一次強臺風引發的滄州沿海風暴潮過程及成因分析

張坤蘭，張彥龍，王文娟

(1.國家海洋局秦皇島海洋環境監測中心站，河北秦皇島066002；2.國家海洋局南海預報中心，廣東廣州510310）

1 引言

風暴潮是指由于強烈的大氣擾動引起的海面異常升高現象。河北省滄州沿海位于渤海灣西南岸，岸線走向呈西北、東南方向，岸坡平緩，平均水深約18 m，東北向海域寬闊，是東北風的迎風岸。滄州沿海因受地理環境和向岸大風及潮汐、潮流的共同影響，一年四季均會發生不同程度的風暴潮。歷史上曾發生過多次嚴重的風暴潮災害，尤其臺風造成的風暴潮，往往伴隨而來的是狂風、暴雨和巨浪，在風、雨、潮、浪四者同時侵襲而來時，常使海岸附近海水滿溢，海堤決口，農田、鹽田被淹，養殖區被沖，建筑物被毀，人畜傷亡，直接危及當地經濟建設和威脅沿海居民的生命財產安全。

從誘發風暴潮的天氣系統特征來分類，風暴潮可以分為兩類：一類是由臺風引起的臺風風暴潮；另一類是由溫帶氣旋和冷空氣活動而產生的溫帶風暴潮。臺風風暴潮的特點是：來勢兇猛，速度快，強度大，風暴潮位較高，破壞力大。溫帶風暴潮具有強度弱，移動緩慢和持續性等特點[1]。形成較嚴重風暴潮有兩個重要因素：（1）有利的海岸地形和具有廣闊的海域；（2）強勁而持久的向岸大風。眾所周知，臺風每年在我國東部和南部沿海登陸較頻繁，而我國北方渤海和黃海主要受溫帶風暴潮影響。

受特殊地理位置的影響，滄州沿海既是溫帶風暴潮的嚴重受災地段，同時又受北上臺風的影響，臺風風暴潮時有發生。2012年8月3—4日，受強熱帶風暴“達維”影響，滄州沿海發生了災害性的臺風風暴潮和海浪災害，滄州沿海遭受到較大的經濟損失。據初步統計，渤海新區受損的綠化樹木和部分村莊房屋，滄州沿海損毀的港口碼頭、堤壩及受災養殖區和被淹鹽田等直接經濟損失大約1.7 億元。從建國以來滄州沿海發生的致災臺風風暴潮共有6次（見表1），最大風暴增水值為236 cm，在滄州沿海造成了重大的風暴潮災害。因此，了解臺風風暴潮特征和準確預警臺風風暴潮在渤黃海地區顯得尤為重要。本文針對臺風“達維”北上穿過山東進入渤海灣后，在滄州沿海引發的一次臺風風暴潮進行分析，通過對高空和地面天氣圖、臺站監測數據進行綜合分析，結合歷史上曾對本地區產生過嚴重災害的臺風進行路徑相似分析，為今后類似臺風風暴潮預報預警提供參考。

2 1210號臺風“達維”概述

2012年第10號臺風“達維”于7月28日20時在日本東京東南方約1330 km的西北太平洋洋面上生成，7月31日早晨在西北太平洋洋面上加強為強熱帶風暴，8月1日08 時在日本九州島東南部海面加強為臺風，并于2日21時30分前后在江蘇省響水縣陳家港鎮沿海登陸。登陸后，“達維”強度逐漸減弱，3日1 時在江蘇省北部減弱為強熱帶風暴，4 時前后進入山東省境內，3日9時在山東省境內減弱為熱帶風暴，中心附近最大風力有9 級，最低氣壓為990 hPa，隨后“達維”進入渤海西部海面，4日8時在河北省東北部近海減弱為熱帶低壓，11 時停止編號。

“達維”高緯度生成并西行進入黃海登陸我國，這在歷史上是非常少見的，“達維”也是1949年以來登陸長江以北的最強臺風。8月1日“達維”進入日本西南部海面后強度持續增強，特別是進入黃海以后中心風力加強到40 m/s，而該臺風7 級風圈半徑一直小于200 km。“達維”生成后，7月28—30日回旋少動，31日起開始加速，并以每小時30—40 km快速向西偏北方向移動。因此，“達維”具有生成緯度高、強度強、尺度小、移動速度快等特點。

