加拉國(guó)登陸，孟加拉灣海域附近存在小范圍風(fēng)速大值區(qū)，路徑左側(cè)盛行北風(fēng)，右側(cè)盛行西風(fēng)及西南風(fēng)?？拷硸|北部區(qū)域一帶存在波高大值區(qū)，有效波高最大可達(dá)2.75m，5°N以南海域自西向東分別充斥南向和西南向浪，5°N以北海域自西向東分北充斥北向和西北向浪，同時(shí)緬甸沿海一帶存在小范圍風(fēng)浪大值區(qū)，除此以外整個(gè)海灣大范圍存在涌浪成分，涌浪的最大有效波高出現(xiàn)的位置較風(fēng)浪最大有效波高位置向孟加拉國(guó)西移，這可能與風(fēng)浪的西向傳播有關(guān)。

以往學(xué)者對(duì)孟加拉灣的氣旋風(fēng)暴進(jìn)行過(guò)不同標(biāo)準(zhǔn)的分類，王友恒、王素賢[19-20]利用1973～1986年的孟加拉灣熱帶風(fēng)暴資料，將熱帶風(fēng)暴分為轉(zhuǎn)向型、西北型、偏北型和向東型四大類，并指出風(fēng)暴路徑與生成源地和季節(jié)相關(guān)；段旭等[10]將1971～2010年發(fā)生在孟加拉灣的110個(gè)熱帶氣旋風(fēng)暴按照登陸位置的方向劃分為W、NW、NE和E共四類路徑方向。

10-a 風(fēng)場(chǎng)10-b 混合浪場(chǎng) 10-c 風(fēng)浪場(chǎng)10-d 涌浪場(chǎng)圖10 氣旋Sidr 11月16日00時(shí)風(fēng)場(chǎng)、混合浪場(chǎng)、風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)圖Fig.10 Field of wind, mixed wave, wind wave and swell in the Bay of Bengal at 0:00 on Nov.16

4.3 西北向型氣旋Helen

圖11～圖13為氣旋Helen由生成到消散過(guò)程的三個(gè)典型時(shí)刻的風(fēng)場(chǎng)浪場(chǎng)矢量圖。西北向型氣旋Helen于2013年11月18日在孟加拉灣中部形成，一路向印度半島行進(jìn)。18日06時(shí)，氣旋中心附近最大風(fēng)速達(dá)到12.86 m/s，印度半島東南側(cè)存在小范圍風(fēng)速大值區(qū)，風(fēng)向分布不均。氣旋路徑正右前方出現(xiàn)混合浪高值區(qū)，受氣旋中心風(fēng)力影響，氣旋路徑右側(cè)的南向海浪出現(xiàn)逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)為東向浪向印度半島東南部傳播，除氣旋行進(jìn)方向正前方存在小范圍的東北向風(fēng)浪外，海灣其他區(qū)域都以涌浪為主導(dǎo)，但涌浪波高普通較小，皆為南向傳播。

時(shí)光漸漸消逝，他走進(jìn)了連綿的山谷，或者說(shuō)是沼地，這些地方的野物比較多。一群馴鹿走了過(guò)去，大約有二十多頭，都呆在可望而不可即的來(lái)復(fù)槍的射程以內(nèi)。他心里有一種發(fā)狂似的、想追趕它們的念頭，而且相信自己一定能追上去捉住它們。一只黑狐貍朝他走了過(guò)來(lái)，嘴里叼著一只松雞。這個(gè)人喊了一聲。這是一種可怕的喊聲，那只狐貍嚇跑了，可是沒(méi)有丟下松雞。

11-a 風(fēng)場(chǎng)11-b 混合浪場(chǎng)11-c 風(fēng)浪場(chǎng)11-d 涌浪場(chǎng)圖11 氣旋Sidr 11月18日06時(shí)風(fēng)場(chǎng)、混合浪場(chǎng)、風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)圖Fig.11 Field of wind, mixed wave, wind wave and swell in the Bay of Bengal at 6:00 on Nov.18

20日18時(shí)，氣旋等級(jí)逐漸加強(qiáng)到最大，此刻氣旋中心附近最大風(fēng)速達(dá)到36 m/s，氣旋附近風(fēng)向發(fā)生逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，臺(tái)風(fēng)眼表現(xiàn)突出，氣旋中心一路向西北向移動(dòng)。氣旋中心右側(cè)東南向浪有所增強(qiáng)，混合浪最大波高可達(dá)2.6 m，氣旋行進(jìn)方向左側(cè)的海浪方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。氣旋中心前方存在小范圍風(fēng)浪高值區(qū)，印度及斯里蘭卡沿岸海域易受東北向和北向風(fēng)浪的侵襲。整個(gè)孟加拉灣的涌浪分布較為均勻，但是涌浪波高較小。

