廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)研究

袁方超 張文舟 葉雨穎 張世民

摘要：為提高廈門(mén)防御臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的能力，輔助政府部門(mén)開(kāi)展海洋防災(zāi)減災(zāi)工作，文章基于風(fēng)暴潮數(shù)值模型開(kāi)發(fā)廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，并以1521號(hào)臺(tái)風(fēng)為例模擬其淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)。研究結(jié)果表明：風(fēng)暴潮數(shù)值模型能較好地刻畫(huà)影響廈門(mén)的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮過(guò)程，滿足風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)分析需求;廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)采用按警戒潮位預(yù)警和按高程預(yù)警2種方法分析風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)，可對(duì)影響程度不同的岸段采取不同的預(yù)警和防御措施;基于數(shù)值模型的風(fēng)暴潮淹沒(méi)范圍與實(shí)地調(diào)查區(qū)域的淹沒(méi)范圍基本一致，可對(duì)未開(kāi)展實(shí)地調(diào)查區(qū)域的淹沒(méi)范圍進(jìn)行補(bǔ)充;今后須進(jìn)一步完善廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，同時(shí)建立廈門(mén)風(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。

關(guān)鍵詞：臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮;警戒潮位;風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警;海洋災(zāi)害;防災(zāi)減災(zāi)

中圖分類號(hào)： X43;P714+.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：10059857（2022）04010205

The Storm Surge Inundation Risk Warning System for Xiamen

YUAN Fangchao' ，ZHANG Wenzhou2 ，YE Yuying' ，ZHANG Shimin'

（1.Marine Forecast Station of Xiamen，SOA，Xiamen 361008，China;

2.College of Ocean and Earth Sciences，Xiamen University，Xiamen 361102，China）

Abstract：In order to improve the capability to defend against typhoon storm surge disaster risk and assist government departments in marine disaster prevention and mitigation in Xiamen City， this paper developed a storm surge inundation risk warning system based on a numerical model of storm surge， and simulated the inundation risk during Typhoon 1521 （Dujuan） as an example. The results showed that the numerical model could well describe the process of typhoon storm surge affecting Xiamen， and meet the needs of storm surge inundation risk analysis. 2 methods were adopted to analyze the storm surge inundation risk in the warning system by warning level and sea wall elevation， which could take different early warning and defense measures for different coastal segments with different influence degrees. The submergence range of storm surge based on the numerical model was basically consistent with that of the field survey area， and the submergence range of the area without field survey could be supplemented. In the future， the storm surge inundation risk warning system in Xiamen should be further improved and a storm surge risk evaluation system should be established.

Keywords： Typhoon storm surge，Warning tidelevel，Risk warning，Marinedisaster，Disasterpre-vention and mitigation

0引言

我國(guó)是西北太平洋沿岸少數(shù)遭受風(fēng)暴潮災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，平均每年發(fā)生約9次臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮，不僅發(fā)生次數(shù)較多，而且造成嚴(yán)重的損失[1-3]。根據(jù)《2020年中國(guó)海洋災(zāi)害公報(bào)》，在全球氣候變化和海平面上升的背景下，2011—2020年我國(guó)因海洋災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失平均值為88億元，死亡（含失蹤）人口平均值約為50人，其中2020年風(fēng)暴潮災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失占總直接經(jīng)濟(jì)損失的比重高達(dá)97%。福建是受風(fēng)暴潮災(zāi)害損失較嚴(yán)重的沿海地區(qū)之一，日益嚴(yán)重的海洋災(zāi)害問(wèn)題引起政府和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，尤其是政府對(duì)風(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害的科學(xué)防災(zāi)減災(zāi)需求進(jìn)一步擴(kuò)大—不僅希望了解風(fēng)暴潮的特征及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和區(qū)劃，為制定生產(chǎn)計(jì)劃、安排防災(zāi)減災(zāi)以及合理布局海洋產(chǎn)業(yè)提供決策依據(jù)[4-9];而且希望獲取精準(zhǔn)的海洋災(zāi)害預(yù)警報(bào)服務(wù)信息，科學(xué)開(kāi)展海洋防災(zāi)減災(zāi)工作。

