第九章 潮汐和风暴潮

什么是风暴潮什么是风暴潮？毋庸置疑，这是关于自然规律中珍贵现象的探讨，本文将以科普的方式揭示风暴潮的真谛。

一、什么是风暴潮？风暴潮，又称“风暴性潮汐”、“暴风潮”，它是指风暴状态下，海面的潮汐变化显著的现象，发生的间隔期多为数小时到数十小时，涨潮高度一般会比一般潮汐增加3~4米。

二、风暴潮的形成机理1.高空风暴带来的气压低：风暴潮是由气压正负变化引起海面位势变化以形成的，高空风暴来临时，空气压强骤降，所在海域内特有大风暴的“正负涡”产生，正涡对海面产生上升作用，负涡则有下降作用，当它们在水面上循环旋转时，也就是新的潮汐波动产生了。

2.海浪の长短：风暴过程中高大的海浪撞击着岸边，会在岸边反弹，形成新的水流，和原来的水流发生叠加，使得潮汐量及其波高达到最大。

3.水深及其变化：由于热带风暴中具有漩涡，较大的漩涡能够让水深有变化，在漩涡区域浅水会变深，深水改变位置，浮洋线也有变化。

三、风暴潮的影响1.影响船只的航行安全：风暴潮只是短期现象，但其带来的海浪高耸、波向变化等特点，可能影响船只的航行安全，船员需要加强防范，以免出现事故。

2.影响海岸的安全：风暴潮的较大的潮高，往往会将海水冲上海岸，造成灾害，被称为往海冲击性潮汐，可能会对海岸上的船只及民众造成危害，需要加强防范。

3.对水生物的影响：往海冲击性潮汐不仅会给人们带来灾害，而且也会对水域里的水生物造成不利影响。

据调查，如果把风暴潮潮高从2米提高到4米，会把海域里生长的水植物给冲走，也会影响海洋里鱼虾的孳生率。

四、预防措施1.加强船只管理：对于海上航行的船只，有必要提前通告进行海上安全管理，避开风暴潮可能袭击的海域，即使进入风暴潮海域，不要大开轻舵，防止出现高海浪撞击造成船只翻沉等事故。

