滄州沿岸風(fēng)暴潮變化特征分析

傅圓圓 張坤蘭 楊 超 姚 遠(yuǎn)

（國家海洋局秦皇島海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，河北 秦皇島066002）

0 前言

按誘發(fā)風(fēng)暴潮的大氣擾動的特征來劃分，通常把風(fēng)暴潮分為熱帶氣旋引起的臺風(fēng)風(fēng)暴潮和由溫帶氣旋引起的溫帶風(fēng)暴潮兩大類[1]。渤海沿岸的風(fēng)暴潮過程是由局地風(fēng)“直接作用”及外部天氣系統(tǒng)“間接影響”共同作用引起的，且它們引起的風(fēng)暴潮時空分布明顯不同?！袄骜R”臺風(fēng)風(fēng)暴潮中，“直接作用”引起的風(fēng)暴增水在渤海灣占總風(fēng)暴增水的2/3[2]。北上臺風(fēng)主要在每年的7~9月影響渤海[3]?！斑_(dá)維”影響期間是天文大潮期，天文高潮時滄州沿海出現(xiàn)了超警戒潮位的高潮位，而后“達(dá)維”中心在滄州沿海帶來的東北大風(fēng)使風(fēng)暴增水值達(dá)到最大[4]。滄州風(fēng)暴增水主要是因為強(qiáng)烈持久的向岸大風(fēng)[5]。受天氣系統(tǒng)和海岸線地形的影響，7~10月是河北省風(fēng)暴潮高發(fā)時段，滄州市沿海受到風(fēng)暴潮影響的次數(shù)最多[6]。風(fēng)暴潮沒有特別固定的線性規(guī)律，對風(fēng)暴潮最主要的措施應(yīng)是以防御為主[7]。渤海海域近岸工程后風(fēng)暴潮增水有增加的趨勢，寒潮風(fēng)暴潮期間，增水增加明顯[8]。海平面上升對黃驊的漫灘影響非常明顯，有效防范風(fēng)暴潮災(zāi)害的同時，在氣候變化的大背景下，應(yīng)進(jìn)一步研究和提出應(yīng)對海平面上升的長效防治措施[9]。

黃驊站位于渤海西南海岸，由于特殊的地理位置，海洋災(zāi)害時常發(fā)生。本文基于1965——2019年的風(fēng)暴潮統(tǒng)計數(shù)據(jù)和資料，分析黃驊驗潮站的風(fēng)暴潮特征及其成因，有利于防災(zāi)減災(zāi)。

1 滄州風(fēng)暴潮統(tǒng)計及成因分析

1．1 風(fēng)暴潮資料統(tǒng)計

歷史資料表明，河北省沿海風(fēng)暴潮比較嚴(yán)重，尤其是位于渤海灣沿岸的滄州市岸段。表1為1965年以來滄州沿海致災(zāi)風(fēng)暴潮災(zāi)害統(tǒng)計，1965——2019年，滄州沿岸致災(zāi)風(fēng)暴潮有16次，年均約0.29次，近十年致災(zāi)風(fēng)暴潮占全部的43.7%，近年來受全球氣候變暖的影響，致災(zāi)風(fēng)暴潮存在明顯增加趨勢；月最多在8月為6次，月次多為9月、10月，均為3次；受臺風(fēng)影響造成的風(fēng)暴潮災(zāi)害共8次，1次出現(xiàn)在7月，1次出現(xiàn)在9月，其余均出現(xiàn)在8月，滄州災(zāi)害性臺風(fēng)風(fēng)暴潮的多發(fā)期基本與臺風(fēng)同步。災(zāi)害性溫帶風(fēng)暴潮的季節(jié)變化也非常明顯；每年3~4月、10~11月正值春秋過渡季節(jié)，冷暖空氣頻繁活躍在我國北方海域，溫帶氣旋、強(qiáng)冷空氣頻繁發(fā)生，1965年以來黃驊8次災(zāi)害性溫帶風(fēng)暴潮集中發(fā)生在3~4月和10~11月。