近年來(lái)，隨著海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及政府對(duì)海洋防災(zāi)減災(zāi)工作的逐步重視，國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始對(duì)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行研究，將經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)相結(jié)合開(kāi)展風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究越來(lái)越多，這在國(guó)內(nèi)的風(fēng)暴潮研究中是嶄新的領(lǐng)域。風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)定量化評(píng)價(jià)既是風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理的理論基礎(chǔ)，又是風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃和災(zāi)前損失預(yù)估的理論基礎(chǔ)[9-13]。在風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者根據(jù)風(fēng)暴潮淹沒(méi)情形（淹沒(méi)范圍和淹沒(méi)水深）等指標(biāo)，分別從社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和災(zāi)害學(xué)等角度建立基于不同場(chǎng)景的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型;根據(jù)風(fēng)暴潮淹沒(méi)情形和經(jīng)濟(jì)損失等指標(biāo)，建立不同的數(shù)學(xué)模型初步評(píng)價(jià)風(fēng)暴潮災(zāi)情，并將防災(zāi)減災(zāi)工作前置。已有研究成果為開(kāi)展廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)分析和災(zāi)情預(yù)評(píng)價(jià)工作提供基礎(chǔ)和方向[14-24]，即通過(guò)建立精細(xì)化的風(fēng)暴潮漫堤數(shù)值模型，開(kāi)展風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)分析，結(jié)合受淹區(qū)域承災(zāi)體的情況，開(kāi)展廈門(mén)風(fēng)暴潮災(zāi)情預(yù)評(píng)價(jià)工作，從而在風(fēng)暴潮災(zāi)害發(fā)生前及時(shí)為政府提供精準(zhǔn)的防災(zāi)減災(zāi)建議。

本研究在已有研究的基礎(chǔ)上，搜集廈門(mén)潮汐、風(fēng)暴潮和風(fēng)暴潮災(zāi)情等歷史資料[25-26]，利用精細(xì)化的水深地形和岸線高程數(shù)據(jù)，建立適用于廈門(mén)海域的高分辨率風(fēng)暴潮數(shù)值模型，并基于該模型建立廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng);利用該系統(tǒng)模擬1521號(hào)臺(tái)風(fēng)“杜鵑”風(fēng)暴潮的淹沒(méi)范圍，取得較好的模擬效果，系統(tǒng)分析結(jié)果與實(shí)際調(diào)查結(jié)果基本相符。

1風(fēng)暴潮數(shù)值模型

1.1數(shù)值模型

廈門(mén)風(fēng)暴潮漫堤數(shù)值模型選擇非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的ADCIRC模型，該模型是基于無(wú)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的水動(dòng)力學(xué)模型，利用并行技術(shù)實(shí)現(xiàn)模型高效計(jì)算，在復(fù)雜地形環(huán)境下的海洋水動(dòng)力環(huán)境模擬方面具有很好的表現(xiàn)。模型計(jì)算區(qū)域設(shè)為114°E -130°E、15°N-30°N，基本覆蓋臺(tái)灣海峽及其周邊海域，重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域?yàn)閺B門(mén)海域。在球坐標(biāo)系下建立模型，網(wǎng)格設(shè)置兼顧模型計(jì)算效率和計(jì)算精度，同時(shí)保證模型計(jì)算穩(wěn)定。設(shè)置網(wǎng)格的基本原則是：水深越深的區(qū)域網(wǎng)格越粗，水深越淺的區(qū)域網(wǎng)格越細(xì);重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域的網(wǎng)格較細(xì)，非重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域的網(wǎng)格較粗;岸線到模型閉邊界之間的區(qū)域分辨率均較高。在上述原則基礎(chǔ)上對(duì)模型網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化，使模型模擬達(dá)到較好的效果[27-28]。

采用圓對(duì)稱的分析模型來(lái)描述靜止臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)，并疊加臺(tái)風(fēng)移動(dòng)風(fēng)場(chǎng)，從而獲得理想情形下的臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)?？紤]到臺(tái)灣海峽和臺(tái)灣島地形對(duì)臺(tái)風(fēng)的影響，在理想情形的基礎(chǔ)上添加地形對(duì)臺(tái)風(fēng)的影響效應(yīng)，基于衛(wèi)星遙感風(fēng)場(chǎng)分析結(jié)果來(lái)確定風(fēng)向和風(fēng)速的修正參數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)理想臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)分別修正風(fēng)向和風(fēng)速。其中，臺(tái)風(fēng)風(fēng)向修正反映“阻擋”效應(yīng)和“分流”效應(yīng)等地形作用對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)向的影響，而臺(tái)風(fēng)風(fēng)速修正體現(xiàn)中央山脈“阻擋”效應(yīng)和海峽“狹管”效應(yīng)等地形作用導(dǎo)致的風(fēng)速加強(qiáng)現(xiàn)象。將修正風(fēng)向和風(fēng)速后的臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)作為臺(tái)灣海峽周邊海域附加風(fēng)場(chǎng)，將附加風(fēng)場(chǎng)疊加到理想臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)上得到最終的臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)[29]，作為風(fēng)暴潮模型的驅(qū)動(dòng)風(fēng)場(chǎng)。