2.实施海岸防护工程：在可能被风暴潮袭击的地区，加强海岸建设，设置防护堤岸，架起防护网，实施海岸环境的改善，以减轻风暴潮造成的破坏。

3.增强预警力度：及时发布气象台的风暴预警，增加气象预警的飞机、船只监测频次，以及在沿海的灯塔发光等报警灯，增强预警信息及时面的传达，及时采取预防抢险措施。

风暴潮生成机理与预测模型构建风暴潮是指在强风作用下，海水被推向海岸形成的一种垂直上升的海水涌动现象。

它在沿海地区常常造成严重灾害，给人们的生命财产安全带来巨大威胁。

因此，研究风暴潮的生成机理并构建准确可靠的预测模型，对于减少灾害损失，保护沿海地区居民的安全至关重要。

风暴潮的生成机理主要涉及风效应、海底地形、大气气压变化以及潮汐等多个因素的相互作用。

首先，风暴潮的生成需要有强大的海上风暴。

当强风作用于水面时，风会产生水平运动的应力，使得海水呈现堆积效应，进而产生垂直上升的水流。

其次，海底地形也对风暴潮的生成起着重要作用。

如果存在狭窄的水道或浅滩，会导致风暴潮被挤压、加剧，进而形成更高的潮位。

此外，大气气压的变化也会对风暴潮的形成产生影响。

当大气气压突然下降时，会引发海面气压的变化，从而造成风暴潮的生成。

最后，潮汐也是风暴潮生成的重要因素之一。

当潮汐和风暴潮同步作用时，会导致潮位显著上升，使风暴潮造成更大的威胁。

针对风暴潮的生成机理，科学家们通过分析历史风暴潮事件的资料，开展大量的实地观测研究，并利用数值模拟方法进行深入探索和研究。

通过获取和分析大气海洋耦合的数据，我们可以了解风暴潮生成的相关因素，从而提供准确的预测模型。

预测模型的构建是实现风暴潮预测的关键。

现代气象海洋学结合了数值模拟和实时观测，已经取得了重要的进展。

数值模拟方法可以通过建立适当的方程组和数值计算方法，对风暴潮的生成和发展进行模拟和预测。

通常，这些模型会考虑海洋的动力学、热力学和浮力等关键因素，以及风场、潮汐、地形和初始条件等外部输入。

而实时观测则可以利用卫星遥感、浮标、水深测量站和气象观测台等设备，对现场海洋环境进行实时监测和数据收集。

在构建预测模型过程中，研究人员需要将数值模拟与实时观测相结合，通过对历史风暴潮事件的分析来验证模型的可靠性。

此外，还需要对模型进行不断调整和优化，以提高预测准确性和时效性。

这需要专业科研人员、气象机构以及政府部门之间的密切合作和信息共享。

第九章潮汐和风暴潮潮汐现象•••潮汐形成的原因••••引力引起”的假设。

潮汐定义••••••人体潮、生物潮？潮汐要素•潮位：海面相对某一基准面的铅直高度•高潮、高潮高、高潮持续的时间内称为平潮•低潮、低潮高、低潮持续的时间内称为停潮•潮差•涨潮、涨潮时•落潮、落潮时•潮周期有关潮汐的基本事实••••••••靠近陆地的潮差大，大洋中的潮差小潮汐的三个类型•正规日潮（高纬度）：1个太阴日内1个高潮和1个低潮•正规半日潮（赤道）1个太阴日内2次高潮和2次低潮•混合潮：月赤纬与潮周期•月赤纬是地球赤道平面与月球轨道平面的夹角，最大28°35’•在赤道上永远出现正规半日潮•当月赤纬等于0，地球上各处均为正规半日潮•当月赤纬不等于0时，两极高纬度地区出现正规日潮•当月赤纬不等于0时，其它纬度上出现日不等现象，越靠近赤道，半日潮的成分越大，越靠近两极，日潮的成分越大•潮汐日不等：凡是一天之中两个潮的潮差不等，涨潮和落潮时也不等，称为潮汐日不等，由月赤纬引起•潮汐半月不等：半月之中发生朔望大潮和方照小潮潮汐不等现象•月球近地点时潮差较大，远地点时潮差较小，产生•地球近日点有一年变化周期，产生•月赤纬有18.61年的变化周期，月球近地点有8.85年的变化周期，产生潮汐潮汐有关的应用••••••与潮汐有关的天文学知识•是什么引起了潮汐？•天体引潮力•地球是宇宙的中心吗？•天球：•天轴：•天极：北极星：是一顆属于小熊星座2等星，非常接近天球北极，看來似乎永遠靜止不動，其他的星就好像绕着它旋转。

北半球看到的星体运动与潮汐有关的天文学知识•天顶和天底：•天子午圈：•天体时圈•大圆圈叫天体方位圈•中天。

•上中天，下中天与潮汐有关的天文学知识•天赤道：•黄道：•白道：•春分点：••秋分点：••夏至和冬至点在哪？•黄道带•••地球的自转轴在太空中并不固定，而是以26000年的周期在转动，这种运动称为岁差（进动）。

所以，春分点和天球北极的位置也会非常缓慢地移动。

名词解释第一部分名词解释：潮汐：海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动叫做潮汐现象，习惯上把海面铅直向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流称为潮流。

平太阳日：天文学上假定一个平太阳在天赤道上（而不是在黄道上）作等速运行，器速度等于运行在黄道上真太阳的平均速度，这个假想的太阳连续两次上中天的时间间隔，叫做一个平太阳日。

