关于风暴潮介绍

[拼音]：fengbaochao

[外文]：storm surge

由台风、温带气旋、冷锋的强风作用和气压骤变等强烈的天气系统引起的水面异常升降现象，又称风暴增水或气象海啸。风暴潮是一种重力长波，周期从几小时到几天不等，介于地震海啸和低频的海洋潮汐之间，振幅可达数米。1969年发生在美国密西西比州的帕斯·奇里斯蒂安附近的风暴潮，潮位高达7.4米。风暴潮是沿海地区的一种自然灾害。它和相伴的狂风巨浪，可引起水位暴涨、堤岸决口、农田淹没、房摧船毁，酿成灾害。例如，1970年11月12～13日发生在孟加拉湾沿岸地区的一次飓风暴潮，最大增水超过6米，曾导致20余万人死亡和约 100万人无家可归。在较大的风暴潮和潮汐高潮相叠的情况下，必然造成更大的灾害，但这种情况比较罕见。

通常把风暴潮分为温带气旋引起的温带风暴潮和热带风暴（台风）引起的热带风暴潮两类。

多发生于春秋季节，中纬度沿海各地都可见到，如北海和波罗的海沿岸、美国东岸和日本沿岸，经常出现这种风暴潮，它以潮位变化的稳定和持续为其特点。每逢春秋过渡季节，中国北部海区在北方冷高压配合南方低压（槽）的天气形势影响下发生的风暴潮，也有类似的特点。

屡见于夏秋季节，总伴有急剧的水位变化。北太平洋西部、南海、东海、北大西洋西部、墨西哥湾、孟加拉湾、阿拉伯海、南印度洋西部、南太平洋西部沿岸和诸岛屿等，凡是热带风暴影响的沿海地区，均有热带风暴潮发生。中国东南沿海也是这类风暴潮的多发地区。

典型的热带风暴引起的风暴潮位变化的过程，大致经历3个阶段的变化(见图)：

（1）当风暴还在很远的海面或洋面上时，可能由于风暴移动速度小于当地自由长波速度，便有“先兆波”先于风暴到达岸边，引起沿岸的海面缓慢上升或下降（初振阶段）；

（2）当风暴逼近测站或过境时，海面直接感受到风暴的影响，沿岸水位急剧升高，这时风暴潮位可达极大值（高达数米），持续时间约数小时（主振阶段）；

（3）当风暴离境后，水位的主峰已过，但风暴潮并不稳定地下降，仍残留着一系列明显的波动──假潮、边缘波或陆架波（见陆架拦获波）（余振阶段）。当风暴移动速度等于或接近于当地长波的波速时，将出现共振现象，导致水位猛增，极易酿成潮灾。在大陆架上，即使没有风暴的直接作用，也能产生由外海风暴潮以自由波的形式传入的风暴潮。

作用于水面的风应力和气压变化的作用相比，前者是诱发浅水风暴潮的主要强迫力，后者是诱发深水风暴潮的主要强迫力。这种深水风暴潮的潮位很少超过 1米，其值可用静压关系近似地表达，即气压下降（升高）1毫巴，海面升高（降低）1厘米。风暴移动越慢，这种近似表达的精度越高。海水越浅，风暴潮的非线性效应将变得越加重要。风暴潮的大小和风暴的结构、强度、路径、移速、海岸和海底形态、水深、 纬度及海水的热力-动力性质等因子密切相关。

位于太平洋西岸的中国，台风季节长，频数多，强度大，过渡季节冷气团和暖气团在北部海区又十分活跃，加上中国海拥有助长风暴潮发展的广阔的大陆架海区，使中国不仅是世界上多风暴潮灾的国家和地区之一，而且其最大风暴潮的高度名列世界前茅。譬如中国渤海的莱州湾地区在历史上的最高潮位超过3.5米，东南沿海地区则达到5.94米，后者为中国有逐时潮位记录以来风暴潮的最高记录，居世界第三位。

表中数据是从复杂的验潮曲线中分离出来的。通常认为风暴潮由实测水位值减去对应时刻的潮汐推算值的“剩余”来表征，这种基于线性叠加原理的分离方法，只有当风暴潮和天文潮的非线性耦合效应不显著时，方有良好的近似。

为了减少因风暴潮灾给人们带来生命财产的损失，从20世纪50年代起，世界各主要沿海国家相继建立了风暴潮的观测、警报和预报系统，开展了风暴潮的预报服务工作。

现行的风暴潮预报方法很多，归纳起来大体可分为两类:经验统计预报和动力-数值预报。前者的主要思路是依据历史资料，用数理统计方法建立气象要素（如风和气压等）和特定地点风暴潮之间的经验函数关系；后者是利用天气数值预报提供的有关风暴的预报资料，或海面的风和气压场的预报资料，在一定的初始条件和边界条件下，用数值方法求解控制海水运动的动力学方程组，从而算出特定海域内未来的风暴潮。

经验统计的预报方法简单易行，早期各国就是利用这种方法预报单站极值风暴潮的。但是仅仅作这种预报是不够的，因为用以衡量出现的风暴潮灾的，并非风暴潮的极值本身，而是潮汐和风暴潮在对应时刻叠加的最高水位。人们为了满足实际需要，随后提出了单站风暴潮过程的预报方法。这类方法仍广泛用在各国的业务预报中。动力-数值预报方法是从 50年代发展起来的。1954年，H.基维西尔德首先利用人工计算的办法，成功地作了这方面的尝试。随着电子计算机的使用，W.W.汉森于1956年根据这种方法计算了北海的风暴潮，获得较为满意的结果。这些计算都是针对二维问题进行的，它无法提供风暴潮流的铅直结构。为了弥补这一缺陷，随后又发展了风暴潮的三维数值计算模式，并利用多种方法进行计算，使风暴潮的数值模拟结果更加精确。风暴潮的动力-数值预报方法，虽然只在美国和英国等少数国家正式用于业务中，但由于这种方法具有巨大的优越性，已成为现代风暴潮预报方法的主要发展方向。应该指出，除了需要深入掌握风暴潮的发生和发展的规律，以便建立完善的风暴潮预报模式外，风暴潮预报精度的提高，有赖于海上天气数值预报的进一步完善。

从60年代起，中国风暴潮工作者致力于风暴潮理论及其预报方法的研究，先后建立并逐步完善了超浅海风暴潮理论，探索了从海洋和大气相互作用观点出发研究和计算风暴潮的可能途径，讨论了浅海海洋对风暴潮的响应，对中国沿海各个海区的风暴潮成功地进行了数值模拟，研究了海面风场的数值计算和预报。风暴潮的监测和通讯系统已在中国全国范围内建立，以经验-统计预报方法为主，结合动力-数值预报方法，使风暴潮业务预报工作日臻完善。

参考书目

1. 冯士筰编著:《风暴潮导论》，科学出版社，北京，1982。P.Welander，Numerical Prediction of Storm Sur-ges，Advances in Geophysics，Vol.8，pp. 315～379，1961。