1.2數(shù)據(jù)和網(wǎng)格

根據(jù)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)處理能力和模型需求，融合多套水深地形數(shù)據(jù)作為模型水深地形數(shù)據(jù)。其中，模型水深數(shù)據(jù)將 ETOPO 1的-1000 m 數(shù)據(jù)（分辨率為1 m，約1.85 km）、“908專項(xiàng)”數(shù)據(jù)與 ETOPO 2數(shù)據(jù)相融合;廈門(mén)附近區(qū)域地形數(shù)據(jù)將 ETOPO 1的0200 m 數(shù)據(jù)和 DEM 30數(shù)據(jù)（分辨率為30 m）相融合;廈門(mén)陸地岸線和高程數(shù)據(jù)選取廈門(mén)國(guó)土管理部門(mén)提供的高程數(shù)據(jù)（分辨率為5 m）融合代替 ETOPO 2數(shù)據(jù)。

根據(jù)“遠(yuǎn)海分辨率較粗，沿岸分辨率較細(xì)”的原則劃分模型網(wǎng)格，模型大區(qū)域采用高分辨率全球 GSHHS岸線數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)廈門(mén)海域 GSHHS、“908專項(xiàng)”和海洋功能區(qū)劃的3套岸線數(shù)據(jù)基本吻合，但海洋功能區(qū)劃的數(shù)據(jù)更合理且分辨率更高，因此本項(xiàng)目在廈門(mén)海域采用海洋功能區(qū)劃數(shù)據(jù)代替 GSHHS數(shù)據(jù)?？紤]漫堤淹沒(méi)過(guò)程，模型的實(shí)際閉邊界選擇在上述岸線外圍;考慮廈門(mén)海域潮差、風(fēng)暴潮和海浪的影響，潮水淹沒(méi)高度基本在海平面上10 m 以內(nèi)，因此以12 m 等高線設(shè)置模型閉邊界。

2風(fēng)暴潮模型檢驗(yàn)

利用廈門(mén)海洋站2014年8月（該月無(wú)臺(tái)風(fēng)影響廈門(mén)海域）的潮位觀測(cè)數(shù)據(jù)和調(diào)和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某毕M能力，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)模型模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果和調(diào)和計(jì)算結(jié)果均較吻合，平均逐時(shí)絕對(duì)誤差均不超過(guò)20 cm，標(biāo)準(zhǔn)誤差為25 cm。

為檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷娘L(fēng)暴潮模擬能力，收集1975—2015年對(duì)廈門(mén)影響較嚴(yán)重的30次臺(tái)風(fēng)的歷史資料以及廈門(mén)海洋站的風(fēng)暴潮觀測(cè)資料，基本涵蓋影響廈門(mén)的各類臺(tái)風(fēng)（表1）。

從臺(tái)風(fēng)路徑看，影響廈門(mén)最多的臺(tái)風(fēng)是穿臺(tái)灣島型臺(tái)風(fēng)，其次是從臺(tái)灣島南部經(jīng)過(guò)的臺(tái)風(fēng)，而從臺(tái)灣島北部經(jīng)過(guò)的臺(tái)風(fēng)和轉(zhuǎn)向型臺(tái)風(fēng)對(duì)廈門(mén)影響較少。

與廈門(mén)海洋站實(shí)際觀測(cè)結(jié)果對(duì)比，風(fēng)暴潮模擬結(jié)果的平均絕對(duì)誤差僅為18.1 cm，平均誤差僅為0.6 cm，標(biāo)準(zhǔn)誤差和均方根誤差均為23.2 cm，總體模擬效果較理想。