风暴潮：是来自海上的一种巨大的自然界的灾害现象，系指由于强烈的大气扰动——如强风和气压骤变所招致的海面异常升高的现象。

朔望月：月球从新月（或满月）位置出发再回到新月（或满月）位置的时间间隔，叫做朔望月。

岩石圈：是指软流圈之上的刚性固体物质层，包括地壳和上地幔顶部的刚性岩层，是一个力学概念，具有力学上的统一性和实在性，可以对机械应力作出刚性反应。

海底峡谷：主要在大陆坡上，头部多延伸至陆坡上部或陆架上，甚至接近海岸线，谷轴弯曲，支谷汊道甚多，形似陆上的峡谷。

天然气水合物：是近20年发现的一种新型海底矿产资源，它是由碳氢气体和水分子结合而成的冰晶状固体化合物。

一般在温度小于4o C、有机质较丰富、压力较大的沉积物中形成。

对流层的气温分布特征：温度随着高度降低，大气的铅直混合强；气象要素水平分布不均匀。

热带（赤道）辐合带（ITCZ）：是赤道低压带两侧南北半球信风形成的气流辐合带。

季风产生的原因：主要是由于海陆温度对比的季节性强变化和地球上行星风系的季节性南北移动所致。

东亚季风的主要特征：冬季盛行东北气流，天气寒冷、干燥、少雨；夏季盛行西南气流，天气炎热、湿润、多雨。

台风：发生在热带海洋上的一种具有暖心结构的气旋性涡流，是达到一定强度的热带气旋。

ENSO事件：赤道太平洋海面水温的变化与全球大气环流尤其是热带大气环流紧密相关。

其中最直接的联系就是日界线以东的东南太平洋与日界线以西的西太平洋—印度洋之间海平面气压的反相关关系，即南方涛动现象（SO）。

赤潮：海洋中某些微小的浮游藻类、原生动物或细菌，在一定的环境下爆发性繁殖或聚集而引起水体变色的一种有害的生态异常现象。

风暴潮预报技术指南目录1,概述―――――――――――――――――――――――― 32,基本概念―――――――――――――――――――――― 42.1相关的潮汐知识―――――――――――――――――― 42.1.1潮汐预报-―――――――――――――――――― 42.1.2验潮零点-―――――――――――――――――― 52.1.3陆地高程起算面―――――――――――――――― 62.1.4海平面长期变化―――――――――――――――― 72.2相关的风暴潮知识―――――――――――――――― 72.2.1风暴潮定义―――――――――――――――――― 72.2.2风暴潮的分离――――――――――――――――― 82.2.3风暴潮的分类与命名―――――――――――――― 82.2.4温带风暴潮的分型――――――――――――――― 82.2.5风暴潮灾害―――――――――――――――――― 92.2.6风暴潮灾害的空间分布―――――――――――――102.2.7风暴潮特征――――――――――――――――――102.2.8台风风暴潮极值的发生时间与地点――――――――112.2.9有关风暴潮的一些统计事实―――――――――――122.2.10警戒潮位―――――――――――――――――― 132.2.11风暴潮预警级别――――――――――――――――133,风暴潮预报―――――――-―――――――――――――143.1风暴潮预报所需的资料―――――――――――――――153.1.1实测潮汐资料―――――――――――――――― 153.1.2风暴潮现场调查资料――――――――――――― 163.1.3正常天文潮预报资料――――――――――――― 173.1.4气象资料―――――――――――――――――― 173.1.5其它资料―――――――――――――――――― 183.2风暴潮的经验预报方法―――――――――――――― 193.2.1相似对型预报法――――――――――――――― 203.2.2单站经验统计方法―――――――――――――― 203.2.3增水和天文潮位的叠加问题―――――――――― 233.2.4 经验预报和数值预报的关系―――――――――― 243.3 风暴潮数值预报――――――――――――――――― 243.3.1世界各国风暴潮数值方法研究概况――――――― 243.3.2我国风暴潮数值方法研究概况――――――――― 283.3.3 台风风暴潮数值预报――――――――――――― 303.3.4台风风暴潮集合预报技术――――――――――― 373.3.5风暴潮漫滩模式简介――――――――――――― 393.3.6温带风暴潮数值预报――――――――――――― 424,风暴潮的预报精度―――――――――――――――― 465,未来进展―――――――――――――――――――― 461,概述在人类所面临的众多自然灾害中,通常人们把海洋自然环境发生异常或激烈变化,导致在海上或海岸发生的灾害,并造成人们的生命,财产损失的称之为海洋灾害.海洋灾害主要有风暴潮,海啸,巨浪,严重海冰以及赤潮等等.引发海洋灾害的主要原因是大气因素,如台风,寒潮等灾害性天气可导致风暴潮,巨浪和海冰灾害.此外也有地质因素,象海底地震,海底火山爆发等引发的海啸,和海洋因素由于海水循环失调或海水污染而引起的赤潮等.国内外专家均认为绝大多数因台风引起的特大自然灾害是由风暴潮造成的,当台风移近海岸时风与气压的作用会使海水发生堆积,漫过堤坝导致沿海一带生命财产的重大损失.这种严重的危害是其它气象灾害所不及的.1970年发生在孟加拉湾的一次特大风暴潮灾害使30多万人死亡,超过了著名的1923年日本关东大地震和1976年我国唐山大地震的死亡人数.历史上我国也曾有一次风暴潮灾害死亡10万人之多的例子,因此人们常把风暴潮喻为"来自海洋的杀人魔王".我国大陆海岸线长达18000公里,沿海地区岛屿多,据不完全统计海岛5408个,海洋国土达300多万,沿海地区人口稠密,经济发达.改革开放以来,海岸带开发利用活动日益频繁,特别是近岸养殖业,滨海旅游业,经济开发区建设蓬勃发展.海洋给沿海地区带来了优越环境和良好的发展条件,沿海地区已经初步形成了以海洋为依托的沿海经济地带.在沿海经济快速发展的今天,我们应清醒地认识到我国是世界上海洋灾害最严重的国家之一,海洋灾害造成的经济损失仅次于内陆的洪涝和风沙等灾害.据中国海洋灾害公报1989年~2006年的统计,25年中海洋灾害的经济损失大约增长了30倍,远远高于沿海经济的增长速度.仅"十五"期间,我国共发生风暴潮,海浪和赤潮等各类海洋灾害700余次,因灾死亡人数(含失踪)1164人,直接经济损失达633亿元之多,已占到全部自然灾害损失的10%,其中九成以上是风暴潮灾害造成的,并且每次重大海洋灾害发生时沿海地区转移的人口都在几十万甚至上百万.