新核定風暴潮警戒潮位的篩選及適用性研究

付 翔，車助鎂，丁 俊，李明杰，李 濤

新核定風暴潮警戒潮位的篩選及適用性研究

付 翔1，車助鎂2，丁 俊2，李明杰1，李 濤1

（1.國家海洋環境預報中心，北京100081；2.浙江省海洋環境監測預報中心，浙江杭州310007）

提出了一套風暴潮新核定警戒潮位值的預警報應用方法，并以浙江省為例，從國家中心的角度分析選取了預警報發布站及其發報警戒值，為沿海新警戒潮位值的預警報應用提供借鑒。關鍵詞：風暴潮；警戒潮位；預報應用

1 引言

風暴潮災害歷來是海洋災害之首，而風暴潮預警報則為減輕風暴潮災害損失提供了決策依據。我國自1974年正式發布風暴潮預報以來，多次依靠準確的預警預報，大大減輕了風暴潮所造成的危害[1]。

我國的風暴潮預警報是以警戒潮位為預報標尺，當高潮位達到或超過當地警戒潮位的值（說明防護區沿岸可能出現險情和潮災，需進入戒備或救災狀態[2]），即發布相應的風暴潮預警報。2012年新的《警戒潮位核定規范》（GB/T 17839—2011）頒布實施，沿海各省市都陸續開展了新警戒潮位的核定工作。新國標采用四色警戒核定方法，與《風暴潮、海浪、海嘯和海冰災害應急預案》的四色預警相適應，為發布風暴潮預警預報、指導防災減災提供更為科學的決策依據（《浙江省沿海警戒潮位核定技術總報告》）。從各省的核定結果來看，新警戒潮位值不僅延伸為四色值，且隨著近年海洋事業的興起，眾多臨海功能區和沿海基礎設施相繼建成完善，新的核定岸段劃分也更為細致，給預警預報帶來新的挑戰。新警戒潮位核定值啟用后，盡快在風暴潮預警預報中得到應用，是適應沿海防災減災新形勢的重要需求。下面以浙江省為例，從國家預報中心的角度探討新警戒潮位值的適用方法。

2 新警戒潮位的適用步驟及原則

（1）選取預報站點。在風暴潮預警中，水位數據是預報基礎，一是需要水位數據通過調和分析得到較為準確的天文潮預報，二是在預警過程中，通過參考前期增水變化情況，可修正預報值，提高預報準確率。因此要發布風暴潮預警報，首先應選取能獲取水位數據的站點。另外，由于核定岸段劃分細致，如浙江沿海核定了52個岸段，數量眾多，作為國家預報臺，無法逐個岸段進行預報，因此，即使警戒潮位值是以岸段為核定單元，但國家預報臺風暴潮預警報仍然按站點來進行預報發布。從核定岸段的代表潮位站中選取發布預報站點的選取原則為：1）站點數據獲取方便；2）站點間隔相對均勻，盡量覆蓋每個地級市；3）災害嚴重的岸段需有代表站，如溫州市的溫州、瑞安、鰲江站，雖然距離不遠，但各自代表的3個河口均是風暴潮災害非常嚴重的岸段；4）在原發報站的基礎上增加或替換站點，因為目前發報的站點在代表性上經過了多年檢驗，能夠代表一定區域沿岸的風暴增水特性，同時又兼顧了預報工作量。

（2）確定站點的警戒值。在核定岸段劃分細致的情況下，沿岸潮位站與核定岸段不一定一一對應，有時會出現一個站代表了多個岸段，對應多個警戒值的情況，因此需要確定發報站的發報警戒值，即發報時主要針對的岸段。發報警戒值的確定遵循以下原則：1）優先考慮站點所在岸段的警戒值，特別是站點所在岸段與周邊岸段增水特征有較大差異的情況下；2）綜合考慮周邊岸段的情況及站點對周邊岸段的代表性；3）根據以往發布警報的經驗，綜合考慮天文潮、區域增水特點、災害程度等因素。