綜上所述，風(fēng)暴潮數(shù)值模型能很好地刻畫(huà)影響廈門(mén)的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮特征，完全能滿足風(fēng)暴潮漫堤風(fēng)險(xiǎn)分析的實(shí)際業(yè)務(wù)工作需求。

3系統(tǒng)功能

基于廈門(mén)海域風(fēng)暴潮數(shù)值模型開(kāi)發(fā)廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，在臺(tái)風(fēng)影響期間利用該系統(tǒng)預(yù)判廈門(mén)可能出現(xiàn)的超過(guò)藍(lán)色警戒潮位的高潮位，可盡早開(kāi)展風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)分析，并及時(shí)向政府提供精準(zhǔn)的風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)輔助決策產(chǎn)品。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：①根據(jù)預(yù)先設(shè)置的參數(shù)，自動(dòng)調(diào)用風(fēng)暴潮數(shù)值模型進(jìn)行風(fēng)暴潮模擬計(jì)算，并在計(jì)算過(guò)程中實(shí)時(shí)顯示工作進(jìn)度;②自動(dòng)提取模擬計(jì)算結(jié)果并轉(zhuǎn)換成潮位和風(fēng)暴潮等預(yù)報(bào)信息，根據(jù)需求在選定區(qū)域快速繪制潮位和增水分布圖;③在模型計(jì)算的基礎(chǔ)上參考經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)成果，通過(guò)整體修正或個(gè)別修正的方式對(duì)風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行人工修正和審核（含批量修正）;④以當(dāng)前最新臺(tái)風(fēng)位置為起點(diǎn)，以中央氣象臺(tái)24h預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)位置（標(biāo)準(zhǔn)預(yù)報(bào)路徑）為中心，采用標(biāo)準(zhǔn)預(yù)報(bào)路徑以及在標(biāo)準(zhǔn)預(yù)報(bào)路徑基礎(chǔ)上偏左、偏右、偏快和偏慢5條臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)路徑用于風(fēng)暴潮集合數(shù)值預(yù)報(bào)，并輸出5條路徑下的風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)信息;⑤選擇按高程預(yù)警和按警戒潮位預(yù)警2種方法分析風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn);⑥根據(jù)預(yù)先選定的分析方法快速計(jì)算并繪制各岸段的漫堤風(fēng)險(xiǎn)分布圖，并在高潮位超過(guò)一定潮位后加密顯示，目前暫設(shè)置為超過(guò)廈門(mén)藍(lán)色警戒潮位后每5 min計(jì)算并繪制1次;⑦展示風(fēng)暴潮淹沒(méi)區(qū)域，并制作相應(yīng)的預(yù)警產(chǎn)品;⑧根據(jù)預(yù)先設(shè)置的模板填入相應(yīng)的分析內(nèi)容并自動(dòng)生成預(yù)警報(bào)單，快速提供精準(zhǔn)的防災(zāi)減災(zāi)決策服務(wù);⑨可選擇冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)2種方式計(jì)算潮位，建議在首次計(jì)算時(shí)選擇冷啟動(dòng)方式，而后選擇熱啟動(dòng)方式，以節(jié)省計(jì)算時(shí)間。

其中，按警戒潮位預(yù)警的方法是指對(duì)比分析預(yù)報(bào)結(jié)果中的最高潮位與廈門(mén)四色警戒潮位（如預(yù)報(bào)高潮位達(dá)到廈門(mén)藍(lán)色警戒潮位，則岸段預(yù)警顏色也為藍(lán)色），此種方法將岸段漫堤風(fēng)險(xiǎn)與現(xiàn)行的四色警戒潮位預(yù)警方法相對(duì)應(yīng)。按高程預(yù)警的方法則先根據(jù)沿海區(qū)域高程和海岸線走向等特征將岸線劃分為不同的岸段，然后對(duì)比堤防代表點(diǎn)高程與岸段附近模型網(wǎng)格輸出點(diǎn)潮位。高程預(yù)警影響程度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：預(yù)測(cè)高潮位超過(guò)堤防代表點(diǎn)高程的最大高度大于120 cm（含）時(shí)，等級(jí)為漫堤風(fēng)險(xiǎn)高，預(yù)警顏色為紅色;預(yù)測(cè)高潮位超過(guò)堤防代表點(diǎn)高程的最大高度在50cm（含）至120 cm（不含）之間時(shí)，等級(jí)為漫堤風(fēng)險(xiǎn)較高，預(yù)警顏色為橙色;預(yù)測(cè)高潮位超過(guò)堤防代表點(diǎn)高程的最大高度小于50cm（不含）時(shí)，等級(jí)為漫堤風(fēng)險(xiǎn)較低，預(yù)警顏色為黃色;預(yù)測(cè)高潮位低于堤防代表點(diǎn)高程的最大高度小于50cm（含）時(shí)，等級(jí)為漫堤風(fēng)險(xiǎn)低，預(yù)警顏色為藍(lán)色。