我国是开展海洋灾害监测及预(警)报发布较早的国家.我国的验潮历史可追溯到1900年前后.1949年前,全国只要14个验潮站,建国后由于国防,航运,水产,海洋开发与海洋工程等事业的不断发展,沿海地区相继建立了许多验潮站,担负着风暴潮的监测,近年来我局在沿海担负风暴潮观测的站点达100多个,为风暴潮的预警提供坚实的基础.1966年国家海洋预报台开始发布我国近海海洋环境预报,1974年正式对外发布风暴潮预报,1986年7月1日开始在广播,电视中播出.一次特大风暴潮灾的成功预报,通常可减少人员伤亡95%以上,减少经济损失20%～50%左右.2,基本概念2.1相关的潮汐知识2.1.1潮汐预报我国古代对潮汐的研究要早于欧洲人,并且古人很早就知道利用农历来推算潮汐,最简单的潮汐预报就是看农历,潮汐的发生与太阳和月亮有着直接的关系,也和我国传统的农历密切相关.每逢初一(二,三)或十五(十六,十七),海边就涨"大潮",农历初八或廿三,海边就涨"小潮".因此农谚中有"初一,十五涨大潮,初八,廿三到处见海滩"之说.我国劳动人民在千百年来总结出许多推算潮汐的方法,"八分算法"就是其中的一种,它的公式为:高潮时=0.8h×[农历日期-1(或16)]+高潮间隙上式可算得某一天中的一个高潮时,对于正规半日潮海区,将其数值加减12小时25分钟即可得出另一个高潮时,若将其数值加减6小时12分钟即可得出低潮出现的时刻.科学的潮汐预报是将潮汐观测曲线分离成许多周期不同,振幅各异的分潮(余弦曲线),这些分潮主要有太阴(月球)半日分潮,太阳半日分潮,太阴太阳合成日分潮,太阳日分潮,浅水分潮等等.最早采用调和法分析和预报潮汐的是英国人开尔文(G.Darwin,1883～1886),它在1868年设计了调和分析法,并在十九世纪七十年代发明了潮汐预报机.直至电子计算机应用于潮汐分析预报前,他给出的方法仍被许多国家所采用,他对各主要分潮的命名至今还在沿用.我国早期采用的也是达尔文方法来预报潮汐,首先对一个月的潮汐观测资料进行人工潮汐调和分析计算,求出11个分潮(K1,O1,P1,Q1,M2,S2,N2,K2,M4,MS4,M6)的振幅和角速度,用以潮汐预报.电子计算机的发明使潮汐学家们从计算的瓶颈下解放出来,因此产生了一系列严谨的科学分析方法,现在潮汐预报中主要用一年观测资料的分析结果来进行.现在的潮汐预报已变得非常容易,计算机可给出任意一天或一月,一年,多年的我国或世界任一地区的潮汐预报.2.1.2验潮零点在建站之初应确定本验潮站的验潮零点(也称水尺零点),作为潮位观测的起始零点.验潮零点(水尺零点)通常是任取的,一般设定在当地最低低潮面以下,但一经确定便不能随意改动,以保持资料的连续和完整.同时应将验潮零点与当地最近的大地水准点进行联测,以确定验潮资料在大地水准面(国家85高程)上的值.沿海各站潮汐预报的起算面通常采用本站的水尺零点,以便于风暴潮预警报,该点与国家陆地高程起算面(1985国家高程基准面)有固定的关系,也有采用理论深度基准面的,通常用于航行,它位于平均海面下最低低潮面附近.我国潮汐表中的潮汐预报采用的就是理论深度基准面,该面是通过严格的公式计算而得的.2.1.3陆地高程起算面人们长会问:山有多高,水有多深因此要想测量陆地的高程和海洋的深度,都需有一个起算面,也称为高程基准面.一个国家或地区必须确定一个统一的陆地高程基准面,这个高程基准面必须科学和稳定,因为它对测绘,制图(陆图,海图),海岸建设,环境保护,海洋防灾减灾,地震监测,地壳升降以及海洋学,气候学等各学科的研究都具有重要意义,因此这个基准面必须是科学的,稳定的.我国的高程基准面是从验潮资料中计算出来的.长期验潮站可以根据每小时观测值计算出每天24小时潮位的平均值,称为日平均海面.同理月,年以及多年平均海面均可如此计算出,多年(最好为19年)平均海面也称为海平面.它的高度对固定地点而言是不变的,因此可以把它取作一个国家或一个地区高程起算的基准面.1949年前,我国采用的基准面五花八门很不统一,有大沽零点,青岛零点,废黄河口零点,吴淞零点,坎门零点,罗星塔零点,珠江基面,榆林基面等等.从1957年起为了统一国家的高程起算面,测绘部门确定以青岛的海平面为全国高程基准面,称为"黄海平均海水面",鉴于1957年确定的"黄海平均海水面"所用得验潮资料较少,因此1985年又重新用青岛的多年验潮资料经过处理后又重新确定了"1985国家高程基准面",它位于青岛验潮水尺零点上2.429m,并于1987年经国务院批准由国家测绘局公告全国启用至今.由此得到青岛国家水准原点高程为72.260m,全国各地的陆地高程由该点向外联测.2.1.4海平面长期变化根据联合国环境规划署发表的《环境数据报告》表明,地球正在变暖,两极的冰川正在缩小,导致海平面逐步上升.在过去的三四千年里,海平面几乎没有上升,可是近百年来随着工业的兴起发展和石油能源的广泛应用,人类向自然界释放的CO2增加,加大了温室效应的强度,使得全球气候变暖.气候变暖,海水温度也随之生高,两极冰川融化造成海平面上升.据全球验潮站过去60年的验潮资料表明,每年全球平均海平面上升0.18cm.海平面的上升将加剧沿海地区风暴潮灾害的破坏,加大沿海城市的洪涝威胁,削弱港口功能,引发海水入侵,土地盐碱化,海岸侵蚀等.2.2相关的风暴潮知识2.2.1风暴潮定义风暴潮指由强烈大气扰动,如热带气旋(台风,飓风),温带气旋等引起的海面异常升高现象.它具有数小时至数天的周期,通常叠加在正常潮位之上,而风浪,涌浪(具有数秒的周期)叠加在前二者之上.由这三者的结合引起的沿岸海水暴涨常常酿成巨大潮灾.沿海验潮站或河口水位站所记录的潮位变化,通常包含了天文潮,风暴潮,海啸及其它长波所引起海面变化的综合值.一般的验潮装置均滤掉了数秒级的短周期海浪引起的海面波动.风暴潮的空间范围一般为几十公里至上千公里,时间尺度或周期约为数小时-100小时,介于地震海啸和天文潮波之间.由于风暴潮的影响区域是随大气的扰动因子的移动而移动,因此有时一次风暴潮过程往往可影响1000-2000公里的海岸区域,影响时间可多达数天之久.2.2.2风暴潮的分离从验潮曲线中准确的分离出风暴潮是困难的,原因是水动力方程中的非线性项能使潮波与风暴潮相互作用,而两者并非线性叠加.因此,依据实测潮位减去潮汐预报值计算出的风暴潮曲线,有明显地潮周期现象.