表1 1965年以來滄州沿海致災(zāi)風(fēng)暴潮災(zāi)害統(tǒng)計表

表2為有記錄以來臺風(fēng)和溫帶系統(tǒng)造成的最大增水和最高潮位值，結(jié)果顯示，黃驊港臺風(fēng)風(fēng)暴潮最大增水值為245 cm，對應(yīng)的最高潮位為595 cm，出現(xiàn)原因為9711號臺風(fēng)。溫帶風(fēng)暴潮最大增水255厘米，發(fā)生在1997年11月12日；溫帶風(fēng)暴潮最高潮位為565 cm，出現(xiàn)在2003年10月11日。溫帶風(fēng)暴潮的最高潮位和最大增水均是由冷鋒配合低壓（俗稱北高南低型）的溫帶天氣系統(tǒng)造成的。

表2 黃驊驗潮站最大增水和最高潮位（單位：cm）

滄州沿海風(fēng)暴潮主要對港口、碼頭、路基、防潮防浪堤壩、鹽田、海水養(yǎng)殖場、漁船、城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村等基礎(chǔ)設(shè)施和漁業(yè)警戒造成危害。由黃驊近年來16次風(fēng)暴潮災(zāi)害統(tǒng)計資料可以看出，水產(chǎn)養(yǎng)殖、養(yǎng)殖設(shè)備設(shè)施、防波堤、護(hù)岸損毀、農(nóng)田及鹽田淹沒等為風(fēng)暴潮易災(zāi)區(qū)。

1.2 風(fēng)暴潮增水成因分析

影響黃驊的主要天氣系統(tǒng)有：冷高壓、溫帶氣旋、冷高壓和溫帶氣旋結(jié)合和熱帶氣旋。大風(fēng)是嚴(yán)重危害該海域海上活動安全的氣象要素，當(dāng)渤海吹偏東大風(fēng)時，強(qiáng)風(fēng)驅(qū)趕海水自峽口和遼東灣向渤海灣流動，造成黃驊岸段較大增水。當(dāng)大的增水適逢天文潮位高潮時，就會導(dǎo)致較高水位，甚至引起潮災(zāi)。表1中16次致災(zāi)風(fēng)暴潮，冷高壓和溫帶氣旋結(jié)合導(dǎo)致的致災(zāi)風(fēng)暴潮共2次，強(qiáng)冷空氣誘發(fā)的風(fēng)暴潮共6次，溫帶氣旋未造成損失，臺風(fēng)風(fēng)暴潮共8次。5種典型的成因具體情況如下：

1.2.1 冷高壓和溫帶氣旋結(jié)合

溫帶氣旋包括北方氣旋（東北低壓、黃河氣旋、渤海低壓）和南方氣旋（江淮氣旋、東海氣旋及南方低壓倒槽）。2003年10月11日發(fā)生在渤海沿岸的特大風(fēng)暴潮，地面形勢圖見圖1。黃驊站最高潮位565 cm，達(dá)到當(dāng)?shù)爻壬涑蔽唬?37 cm），損失達(dá)3.04億元。

圖1 2003年10月11日08時地面天氣圖

1．2．2 冷高壓（單一冷空氣影響）

2016年10月22日，受南下強(qiáng)冷空氣影響，這類冷高壓強(qiáng)度大，風(fēng)力大且為東北方向，極易造成渤海灣地區(qū)大浪和風(fēng)暴增水，地面形勢圖見圖2。黃驊站出現(xiàn)了547 cm的高潮位，最大增水為188 cm，超出風(fēng)暴潮橙色警戒潮位（537 cm）10 cm，達(dá)到風(fēng)暴潮橙色警報標(biāo)準(zhǔn)，這次風(fēng)暴潮災(zāi)害給滄州沿海地區(qū)造成了重大災(zāi)害，沿海風(fēng)浪加上潮水，部分養(yǎng)殖區(qū)被淹、航道回淤等，災(zāi)害損失較為嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)損失為1.676億元。