12-a 風(fēng)場(chǎng)12-b 混合浪場(chǎng)12-c 風(fēng)浪場(chǎng)12-d 涌浪場(chǎng)圖12 氣旋Helen 11月20日18時(shí)風(fēng)場(chǎng)、混合浪場(chǎng)、風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)圖Fig.12 Field of wind, mixed wave, wind wave and swell in the Bay of Bengal at 18:00 on Nov.20

23日0時(shí)，氣旋Helen在印度半島東南部登陸，此刻孟加拉灣北部盛行北風(fēng)，印度半島欽奈港附近盛行東風(fēng)，風(fēng)速普遍較小。整個(gè)孟加拉灣海域海浪為南向浪，混合浪最大為2.2 m，海域的風(fēng)浪勢(shì)力范圍集中分布在印度半島東南側(cè)及緬甸西南側(cè)，該小范圍的風(fēng)浪可能是由于隨之發(fā)生的05號(hào)氣旋的活動(dòng)所造成的，整個(gè)孟加拉灣海域的涌浪成分相較于氣旋Sidr和氣旋04B登陸時(shí)所占的比例降低不少，但涌浪方向總體上為南北向分布。

13-a 風(fēng)場(chǎng)13-b 混合浪場(chǎng)13-c 風(fēng)浪場(chǎng)13-d 涌浪場(chǎng)圖13 氣旋Helen11月23日0時(shí)混合浪場(chǎng)、風(fēng)浪場(chǎng)和涌浪場(chǎng)圖Fig.13 Field of mixed wave, wind wave and swell in the Bay of Bengal at 0:00 on Nov.23

5 孟加拉灣監(jiān)測(cè)點(diǎn)處有效波高變化

為研究三種典型路徑下的氣旋在孟加拉灣不同方位海域引起的海浪變化規(guī)律，以孟加拉灣南、西、北和東四個(gè)方向?yàn)橐罁?jù)，分別選取Q1、BD11、Q2和Q3點(diǎn)作為數(shù)值模型監(jiān)測(cè)點(diǎn)，且4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)具有近似的水深條件(圖14)。

圖14 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置示意圖Fig.14 Position schematic of control points

基于監(jiān)測(cè)點(diǎn)所處位置的不同，探究不同路徑下的氣旋活動(dòng)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處海浪波況的影響，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)以及水深見(jiàn)表3。不同路徑氣旋活動(dòng)過(guò)程階段，幾個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在有效波高的初始變化階段、峰值階段、平穩(wěn)階段表現(xiàn)各異，具體情況體現(xiàn)在以下方面。

表3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)及水深表Tab.3 Position and mean water depth of control points

5.1 轉(zhuǎn)向型氣旋04B

由圖15可見(jiàn)，氣旋04B發(fā)生初期，Q1做出的反應(yīng)最迅速，且該點(diǎn)的波浪變化幅度最大，而其余3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的波浪變化幅度很小，基本趨于平穩(wěn)狀態(tài)；氣旋發(fā)展階段，4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的有效波高達(dá)到峰值的時(shí)刻較為接近，Q1、BD11和Q3三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)均在氣旋生成144 h后達(dá)到峰值，而Q2點(diǎn)稍稍滯后，大約在氣旋生成168 h后達(dá)到波高峰值7.704 m，且Q2點(diǎn)的波高峰值遠(yuǎn)超過(guò)其他三處監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大峰值；氣旋削弱階段，4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的有效波高值均按照不同速率有所下降，Q2點(diǎn)有效波高減小速率最快，Q3點(diǎn)波高下降的速率最慢，且降幅最小，僅比峰值時(shí)刻的波高減小0.298 m。

圖15 氣旋04B活動(dòng)過(guò)程監(jiān)測(cè)點(diǎn)處有效波高隨時(shí)間的變化曲線Fig.15 Variation curve of effective wave height at control point of cyclone 04 B

5.2 北上型氣旋Sidr

由圖16可見(jiàn)，氣旋形成初期，Q1和BD11的有效波高出現(xiàn)小幅降低，而Q2和Q3的有效波高呈現(xiàn)小幅增大，但無(wú)論是降幅還是增幅均不超過(guò)0.5 m，說(shuō)明氣旋生成2 d內(nèi)對(duì)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的有效波高影響不大；氣旋發(fā)展階段，Q1最早達(dá)到波高峰值，隨后BD11和Q3在氣旋生成132 h后達(dá)到波高峰值，且波高峰值較為接近，而Q2達(dá)到波高峰值的時(shí)間較BD11和Q3滯后了24 h，但該點(diǎn)的有效波高峰值3.231 m卻遠(yuǎn)超過(guò)了其他三點(diǎn)處的最大峰值；總體來(lái)說(shuō)，氣旋整個(gè)生命周期除了Q1點(diǎn)的波高波動(dòng)不明顯外，其余三點(diǎn)均經(jīng)歷了波高的較大波動(dòng)，最后回落到氣旋生成之前的有效波高。

圖16 氣旋Sidr活動(dòng)過(guò)程監(jiān)測(cè)點(diǎn)處有效波高隨時(shí)間的變化曲線Fig.16 Variation curve of effective wave height at control point of cyclone Sidr