数值试验的结果表明,在潮差大的浅海中这种相互作用更加明显.不过目前国内外仍采用上述方法来计算风暴潮值.2.2.3风暴潮的分类与命名通常国内外学者多按照诱发风暴潮的大气扰动特性,把风暴潮分为台风风暴潮和温带风暴潮. 台风风暴潮:由热带气旋(热带风暴,强热带风暴,台风等)所引起,在北美地区称为飓风风暴潮,在印度洋沿岸称热带气旋风暴潮.温带风暴潮:由温带气旋,强冷空气,寒潮等温带天气系统所引起的风暴潮,各国统称为温带风暴潮.风暴潮的命名一般以诱发它的天气系统来命名,例如:由1980年第7号强台风(国际上称为Joe 台风)引起的风暴潮,称为8007台风风暴潮或Joe风暴潮;由1969年登陆北美的Camille飓风引起的风暴潮,称为Camille风暴潮等.温带风暴潮大多以发生日期命名,如2003年10月11日发生的温带风暴潮称为"03.10.11"温带风暴潮,2007年年3月3日发生的温带风暴潮称为"07.03.03" 温带风暴潮.2.2.4温带风暴潮的分型在春,秋季节,我国渤海和黄海北部是冷暖空气频繁交汇的地方,冬季又频繁受冷空气和寒潮大风袭击,我国3个温带风暴潮频发区和严重区依次为莱州湾,渤海湾和海州湾沿岸区.据统计我国的温带风暴潮分三种类型:(1)冷锋配合低压(北高南低型)这类风暴潮多发生于春秋季;渤海湾,莱州湾沿岸发生的风暴潮,大多属于这一类.其地面气压场的一般特点是,渤海中南部和黄海北部处于北方冷高压的南缘,南方低压或气旋的北缘.辽东湾到莱州湾吹刮一致的东北大风,黄海北部和渤海海峡为偏东大风所控制.在这样的风场作用下,大量海水涌向莱州湾和渤海湾,最容易导致强烈的风暴潮.莱州湾西岸位于小清河口的羊角沟站,1969年4月23日,曾记录到有验潮记录以来的最大温带风暴潮值(3.55米).(2)冷锋类(横向高压型)当西伯利亚或蒙古等地的冷高压东移南下,而我国南方又无明显的低压活动与之配合时,地面图上只有一条横向冷锋掠过渤海,造成渤海偏东大风,致使渤海湾沿岸和黄河三角洲发生风暴潮.此类的风暴增水幅度一般在1到2米之间,比前一类型的低.冷锋类风暴潮多发生于冬季,初春和深秋.有时当横向冷锋继续南移掠过海州湾时,也能造成该湾偏东大风,使海州湾沿岸产生此类风暴潮.(3)强孤立气旋(温带气旋型)这里指无明显冷高压与之配合的,暖湿气流活跃的温带气旋.这种类型的风暴潮往往在春,秋季和初夏期间发生.夏季7-9月正是渤海天文潮最高季节,一旦遇到这种强孤立气旋引发的风暴潮叠加到天文高潮时,则出现超警戒的灾害性高潮位.2.2.5风暴潮灾害风暴潮引起的沿岸涨水而造成的人员伤亡,财产损失,称之为风暴潮灾害.也有人称风暴潮灾害为"风暴海啸"或"气象海啸",在我国历史文献中又多称为"海溢","海侵","海啸"及"大海潮"等,把风暴潮灾害称为"潮灾".在西北太平洋沿岸国家中我国的风暴潮灾害最频繁(一年四季均有发生),最严重,成灾范围最广,几乎遍及整个中国沿海,尤其是在大江大河的河口三角洲地区,对风暴潮极其敏感和脆弱.2.2.6风暴潮灾害的空间分布我国海岸线长达18000公里,南北纵跨温,热两带,风暴潮灾害可遍布各个沿海地区,但灾害的发生频率,严重程度都大不相同.渤,黄海沿岸由于处在高纬度地区主要以温带风暴潮灾害为主,偶有台风风暴潮灾害发生,东南沿海则主要是台风风暴潮灾害.成灾率较高,灾害较严重的岸段主要集中在以下几个岸段:渤海湾至莱州湾沿岸(以温带风暴潮为主);江苏省小洋河口至浙江省中部(包括长江口,杭州湾);福建宁德至闽江口沿岸;广东汕头至珠江口;雷州半岛东岸;海南岛东北部沿海.这些地区包括:天津,上海,宁波,温州,台州,福州,汕头,广州,湛江,以及海口等沿海大城市,特别是几大国家开发区:滨海新区,长三角,海峡西区,珠三角等都位于风暴潮灾害严重岸段.2.2.7风暴潮特征(1)台风风暴潮台风风暴潮的增水曲线可分为3个阶段,初振(先兆波),主振和余振.在初振阶段,远离台风中心的验潮站开始记录到来自台风扰动区域的长周期波(先兆波)增水,通常只有20-50厘米,台风强度越强,尺度越大,移速越慢,则岸边出现的增水越大,这个阶段持续时间的长短同样取决于台风强度,尺度和移速.初振过后便是主振阶段,其过程如下:当随着台风移动的强制孤立波抵达大陆架,由于水深骤减而风暴潮波增幅,加之海底地形和岸型的反射影响,造成岸边风暴潮急剧升高,并在台风登陆前后几小时内达到最大值,即主振阶段.观测和数值计算结果均表明:登陆开阔海岸的台风尺度越大,移速越慢时,岸边的风暴最大增水发生在登陆前,反之,在登陆后.通常风暴潮的主振时间不足6小时,但也有较长的(超过2天),一般而言,移速慢,尺度大的台风主振持续时间越长. 风暴潮余振阶段,潮位逐渐恢复正常状态,这个阶段包含了由于地形及其它效应在内的各类震荡.有时余振的持续时间可达2-3天.(2)温带风暴潮温带风暴潮是由西风带系统引起,它的成灾范围仅限于长江口以北的黄渤海沿岸地区,其中渤海湾,莱州湾沿岸万为重灾区.我国温带风暴潮的增水记录为世界第一,1969年4月23日发生在莱州湾羊角沟站,风暴增水3.52米,当时记录到的过程最大风速为34.9米/秒,3米以上的增水持续7个小时,1米以上的增水持续37个小时(23日13时-25日01时).温带风暴潮的增水值虽然小于台风风暴潮,但1米以上的增水时间很长,容易与天文高潮叠加,酿成灾害.2.2.8台风风暴潮极值的发生时间与地点对登陆台风而言,移速慢时最大风暴潮发生在登陆前,移速快时最大风暴潮发生在登陆时或登陆后:对于登陆后又出海的台风,其最大风暴潮几乎全部发生在台风出海时或出海后.台风路径近乎垂直海岸时,最大风暴潮发生在登陆点右方约等于最大风速半径的距离上.有时其发生位置会随台风的矢量运动以及登陆点附近局地海底地形与岸形的变化而变化,但这种变化一般并不大.因此可以把最大风速半径作为确定最大风暴潮发生位置的量度.此外平行海岸移动的台风当其在离岸较远距离上(l00公里左右)缓慢移动时,沿岸能产生较高的风暴潮,而在距离近岸移动时,移速快的台风能引起较高的风暴潮.2.2.9有关风暴潮的一些统计事实西北太平洋是全球最适合台风生成的地区,生成的频率占全球总数的36%.并且西北太平洋生成的台风也是全球最强的,7919号台风(Tip)强度一度达到870百帕,为世界之最.据统计,登陆我国大陆最强的台风是0608号台风"桑美",登陆时中心最低气压920百帕,最大风速68米/秒,5612台风的尺度最大,7级大风半径达上千公里,强度923百帕.