3 天氣形式分析

從8月2日20時500 hPa高空圖上看（見圖1），整個亞歐地區呈現兩槽一脊的形勢，中緯度地區河套和渤海之間有短波槽活動，槽前有西南氣流。同時，海上副熱帶高壓勢力較強，位置偏西，覆蓋范圍大，我國東部沿海大部分地區由副熱帶高壓西側的偏南氣流控制。“達維”在副高邊緣偏南氣流和低壓槽前西南氣流共同影響下，快速向西偏北方向移動。4日08 時（見圖2），西風槽減弱東移至東北地區，海上副高減弱東撤，“達維”移速減慢，向河北省東北方向移去。

8月3日08時地面天氣圖顯示（見圖3），“達維”中心移至36°N，118.2°E山東省中部地區，中心附近最大風速為25 m/s，氣壓為988 hPa，此時渤海中東部水體受偏東風的影響，不斷涌入到渤海灣內，滄州沿海的增水開始增大。3日20 時（見圖4），受海上副高阻擋“達維”繼續向北偏西方向移動，主體移至河北滄州地區，此時段“達維”中心帶來的東北大風使得滄州沿海在3日17 時39 分出現了超警戒潮位的高潮位，4日0時滄州沿海的風暴增水值也達到最大，同時東北大風也在滄州沿海帶來了3.0 m 的災害性大浪。

4 風暴潮過程及成因分析

4.1 增水過程概述

3日9時“達維”位于山東省境內，此時渤海中東部受偏東風的影響，水體不斷涌入渤海灣，渤海西部受東北風控制，且風速不斷增大，處于渤海灣底部的滄州沿海增水不斷增大[2]，這個階段，正好趕上天文潮漲潮時，兩者配合使得滄州沿海的水位快速提高，并在天文高潮時超過警戒潮位，此時滄州沿海的增水值在100 cm 左右。第二個階段，隨著“達維”繼續北上，中心接近河北滄州地區，雖然天文潮開始回落，但此階段滄州沿海的東北風迅速增大到9 級以上，滄州沿海的增水值波動式繼續增大，于4日0時達到最大增水值158 cm，在這個階段，滄州沿海的東北大風占主導地位。第三個階段，“達維”東北方向移至河北東北部，減弱為熱帶低壓，渤海西部轉為偏北風，風速減弱，渤海灣的水體開始向東回流，滄州沿海的增水也開始回落，在4日5時增水值回落至50 cm以下。

4.2 風暴潮成因分析

文章前言提到形成較大風暴潮有兩個重要因素：（1）有利的海岸地形和具有廣闊的海域；（2）強勁而持久的向岸大風。下面針對這兩方面進行詳細分析。

4.2.1 地理因素

地理因素主要是指海岸線形狀、地理位置等，在同一狀況下，因地理上的差異導致風暴潮現象有很大的差別。渤海灣是一個向西凹、呈弧狀的淺水灣，潮流進入灣底，潮波遇岸受阻產生反射波，導致灣底潮位急劇上升。渤海灣東南滄州海岸線與潮流基本垂直，為東北大風的迎風岸，便于潮波能量集中，另一方面，滄州海岸地勢平坦，河流斷面寬淺，河口呈喇叭狀，易形成涌潮，海水往往沿河口上溯幾十公里，甚至百余公里，這些都構成了多潮災的地理條件[3]。

4.2.2 大風分析

（1）大風實況

本文利用滄州監測站的風速觀測資料進行分析（見圖5）。可以看出，從8月3日10 時起風力增為6 級，此后滄州沿海的風速持續增大，極大風力11 級，7 級以上大風持續11 h，6 級以上的大風持續15 h，風向均為東北風，可見強烈而持久的向岸大風是造成這次風暴增水的主要因素。