圖2 2016年10月22日地面天氣圖

1．2．3 溫帶氣旋

2016年7月20日，滄州沿海受出海氣旋前部的影響出現(xiàn)了3~5級東-東南大風(fēng)，日最大風(fēng)速10.3 cm/s，地面形勢圖見圖3。雖然黃驊站的風(fēng)力較小，但由于黃驊站海域天文潮較高，黃驊站最大增水98 cm，最高潮位473 cm，達(dá)到當(dāng)?shù)厮{(lán)色警戒潮位（470 cm）。本次增水和最高潮位相比其他致災(zāi)風(fēng)暴潮較弱，未有經(jīng)濟(jì)損失。

圖3 2016年7月20日地面圖天氣圖

1．2．4 臺風(fēng)

（1）北上型

2012年8月3~4日受強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“達(dá)維”北上影響，滄州沿海發(fā)生了災(zāi)害性臺風(fēng)風(fēng)暴潮和海浪災(zāi)害，地面天氣形勢見圖4。強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“達(dá)維”中心給滄州沿海帶來的8級以上東北大風(fēng)使風(fēng)暴增水值達(dá)到最大，最大風(fēng)暴增水值158 cm，最高潮位517 cm，達(dá)到了風(fēng)暴潮黃色警戒潮位（503 cm）。這次強(qiáng)熱帶風(fēng)暴給滄州沿海造成極大的災(zāi)害損失，據(jù)初步統(tǒng)計渤海新區(qū)受損的綠化樹木和部分村莊房屋，損毀的港口碼頭、堤壩及受災(zāi)養(yǎng)殖區(qū)和被淹鹽田等直接經(jīng)濟(jì)損失大約1.7億元。

圖4 2012年8月3日第10號臺風(fēng)“達(dá)維”影響的地面形勢

（2）登陸轉(zhuǎn)向型

2019年1909號臺風(fēng)“利奇馬”為2019年以來登陸中國的最強(qiáng)臺風(fēng)和1949年以來登陸浙江第三強(qiáng)的臺風(fēng)，地面形勢圖見圖5。8月11~13日，滄州沿海最大風(fēng)暴增水值為226 cm，最高潮位577 cm，達(dá)到了風(fēng)暴潮紅色警戒潮位（570 cm）。受其影響，滄州市損失達(dá)2.2億萬元。

圖5 2019年第9號臺風(fēng)“利奇馬”影響的地面形勢

2 結(jié)論

本文基于滄州黃驊站多年的實測數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計資料，統(tǒng)計了黃驊1965——2019年風(fēng)暴潮災(zāi)害情況，受臺風(fēng)影響造成的風(fēng)暴潮災(zāi)害共9次，近十年致災(zāi)風(fēng)暴潮占全部的43.7%；主要出現(xiàn)在8月，滄州災(zāi)害性臺風(fēng)風(fēng)暴潮的多發(fā)期基本與臺風(fēng)同步。災(zāi)害性溫帶風(fēng)暴潮的季節(jié)變化也非常明顯，1965年以來黃驊8次災(zāi)害性溫帶風(fēng)暴潮集中發(fā)生在3~4月和10~11月，多為冷空氣誘發(fā)導(dǎo)致。

分析歷史上四種典型的風(fēng)暴潮成因類型（冷高壓、溫帶氣旋、冷高壓和溫帶氣旋結(jié)合和熱帶氣旋），冷高壓和溫帶氣旋結(jié)合導(dǎo)致的致災(zāi)風(fēng)暴潮共2次，強(qiáng)冷空氣誘發(fā)的風(fēng)暴潮共6次，而溫帶氣旋未致災(zāi)，臺風(fēng)風(fēng)暴潮共8次。