全球登陆台风最强的是1969年登陆美国墨西哥湾的Camille飓风,登陆时的强度为910百帕.西北太平洋沿岸国家中,我国是受台风袭击最多的国家,登陆的台风高达34%,菲律宾26%,越南18%,日本16%,朝鲜5%,俄罗斯1%.在我国引起的100厘米以上风暴潮的台风平均每年5次(1949-2008),150厘米以上的平均每年2次,200厘米以上的约每年1次.我国有验潮记录以来的台风最高风暴潮为575厘米(广东南渡站监测到,由8007号台风引发的),为世界第三大值;最高的风暴潮记录是750厘米(由Camille飓风引发的),发生在美国;其次为720厘米(由博拉旋风引发的),发生在孟加拉国吉大港.春秋季节,我国渤黄海沿岸是冷暖空气频繁交汇的地方,据统计100厘米以上温带风暴潮过程平均每年12次(1950-2008),150厘米以上的平均每年3次,200厘米以上的平均每年1次.我国有验潮记录以来的最高温带风暴潮值为352厘米(1969年4月23日发生在山东羊角沟站,是一次北高南低过程),为世界第一高值.2.2.10警戒潮位某次风暴潮灾害等级的大小是由本次风暴潮过程影响海域内各验潮站出现的潮位值超过当地"警戒潮位"的高度而确定的.警戒潮位:是指沿海发生风暴潮时,受影响沿岸潮位达到某一高度值,人们须警戒并防备潮灾发生的指标性潮位值,它的高低与当地防潮工程紧密相关.警戒潮位的设定是做好风暴潮灾害监测,预报,警报的基础工作,也是各级政府科学,正确,高效地组织和指挥防潮减灾的重要依据.2.2.11风暴潮预警级别按照国务院颁布的《风暴潮,海啸,海冰应急预案》中的规定风暴潮预警级别分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ四级,分别表示特别严重,严重,较重,一般,颜色依次为红色,橙色,黄色和蓝色.(1)风暴潮Ⅰ级紧急警报(红色)受热带气旋(包括台风,强热带风暴,热带风暴,热带低压,以下同)影响,或受温带天气系统影响,预计未来沿岸受影响区域内有一个或一个以上有代表性的验潮站将出现达到或超过当地警戒潮位80 cm以上的高潮位时,至少提前6小时发布风暴潮紧急警报.(2)风暴潮Ⅱ级紧急警报(橙色)受热带气旋影响,或受温带天气系统影响,预计未来沿岸受影响区域内有一个或一个以上有代表性的验潮站将出现达到或超过当地警戒潮位30 cm以上80 cm以下的高潮位时,至少提前6小时发布风暴潮紧急警报.(3)风暴潮Ⅲ级警报(黄色)受热带气旋影响,或受温带天气系统影响,预计未来沿岸受影响区域内有一个或一个以上有代表性的验潮站将出现达到或超过当地警戒潮位30cm高潮位时,热带气旋至少提前12小时发布风暴潮警报,温带天气系统至少提前6小时发布风暴潮警报.(4)风暴潮Ⅳ级警报(蓝色)受热带气旋影响,或受温带天气系统影响,预计在预报时效内, 沿岸受影响区域内有一个或一个以上有代表性的验潮站将出现低于当地警戒潮位30 cm的高潮位时,发布风暴潮预报.另外,预计在预报时段内,台风将登陆我国沿海地区或在距沿岸100 km以内转向,即使沿岸受影响区域内不出现超过当地警戒潮位的高潮位,也须发布风暴潮(含台风浪)警报.3,风暴潮预报风暴潮预报方法很多总体分为两大类:分别是经验统计预报方法和动力—数值预报方法.后者包括诺模图方法和数值模式预报方法.经验统计预报的主要思路是依据历史资料,用数理统计的方法建立起气象要素(如风,气压等)与特定地点风暴潮之间的经验函数关系.但是这种方法需要有足够长的观测资料,因此受到很大局限.而动力—数值预报方法则是利用天气数值预报结果所提供的风暴的预报资料,或是海面风和气压的预报场,在一定条件下,用数值方法求解控制海水运动的动力方程组,对特定海域的风暴潮进行预报,随着计算机技术的不断进步,世界各国均采用这种方法进行风暴潮预报. 从20世纪60年代开始,我国的风暴潮工作者就致力于风暴潮理论及其预报方法的研究,建立并完善了超浅海风暴潮理论模型,探索了从海洋和大气相互作用观点出发来研究和计算风暴潮的可能途径,成功地对中国各个海区的不同类型的风暴潮进行了数值模拟,研究了海面风场的数值计算,给出了计算风暴潮所需的海面风场预报,2003年我国温带风暴潮数值预报全面进入业务化.但是风暴潮是一种很复杂的自然现象,它的预报受诸多因素的影响,有较高的技术难度.主要难点主要是气象预报误差,气象预报本身因受到很多复杂因素的影响,尤其是灾害性天气(台风,温带气旋,冷空气等)报准很难.因此常规气象的预报精度很难达到准确预报风暴潮的要求.例如:据统计24小时台风登陆点的预报精度为120公里,对风暴潮而言这样的预报精度是非常不够的,因为台风登陆点的右半圆风暴潮为增水,左半圆为减水,若登陆点报错,则风暴潮预报就完全错误.此外台风的强度,速度对风暴潮的影响也很大.其次,风暴潮因受诸多难于精确表达的因素影响,很难给出便于计算的准确的数学表达式,只能近似地计算.加之目前天文潮的预报也有某些误差,特别是河口站,对风暴潮的预报精度也有一定影响,另外,灾害性高潮位的出现有时是两潮(天文潮,风暴潮)耦合相互作用的结果,这就更加加重了风暴高潮位的预报难度.因此提高风暴潮的预报精度是比较困难的.3.1风暴潮预报所需的资料3.1.1实测潮汐资料潮汐和风暴潮的观测通常是在沿岸,海湾以及感潮河段等地方的固定验潮仪上进行的.风暴潮监测站点应满足下列条件:与外海通畅,没有因河水流动和地形影响造成潮汐性质变形;验潮站的水深应大于最低低潮位时的水深;比较坚固的海底;不受风暴潮浪影响的地方;无泥沙淤积的地方;经过40多年的建设,目前国家海洋局已初步建立了我国的风暴潮监测网,特别是经过2008年的通讯改造,目前已有90多个站可以将分钟级的潮汐资料实时上传到各预报部门.3.1.2风暴潮现场调查资料一次强风暴潮过程过后,应及时对沿海发生灾害的地区进行现场调查,了解风暴潮在沿海和内陆空间上的形态.这些现场调查在预报技术研究,沿海核站工程和近海石油开发工程设计中均发挥了很好的作用.风暴潮现场调查的内容主要有:台风概况,即路径,强度和范围;沿海风力的分布;台风引发的各站风暴潮高度;伴随而来的台风浪概况;潮灾的特点和经济损失;建议;现场调查人员应携带当地地图,手持GPS,卷尺,摄像机等走访沿海受灾严重地区的政府防汛部门,海洋行政主管部门,当地受灾群众,尽量将本次灾害过程的空间范围,时间范围调查清楚.风暴潮现场调查报告包括验潮仪记录和现场调查结果两部份.(1)验潮仪记录a.站名,经纬度,所属部门;。