3 站點選取

浙江省海岸線曲折綿長，港灣、島嶼眾多，目前發布風暴潮預報的站點有11個，主要分布于杭州灣口兩岸和各大江江口，其中一半以上為水利部下屬潮位站（見表1，其中水利部溫州站未參與本次警戒潮位核定）。按照分布間隔均勻的原則，考慮站點對岸段的代表性，在目前發報站之外，杭州灣內應增加1～2個站點，象山港和樂清灣底應各增加1個站點，舟山群島外海島嶼應增加1個站點（見圖1）。

圖1 浙江省沿海警戒潮位及代表站圖

根據《浙江省沿海警戒潮位核定技術總報告》（以下簡稱《核定報告》），本次核定選用了33個代表站（見表1），從中分析可增加的預報站。首先考慮預報基礎即數據獲取情況。表中海洋局站點均能夠獲取數據，企業站和臨時站均無實測數據，水利部潮位站有部分站可通過水利部網站獲取數據，但數據質量不穩定且無高低潮數據。除去無數據支持的站，杭州灣內有鹽官站和閘口站可選，象山港內有烏沙山站可選，樂清灣底暫時無站可用，等白沙島自動站建成后再做評估，舟山群島外海有嵊山站、小衢山站和岱山站可選（見圖1）。

表1 浙江沿海警戒潮位核定代表站（摘自《核定報告》）

3.1 杭州灣

紹興市沿?？拷X塘江河口段與潮流段交界，是風暴增水易堆積區，應增加一個預報站，但曹娥江口站無實測數據，因此無法加為預報站。同時據了解杭州灣南岸多淤積，普遍測不到低潮（徐家浦站也如是），暫時也不會新建站，因此除鎮海站外杭州灣南岸仍然為預報空白區。

錢塘江河口的口外濱海段的水動力環境主要受潮汐的控制，而鹽官站和閘口站已位于錢塘江河口段[3]，受徑流影響較大。風暴潮進入杭州灣以后，傳播規律與天文潮相似[4]。圖2為摘自《核定報告》的乍浦、鹽官、閘口站的同期潮位曲線圖，由圖可看出，乍浦站還呈顯著的正弦波潮汐曲線，鹽官站已呈現鋸齒狀波形，到閘口站，受地形和徑流影響，潮波曲線變形嚴重，已不是典型的感潮河段，且從閘口站始，沿江上游各站點的水位歷史最高記錄均為洪水造成[4]，因此閘口站不適合作為風暴潮預報站。

給出鹽官站夏季和冬季一個月的水位曲線（見圖3），可看出該站低潮不退。分別將澉浦、鎮海、鹽官站同期整年潮位數據經質量控制后進行1a資料的調和分析，3站均方差分別為22.3、15.1和27.4，可見鹽官站潮位數據震蕩較大。利用分析出的調和常數進行潮汐預報，再與實測潮位數據相減，得到3個站的余水位。從3站對比來看，鹽官站和澉浦站會經常有較大的增水減水現象，即使在無天氣過程影響、近海無風暴潮（鎮海站無明顯增減水）的情況下，兩站也有無規律、較明顯的增減水（見圖4）。

圖2 乍浦、鹽官、閘口同期潮位曲線

圖3 鹽官站2015年潮位曲線

圖4 鎮海、澉浦、鹽官站2014年1月15—20日余水位曲線

圖5 臺風路徑圖

從風暴潮過程看，近幾年浙江遭受了3次顯著臺風風暴潮過程，分別為1211號“海葵”、1416號“鳳凰”和1509號“燦鴻”臺風風暴潮過程。1416號“鳳凰”和1509號“燦鴻”路徑相似，本文選取強度較大的燦鴻風暴潮過程進行分析。圖5為1211號和1509號臺風路徑圖。1211號“海葵”登陸寧?？h，鹽官站增水明顯不如乍浦和澉浦站規律，增水峰總是突兀的拉升，幅度達1 m甚至2 m以上，且增水峰值與兩站相比，也時高時低。1509號“燦鴻”登陸舟山后轉向，鹽官站增水同樣在1 h內突然拉升到峰值，且峰值有時高于乍浦和澉浦站，有時在兩站中間，有時低于兩站。錢塘江河口是游蕩型河口，自然狀態下，河床大幅沖淤，河槽頻繁擺動，會對沿岸潮勢和水位產生影響[5]。鹽官站這樣不規律的增水，以及低潮不落的情況，說明其受地形和徑流的影響顯著，因此不推薦鹽官站作為預報站考慮。