在臺(tái)風(fēng)影響期間，預(yù)報(bào)員可利用廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)顯示的沿岸漫堤風(fēng)險(xiǎn)分布圖，結(jié)合歷史風(fēng)暴潮災(zāi)害的實(shí)地調(diào)查成果和基礎(chǔ)地理信息，制作風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警圖，按照不同的岸段采取不同的預(yù)警和防御措施，提供精細(xì)化的風(fēng)暴潮預(yù)警服務(wù)，為政府部門(mén)指導(dǎo)和開(kāi)展有針對(duì)性的風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)工作提供技術(shù)支撐。

4案例應(yīng)用

2015年第21號(hào)臺(tái)風(fēng)“杜鵑”影響廈門(mén)期間，恰逢農(nóng)歷八月十五天文大潮期，廈門(mén)海洋站出現(xiàn)1949年以來(lái)排名第二位的極值高潮位。在此次臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮過(guò)程中，廈門(mén)沿岸低洼地帶出現(xiàn)海水漫堤和海水倒灌等現(xiàn)象。廈門(mén)海洋預(yù)報(bào)臺(tái)及早發(fā)布精細(xì)化的風(fēng)暴潮預(yù)警報(bào)告和有針對(duì)性的防御措施，為政府部門(mén)開(kāi)展海洋防災(zāi)減災(zāi)工作提供決策支撐服務(wù)，大大減少極值高潮位造成的海洋災(zāi)害損失[30]。

在此次風(fēng)暴潮預(yù)警期間，廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)調(diào)用風(fēng)暴潮數(shù)值模型進(jìn)行計(jì)算并分析預(yù)報(bào)結(jié)果，采用按警戒潮位預(yù)警（統(tǒng)一以廈門(mén)海洋站潮位值為標(biāo)準(zhǔn)）和按高程預(yù)警2種方法分析風(fēng)暴潮漫堤風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)按警戒潮位預(yù)警方法的模擬結(jié)果，由于廈門(mén)海洋站的潮位預(yù)報(bào)值超過(guò)紅色警戒潮位，廈門(mén)所有岸段的預(yù)警級(jí)別應(yīng)全部為紅色;但根據(jù)本次風(fēng)暴潮災(zāi)害的實(shí)際調(diào)查結(jié)果，由于岸段高程較高，廈門(mén)島東部和島外大部分區(qū)域并沒(méi)有出現(xiàn)海水漫堤等淹沒(méi)現(xiàn)象，由此可見(jiàn)按警戒潮位預(yù)警方法仍存在一定的局限性，不能很好地體現(xiàn)不同區(qū)域的淹沒(méi)情形。因此，根據(jù)沿海區(qū)域高程和海岸線走向等特征將廈門(mén)岸線劃分為不同的岸段，按高程預(yù)警方法展示風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)情況。根據(jù)模擬結(jié)果，廈門(mén)低洼地帶的漫堤風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高（紅色和橙色），而高程較高地帶的漫堤風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低（黃色和藍(lán)色），可采取分段預(yù)警和防御措施，從而提供精準(zhǔn)的風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)決策服務(wù)。