1.波浪：包括风浪（无风不起浪）、涌浪（无风三尺浪）、风暴潮（台风引起）、海啸（地球内能引发，其余为太阳辐射能）2.潮汐：一天有两次海水涨落，白天涨落为潮，夜晚涨落为汐。

（周期为24时50分钟）3.洋流：分类：风海流（盛行风吹拂海面）、补偿流（水平补偿和垂直补偿）、密度流（由密度小流向密度大）。

4．洋流分布规律：中低纬度北顺南逆，东寒西暖；中高纬度北逆南无，东暖西寒。

（北印度洋形成夏顺冬逆的季风洋流）5.洋流影响：暖流增温增湿，寒流降温减湿（摩尔曼斯克港、符拉迪沃斯托克港）；寒暖流交汇形成渔场（如：北海渔场、北海道渔场、纽芬兰渔场、舟山渔场），上升补偿流（秘鲁寒流）形成秘鲁渔场。

顺流航行速度快，逆流航行速度慢。

高纬暖流多大雾，低纬寒流多大雾。

加快海洋污染速度，扩大污染范围。

1.波浪：包括风浪（无风不起浪）、涌浪（无风三尺浪）、风暴潮（台风引起）、海啸（地球内能引发，其余为太阳辐射能）2.潮汐：一天有两次海水涨落，白天涨落为潮，夜晚涨落为汐。

（周期为24时50分钟）3.洋流：分类：风海流（盛行风吹拂海面）、补偿流（水平补偿和垂直补偿）、密度流（由密度小流向密度大）。

4．洋流分布规律：中低纬度北顺南逆，东寒西暖；中高纬度北逆南无，东暖西寒。

（北印度洋形成夏顺冬逆的季风洋流）5.洋流影响：暖流增温增湿，寒流降温减湿（摩尔曼斯克港、符拉迪沃斯托克港）；寒暖流交汇形成渔场（如：北海渔场、北海道渔场、纽芬兰渔场、舟山渔场），上升补偿流（秘鲁寒流）形成秘鲁渔场。

顺流航行速度快，逆流航行速度慢。

高纬暖流多大雾，低纬寒流多大雾。

加快海洋污染速度，扩大污染范围。

1.波浪：包括风浪（无风不起浪）、涌浪（无风三尺浪）、风暴潮（台风引起）、海啸（地球内能引发，其余为太阳辐射能）2.潮汐：一天有两次海水涨落，白天涨落为潮，夜晚涨落为汐。