3.2 象山港

圖6 鎮海、澉浦、鹽官站臺風風暴潮曲線

圖7 烏沙山站2015年潮位曲線

象山港內烏沙山站為海洋局2008年新建的潮位站，目前數據穩定（見圖7）。從1211號“?？焙?509號“燦鴻”風暴潮過程來看（見圖8），烏沙山增水與石浦站較為同步，增水峰高于石浦站，時間滯后2 h左右，符合灣內站增水特征。因此烏沙山站推薦為新增預報站。

3.3 舟山群島外海島嶼

舟山群島外海嵊山站、小衢山站和岱山站均建站多年，其中嵊山站已建站20 a，數據質量穩定（圖略）。從位置看，嵊山站位于東北端，小衢山站位于中部，正對杭州灣口，岱山站位于西南靠近舟山本島。從1211號“?？焙?509號“燦鴻”風暴潮過程看（見圖9），岱山和小衢山有明顯的增水峰值，且步調基本一致，但嵊山站卻呈現一個平緩的震蕩增水過程。考慮岱山站與舟山本島站位置相近，而嵊山站對近岸海域增水特征的代表性不足，且嵊山海域波浪大，消波差[6]，因此推薦小衢山站為新增預報站。

3.4 替換發報站

本次警戒潮位核定，原發布預警報的水利部溫州站未被選為代表站，而是用水利部龍灣站為代表核定計算甌江口兩岸的警戒潮位。但水利部龍灣站無法獲取水位數據，而洞頭站又離災害嚴重的溫州市區和甌江口較遠，因此，需等龍灣海洋站建成觀測后，依托龍灣海洋站發布預警報。

考慮到數據獲取及時及完整性等因素，建議用健跳海洋站和舟山海洋站替換原發布預警報的健跳水文站和定海水文站（兩站位置見圖10）。健跳海洋站與健跳水文站同位于健跳港內，兩站相距3 km左右，潮汐性質相似，靠近港口的水文站潮差略小，海平面略低，兩站2016年天文高潮值一致（見表2），且增水過程也十分一致（見圖11），適宜替換。

圖8 石浦、烏沙山站臺風風暴潮曲線

圖9 岱山、小衢山、嵊山站臺風風暴潮曲線

圖10 替換站位置圖

定海水文站和舟山海洋站相距約25 km，潮汐性質介于正規半日潮和不正規半日潮之間，舟山海洋站海平面較低，潮差較大，高潮位較高。從兩站的位置來看，定海站面對寧波穿山半島，四周大小島嶼星羅棋布，水道交錯，地形復雜，受沿岸流影響大，周圍海域水體因天氣系統造成的變化通過水道反映至潮位站，其位置易形成水位堆積[6]，主要代表舟山港域航道的水位變化情況，附近位于水道交匯處的鎮海站也可兼顧代表；而舟山站面朝開闊外海，增水較定海站小且更為平緩（見圖12），在風暴潮過程中可代表整個舟山本島區域的增水。

表2 健跳海洋站和水文站潮汐特征值對比

圖11 健跳海洋站和水文站臺風風暴潮曲線

表3 舟山海洋站和定海水文站潮汐特征值對比

圖12 舟山、定海站臺風風暴潮曲線

4 警戒值的確認

前文確定了浙江省沿海13個發布風暴潮預警報的站點，根據《核定報告》，部分站點對應代表多個不同警戒值的岸段，需要確定一個主要預報岸段，用其警戒值作為發報站的警戒值發布預警報。表4是摘自《核定報告》的選定發報站代表岸段的核定警戒值情況。