本次臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮過(guò)程的最高潮位為1949年以來(lái)廈門(mén)排名第二位的高潮位，超過(guò)廈門(mén)紅色警戒潮位，并在風(fēng)暴潮嚴(yán)重影響的廈門(mén)島西南部出現(xiàn)不同程度的海水淹沒(méi)災(zāi)情。將實(shí)地調(diào)查分析得到的淹沒(méi)范圍與數(shù)值模擬得到的淹沒(méi)范圍在地圖上疊加后進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)在9月29日凌晨潮位達(dá)到最高值前后，第一碼頭、中山路、沙坡尾、廈門(mén)大學(xué)醫(yī)院路口和鼓浪嶼鋼琴碼頭區(qū)域均出現(xiàn)淹沒(méi)情形，采用2種方法模擬的淹沒(méi)范圍大體一致，數(shù)值模擬的淹沒(méi)范圍較大且基本涵蓋實(shí)地調(diào)查分析得到的淹沒(méi)范圍。根據(jù)對(duì)比分析結(jié)果，本系統(tǒng)對(duì)于廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)范圍的模擬具有較高的準(zhǔn)確度，基于數(shù)值模擬計(jì)算的淹沒(méi)范圍經(jīng)人工修正后能制作出精細(xì)化的風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警產(chǎn)品，可及時(shí)為相關(guān)政府部門(mén)提供決策服務(wù)。

值得說(shuō)明的是，本系統(tǒng)采用堤防代表點(diǎn)高程代表整個(gè)岸段的高程，而該代表點(diǎn)是否能真正代表整個(gè)岸段還有待進(jìn)一步確認(rèn)，同時(shí)還須根據(jù)后續(xù)的實(shí)際情況修正預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，以便更好地開(kāi)展精細(xì)化預(yù)警工作。在今后的工作中須進(jìn)一步開(kāi)展岸線調(diào)查以獲取更加精確的岸線數(shù)據(jù)，改進(jìn)系統(tǒng)模型和模擬方法，同時(shí)完善風(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。

5結(jié)語(yǔ)

本研究利用廈門(mén)潮位和風(fēng)暴潮資料，結(jié)合高精度的地形數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)高分辨率的風(fēng)暴潮數(shù)值模型以模擬廈門(mén)風(fēng)暴潮漫堤淹沒(méi)情形，并在此基礎(chǔ)上建立廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，主要得到4點(diǎn)結(jié)論。①風(fēng)暴潮數(shù)值模型能較好地刻畫(huà)影響廈門(mén)的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮過(guò)程，在風(fēng)暴潮增水和總潮位方面的模擬效果較好，能滿足廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)分析需求;②基于數(shù)值模型的風(fēng)暴潮淹沒(méi)范圍與實(shí)地調(diào)查區(qū)域的淹沒(méi)范圍基本一致，可對(duì)未開(kāi)展實(shí)地調(diào)查區(qū)域的淹沒(méi)范圍進(jìn)行補(bǔ)充，從而較為全面地了解廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)信息;③基于數(shù)值模型建立的廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)可快速調(diào)用數(shù)值模型進(jìn)行計(jì)算，并采用按警戒潮位預(yù)警和按高程預(yù)警2種方法分析風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)影響程度不同的岸段采取不同的預(yù)警和防御措施，向政府部門(mén)提供精細(xì)化的風(fēng)暴潮預(yù)警服務(wù)，為政府部門(mén)指導(dǎo)和開(kāi)展有針對(duì)性的風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)工作提供決策參考;④今后須進(jìn)一步完善廈門(mén)風(fēng)暴潮淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，同時(shí)建立廈門(mén)風(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。

參考文獻(xiàn)

[1]楊桂山.中國(guó)沿海風(fēng)暴潮災(zāi)害的歷史變化及未來(lái)趨向[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2000，9（3）：23-30.

[2]張振克，丁海燕.近十年來(lái)中國(guó)大陸沿海地區(qū)重大海洋災(zāi)害分析[J].海洋地質(zhì)動(dòng)態(tài)，2004，20（7）：25-27.

[3]葉濤，郭衛(wèi)平，史培軍.1990年以來(lái)中國(guó)海洋災(zāi)害系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)特征分析及其綜合風(fēng)險(xiǎn)管理[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2005， 14（6）：65-70.

[4] 陸人驥.中國(guó)歷代災(zāi)害性海潮史料[M].北京：海洋出版社，1984.

[5]林而達(dá)，許吟隆，蔣金荷，等.氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告（Ⅱ）：氣候變化的影響與適應(yīng)[J].氣候變化研究進(jìn)展，2006， 2（2）：51-56.

[6]左書(shū)華，李蓓.近20年中國(guó)海洋災(zāi)害特征、危害及防治對(duì)策[J].氣象與減災(zāi)研究，2008，31（4）：28-33.

[7]殷杰.中國(guó)沿海臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2011.