（周期为24时50分钟）3.洋流：分类：风海流（盛行风吹拂海面）、补偿流（水平补偿和垂直补偿）、密度流（由密度小流向密度大）。

地质环境与风暴潮灾害地质环境对于风暴潮灾害的发生和规模产生着重要的影响。

风暴潮是指在风暴系统影响下，海水因受风力推动而堆积起来，形成海面暂时性的强升或仅发生在海岸线附近而引起沿海地区的淹没现象。

风暴潮灾害给沿海地区的生命财产造成巨大威胁，因此研究地质环境与风暴潮灾害之间的关系具有重要的理论和实践意义。

一、地质环境对风暴潮灾害的影响1. 地形和地势地形和地势是决定风暴潮灾害规模的重要因素。

在比较平缓的海岸线上，风暴潮容易形成，对沿海地区的影响较大。

而在陡峭的海岸线上，因为地势的限制，风暴潮的高度相对较低。

此外，海湾和海峡等地形特征也会影响风暴潮的形成和传播，使得风暴潮灾害在这些区域更加严重。

2. 沉积物的类型和厚度沉积物的类型和厚度对于风暴潮灾害的剧烈程度具有重要的影响。

沿海地区的沉积物会影响风暴潮的波动和传播，而不同类型的沉积物对波浪的能量吸收和传播方式有所差异，从而导致灾害的不同程度。

此外，沉积物的厚度也会影响灾害的规模，厚度较大的沉积物能够提供一定阻隔作用，减轻风暴潮对沿海地区的影响。

3. 潮汐和海流海洋的潮汐和海流对于风暴潮灾害的发生和规模起到一定的调控作用。

当风暴潮与潮汐相遇时，两者叠加的效应可能导致灾害进一步恶化。

此外，海流的存在也会影响风暴潮的传播，使得风暴潮的范围和影响区域扩大。

二、地质环境与风暴潮灾害的应对措施1. 规划建设合理的防护设施基于对地质环境的深入研究，要根据风暴潮灾害的规模和影响范围，制定合理的防护设施建设方案。

例如，在易受风暴潮侵袭的沿海地区，可以采用堤坝、海堤和护岸等防护措施来减轻灾害的影响。

此外，对于某些特殊区域，还可以考虑采用移民和撤离的方式来保护人民的生命安全。

2. 加强监测预警能力地质环境与风暴潮灾害的关系是一个复杂的动态过程，及时准确地掌握风暴潮的变化情况对于减轻灾害的影响具有重要意义。

因此，需要加强对地质环境的监测和风暴潮的预警能力，及时向相关地区发布警报，提醒公众采取相应的应对和避险措施。

风暴潮浪作用下中小型跨海桥梁破坏形式与数值模拟研究引言随着近年来全球气候变化的加剧，自然灾害频发，风暴潮浪已成为海洋工程中的一大安全隐患。

跨海桥梁作为连接陆地与岛屿之间的重要工程，对风暴潮浪的抵御能力尤为重要。

目前对于风暴潮浪作用下中小型跨海桥梁的破坏形式以及数值模拟研究还比较缺乏系统性的探讨。

本文旨在对风暴潮浪作用下中小型跨海桥梁的破坏形式与数值模拟进行研究，为相关专业提供一定的科学依据。

1.1 潮汐和风暴潮对桥梁的冲击潮汐和风暴潮对跨海桥梁的冲击是造成桥梁破坏的主要原因之一。

当潮水上涨或者风暴潮汹涌时，其水流会对桥墩和桥基底部产生冲击，导致桥梁结构受到较大的冲击力，从而加剧桥梁的损坏。

海浪的冲击也是造成跨海桥梁破坏的重要原因之一。

大浪的冲击会使得桥梁结构发生振动，并且在长时间的冲击下，会导致桥梁的部分构件受力超标，甚至产生裂缝和断裂。

1.3 海水侵蚀对桥梁的破坏海水的侵蚀是桥梁破坏的另一大威胁。

海水中的盐分和氯化物等物质会对桥梁的混凝土结构产生侵蚀作用，从而加速桥梁的老化和损坏。

二、数值模拟研究2.1 模型建立为了研究风暴潮浪作用下中小型跨海桥梁的破坏形式，首先需要建立相应的数值模型。

可以采用流体力学软件对跨海桥梁在风暴潮浪作用下的动力响应进行模拟。

2.2 模拟参数选择在模拟过程中，需选取合适的模拟参数，包括风速、潮汐高度、浪高等参数，以及桥梁的结构参数、材料参数等。

2.3 模拟结果分析通过数值模拟可以获得桥梁在风暴潮浪作用下的动力响应，并对桥梁结构的受力情况进行分析，以便掌握桥梁破坏的机理和规律。

三、结论与展望1. 风暴潮浪对中小型跨海桥梁造成的破坏主要表现为潮汐和风暴潮的冲击、海浪的冲击以及海水的侵蚀。

展望未来，可以继续深入研究风暴潮浪作用下中小型跨海桥梁的破坏形式与数值模拟，结合实测数据进行验证，进一步提高数值模拟的准确性，并不断完善相关的理论和方法，为跨海桥梁的设计和施工提供更加科学和可靠的技术支撑。

类似潮汐的自然现象
1. 潮汐，潮汐是由月球和太阳的引力作用于地球上的海洋水体而产生的周期性涨落现象。

这种自然现象会导致海水在规律的周期内涨落，形成潮汐现象。

2. 风暴潮，风暴潮是由强烈风暴引起的海洋水位异常升高的现象。

当强风在海岸线上吹过时，它会推动海水，导致海水水位急剧上升。

3. 洪水，洪水是由降雨、融雪或河流湖泊泛滥引起的大规模水灾。

洪水会导致河流、湖泊和其他水体的水位急剧上升，对周围地区造成严重影响。

4. 冰潮，冰潮是在极地地区出现的一种自然现象，当冰块或冰山从冰架或冰盖上脱落并进入海洋时，会引起海水的剧烈波动，形成冰潮现象。

5. 沙尘暴，沙尘暴是一种自然现象，由于强风吹动地表的干燥土壤和沙粒而形成的大规模风沙暴。

沙尘暴会造成能见度降低、空气质量恶化等影响。

以上是一些类似潮汐的自然现象，它们都是由自然力量在地球上产生的周期性或非周期性的涨落或波动现象。

这些现象对人类和自然环境都具有重要的影响，需要引起足够的重视和关注。