（2）風速和氣壓與風暴增水過程的相關關系

分析此次受“達維”影響的滄州沿海風暴增水過程，發現滄州監測站的風速和氣壓與增水值大小有一定的相關關系[4]。初始階段，滄州沿海的氣壓值持續走低，風力為2—5 級的東北風，風暴增水值逐漸增大，增水值從20—40 cm 增大到80—100 cm。第二階段，隨著“達維”中心西移至河北滄州地區，滄州沿海的氣壓值繼續下降，風力增大到10 級，最大風速25 m/s，100 cm 以上的風暴增水維持了8 h，風暴增水值最大為158 cm。第三階段，滄州沿海的氣壓值開始緩慢上升，風力逐漸減小，風暴增水值逐漸回落[5]（見圖5）。

4.2.3 增水特征分析

從滄州監測站的潮位數據來看（見圖6），整個增水過程從8月3日10時開始，3日17時39分，滄州海洋環境監測站觀測到了517 cm的高潮位，超當地警戒潮位37 cm，此時風暴增水值為100 cm，到4日0時達到最大增水158 cm。本次臺風風暴增水是近幾年來滄州沿海增水幅度最大的一次，向岸的潮流在向岸大浪的配合下，在滄州沿海帶來了一次災害嚴重的風暴潮過程。

第一，“達維”進入山東境內，渤海中東部的偏東大風使得大量水體涌入到渤海灣內[6]，隨后“達維”中心移至河北滄州地區，東北大風進一步加劇了滄州沿海的增水；第二，此次增水過程正逢天文大潮期，在天文高潮時滄州沿海出現了超警戒潮位的高潮值，但是增水最高值出現在天文高潮后6 h，增水曲線高值和天文潮低潮位疊加在一起，若東北大風正值天文潮漲潮時，風推潮順，將會出現更高的潮水位；第三，此次風暴潮過程也出現了二次增水過程，且第二次增水幅度比第一次更大；第四，滄州沿海的最大增水時間和“達維”中心移至河北滄州地區基本一致，滄州沿海的最大增水時間是在4日0時，此時“達維”中心移至河北滄州地區。

5 歷史相似分析

臺風是誘發滄州沿海風暴潮的重要原因，這類風暴潮多發生在7、8月份[7]。對建國以來發生在滄州沿海的致災風暴潮進行統計（見表1），其中11 次風暴潮災害，臺風風暴潮6 次，溫帶風暴潮5 次。6次臺風風暴潮中5 次超過警戒潮位，并且致災最嚴重，潮位最高的也由臺風風暴潮造成，如1997年8月20日臺風風暴潮，滄州黃驊潮水位達5.95 m，是自1982年黃驊站建立以來觀測到的最高潮位。

表1 1950年以來黃驊港歷次致災風暴潮簡表[9]

圖7 為6 次北上影響滄州地區的臺風路徑圖，從臺風路徑來看：5 次臺風穿過山東半島，進入渤海，在其西岸登陸或在遼東半島登陸時，臺風中心影響渤海地區，造成東北大風，風暴增水疊加在天文潮上，引起災害性風暴潮[3]；1 次臺風經黃海在朝鮮半島登陸，在渤海及黃海北部出現強而持久的偏東大風，海水在風的作用下產生的風海流使海水不斷涌入渤海灣內，對于滄州沿海，臺風遠距離的水體輸送[8]，疊加在天文高潮上形成致災風暴潮。由此可見，北上臺風路徑也是影響臺風風暴潮強度的重要因素。

6 結語

（1）臺風風暴潮的強度受地形、氣象條件及臺風路徑的影響顯著。“達維”影響期間是天文大潮期，天文高潮時滄州沿海出現了超警戒潮位的高潮位，而后“達維”中心在滄州沿海帶來的東北大風使風暴增水值達到最大，“達維”在滄州沿海造成了一次災害性的臺風風暴潮過程；

（2）對歷史上致災臺風風暴潮資料分析，北上臺風穿過山東半島，進入渤海西部海面，在其西岸登陸或在遼東半島登陸時，臺風中心影響渤海地區，造成東北大風，是引起災害性風暴潮的主要因素；同時臺風的遠距離水體輸送也是滄州沿海致災風暴潮形成的重要因素。通過研究本地區臺風風暴潮及路徑規律，結合地理環境特點，可以提前預防，及時發布預警報，撤離人財物，減少風暴潮災害帶來的損失。

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