[8]鄧輝，王洪波.1368-1911年蘇滬浙地區(qū)風(fēng)暴潮分布的時(shí)空特征[J].地理研究，2015，34（12）：2343-2354.

[9]李闊，李國(guó)勝.風(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)研究進(jìn)展[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2011，20（6）：104-111.

[10]鄭君.風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及應(yīng)用研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2011.

[11]馮偉忠，張娟，游大偉，等.被高估的“海平面上升對(duì)珠江口風(fēng)暴潮災(zāi)害評(píng)估影響”的原因探析[J].熱帶地理，2013， 33（5）：640-645.

[12]邱蓓莉.海平面上升及風(fēng)暴潮災(zāi)害情景下城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)脆弱性評(píng)估[D].上海：華東師范大學(xué)，2015.

[13]GREVE C A，COWELL P J，THOM B G.Application of a ge- ographical information system for risk assessment on open o- cean beaches：Collaroy/Narrabeen Beach，Sydney，Australia： an example[J].Environmental Geosciences，2000，7（3）： 149-161.

[14]RAO A D，CHITTIBABU P，MURTY T S，et al.Vulnerability from storm surges and cyclone wind fields on the coast of Andhra Pradesh，India[J].Natural Hazards，2007，41（3）：515-529.

[15]KARIM M F，MIMURA N.Impacts of climate change and sea-level rise on cyclonic storm surge floods in Bangladesh[J]. Global Environmental Change，2008，18（3）：490-500.

[16]崔紅艷.基于GIS的遼河三角洲潛在海平面上升風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，28（1）：107-111.

[17]儲(chǔ)金龍，高抒，徐建剛.海岸帶脆弱性評(píng)估方法研究進(jìn)展[J].海洋通報(bào)，2005，24（3）：80—87.

[18]紀(jì)燕新，熊藝媛，麻榮永.風(fēng)暴潮災(zāi)害損失評(píng)估的模糊綜合方法[J].廣西水利水電，2007，22（2）：16—19.

[19]林琛琛.不同海平面上升情景模擬下海岸帶災(zāi)害損失評(píng)估：以長(zhǎng)三角地區(qū)為例[D].廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)，2014.

[20]王康發(fā)生，尹占娥，殷杰.海平面上升背景下中國(guó)沿海臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮脆弱性分析[J].熱帶海洋學(xué)報(bào)，2011，30（6）：31—36.

[21]吳少華，王喜年，宋珊，等.天津沿海風(fēng)暴潮災(zāi)害概述及統(tǒng)計(jì)分析[J].海洋預(yù)報(bào)，2002，19（1）：29—35.

[22]許啟望，譚樹(shù)東.風(fēng)暴潮災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估方法研究[J].海洋通報(bào)，1998，17（1）：1—12.

[23]葉雯，劉美南，陳曉宏.基于模式識(shí)別的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)情等級(jí)評(píng)估模型研究[J].海洋通報(bào)，2004，23（4）：65—70.

[24]梁海燕，鄒欣慶.?？跒逞匕讹L(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].海洋學(xué)報(bào)（中文版），2005，27（5）：22—29.

[25]江毓武，吳培水，許金殿.廈門(mén)港潮汐、風(fēng)暴潮耦合模型[J].海洋學(xué)報(bào)（中文版），2000，22（3）：1—6.

[26]袁方超，吳向榮，盧君峰.福建中南部沿海風(fēng)暴潮統(tǒng)計(jì)特征分析[J].海洋預(yù)報(bào)，2018，35（3）：68—75.

[27]張文舟.臺(tái)灣海峽對(duì)臺(tái)風(fēng)部分動(dòng)力響應(yīng)的研究[R].廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)，2010.

[28]張文舟.臺(tái)灣海峽臺(tái)風(fēng)暴潮及其數(shù)值預(yù)報(bào)模式研究[D].廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)，2006.

[29]陳德文.臺(tái)灣島周邊海域臺(tái)風(fēng)海面風(fēng)場(chǎng)及其模型化研究[D].廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)，2006.

[30]袁方超，吳向榮，張世民.海洋預(yù)警報(bào)工作探討：以廈門(mén)海洋預(yù)報(bào)臺(tái)“杜鵑”臺(tái)風(fēng)預(yù)警報(bào)工作為例[J].海洋開(kāi)發(fā)與管理，2016，33（4）：87-89.