5.3 西北向型氣旋Helen

由圖17可見(jiàn)，氣旋Helen生成初期，Q1、Q2和Q3三處監(jiān)測(cè)點(diǎn)的有效波高均有小幅提升，但BD11的有效波高基本不變，隨之出現(xiàn)較快速率增長(zhǎng)；氣旋發(fā)展階段，Q1和Q3點(diǎn)的有效波高呈緩幅下降趨勢(shì)，且降幅不超過(guò)0.5 m，而B(niǎo)D11和Q2點(diǎn)處的有效波高隨時(shí)間呈現(xiàn)頻繁波動(dòng)，其中BD11點(diǎn)的波動(dòng)幅度高于Q2點(diǎn)，總體呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)；總體而言，Q1的有效波高在氣旋形成后約48 h達(dá)到峰值，而B(niǎo)D11的有效波高首次達(dá)到峰值的時(shí)間較Q1滯后12 h，且BD11的有效波高達(dá)到最大峰值2.48 m大約經(jīng)歷了96 h，并遠(yuǎn)高于其他三處監(jiān)測(cè)點(diǎn)的有效波高峰值。

圖17 氣旋Helen活動(dòng)過(guò)程監(jiān)測(cè)點(diǎn)處有效波高隨時(shí)間的變化曲線Fig.17 Variation curve of effective wave height at control point of cyclone Helen

6 結(jié)論

本文借助WAVEWATCH Ⅲ模型模擬了孟加拉灣發(fā)生于11月的三次氣旋活動(dòng)，旨在探究三種典型路徑氣旋活動(dòng)下的風(fēng)、浪的分布情況及監(jiān)測(cè)點(diǎn)有效波高隨時(shí)間的變化規(guī)律，得出以下結(jié)論：

多景觀帶是由肖圈干渠延伸出來(lái)的三條沿河綠化景觀帶，一條水上游樂(lè)景觀帶、一條生活休閑景觀帶、一條工業(yè)生活景觀帶。肖圈干渠是經(jīng)過(guò)南皮的主要的東西向的河流，是城市水景主要干路。從肖圈干渠延伸出三條主要的支路，一是水上公園：所經(jīng)途徑主要有城西的水上公園；一是生活休閑，經(jīng)過(guò)的主要是居住生活區(qū)，沿河兩邊有很多的休閑綠化公園，是人流匯集的一條生活綠帶；一是工業(yè)水渠，主要流經(jīng)工業(yè)園區(qū)，在承擔(dān)工業(yè)排水的同時(shí)擔(dān)任少部分的生活公園的功能。城市外圍的綠化帶起到防護(hù)和隔離噪音的功能。

(1)轉(zhuǎn)向型氣旋04B活動(dòng)期間，孟加拉灣南部海域最早受到影響但持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，混合浪有效波高分布在0.5～1.5 m；而海灣東北側(cè)在風(fēng)浪、涌浪聯(lián)合作用下受到影響程度最大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)Q2的混合浪有效波高可達(dá)7.704 m，但隨后陡降至約3 m，故孟加拉灣東北側(cè)海域是轉(zhuǎn)向型氣旋的重點(diǎn)受災(zāi)區(qū)，防災(zāi)工作的布控需依賴于極強(qiáng)氣旋風(fēng)暴04B的移動(dòng)路徑和變化速率。

(2)北上型氣旋Sidr活動(dòng)期間，因地形影響，斯里蘭卡以西幾乎不受氣旋引起的海浪波動(dòng)，而位于孟加拉西部沿海和東北部海域受氣旋活動(dòng)影響較大，混合浪有效波高在監(jiān)測(cè)點(diǎn)Q2處最大可達(dá)3.231 m；超級(jí)氣旋風(fēng)暴Sidr氣旋最強(qiáng)時(shí)刻和混合浪有效波高達(dá)到峰值時(shí)刻存在15 h的錯(cuò)峰期，海灣東北部區(qū)域和東部區(qū)域附近易受到風(fēng)浪沖擊，故防災(zāi)工作的重心可放在孟加拉灣北部及東北部海域。

(3)西北向氣旋Helen活動(dòng)期間，海浪最為強(qiáng)烈的區(qū)域?yàn)槊霞永瓰澄鞑考皷|部港口城市，混合浪有效波高最大可達(dá)2.6 m；除監(jiān)測(cè)點(diǎn)Q1在整個(gè)氣旋活動(dòng)期間波動(dòng)較小外，其余三處監(jiān)測(cè)點(diǎn)的有效波高波動(dòng)較大，且達(dá)到波峰時(shí)刻較氣旋生成時(shí)刻分別滯后48 h、60 h和96 h，特強(qiáng)氣旋風(fēng)暴Helen可引起西部沿岸一帶產(chǎn)生2.48 m的大浪，故對(duì)這一帶的災(zāi)害性海浪防護(hù)需要覆蓋整個(gè)氣旋活動(dòng)周期。