乍浦站代表的平湖市分兩個岸段，乍浦站位于乍浦港岸段，但乍浦港岸段較短，不如平湖市岸段覆蓋區域大，因此選用平湖市岸段警戒值作為乍浦站發報值。

澉浦站位于海鹽縣，代表海鹽縣岸段及其對岸的余姚沿海岸段，海鹽縣沿海有中國第一座核電站秦山核電站，且海鹽縣城區也靠近海邊，而余姚沿海則在近年建成了沿海防護林帶，大大提高了其防災能力，因此選用海鹽縣岸段警戒值作為澉浦站發報值。

鎮海站位于甬江口岸段，代表甬江口及鎮海區沿海岸段，選用覆蓋范圍較大的鎮海區沿海岸段警戒值作為鎮海站發報值。

烏沙山站位于象山縣沿海象山港中段，分別代表象山港寧海縣岸段和象山縣岸段，考慮到風暴增水易堆積于灣底，且寧海灣沿海為人口聚集區，強蛟鎮半島不僅是象山港重點發展的海上運動生態旅游區，坐落著游艇俱樂部、寧海電廠、強蛟海運碼頭等大型臨港產業，應為象山港預報重點，同時考慮港灣增水大，四色警戒值的間隔應偏大為宜，因此選用寧?？h岸段警戒值作為烏沙山站發報值。

健跳海洋站在核定報告中代表寧?？h三門灣岸段，但該站位于三門縣健跳港內，與代表該岸段的健跳水文站潮汐、增水性質基本一致，考慮到三門縣沿海特別是健跳港周邊經濟發展較好，東南特鋼、三門核電站等大型企業都位于三門縣，且風暴潮災害嚴重，而寧?？h三門灣岸段多為泥灘圍墾，因此選用三門縣岸段警戒值作為健跳海洋站發報值。

海門站位于椒江區椒江河口，代表臨海市沿海和椒江河口岸段，椒江河口為臺州市城區所在地，海門港是我國著名、典型的超淺海河口港灣[7]，向來是風暴潮災害的嚴重地區。臨海市沿海多淺海灘涂，受風暴潮影響小，因此選用椒江岸段警戒值作為海門站發報值。

表4 選定發報站代表岸段及警戒值情況（摘自《核定報告》）

龍灣站位于龍灣區甌江口沿岸，代表的是甌江口兩岸樂清市岸段和龍灣區岸段，以及位于甌江口的靈昆島岸段，均為人口密集區，城鎮、港口眾多，考慮到龍灣區作為溫州中心城區東擴的發展重地，溫州機場也位于龍灣區沿海，因此采用龍灣區岸段警戒值作為龍灣站的發報值。

鰲江站位于平陽縣，代表平陽縣沿海及蒼南縣北部鰲江口沿海岸段，平陽縣沿海多山地，而蒼南縣鰲江口沿海向來是風暴潮災害嚴重地區，作為溫州沿海產業帶重點發展的蒼南臨港產業基地和江南海涂圍墾工程，橫跨蒼南縣沿海的龍港、蘆浦、鲃艚3鎮，因此選用蒼南縣鰲江口段警戒值作為鰲江站發報值。

此外，剩下的舟山、小衢山、石浦、坎門、瑞安五站各自取其代表岸段的警戒值作為發報值。

5 總結及建議

本文依據《浙江省沿海警戒潮位核定技術總報告》，結合風暴潮預警工作實際情況，以國家中心的角度分析選取了浙江省13個風暴潮預警發布站，確定了各個站點發布預警的警戒值。13個站分別為

乍浦、澉浦、鎮海、烏沙山、石浦、舟山、小衢山、健跳、海門、坎門、龍灣、瑞安、鰲江，其中龍灣站還需等待建站觀測后才能發布預警報。新定的13個發報站分屬5個地級市，基本覆蓋了浙江沿海風暴潮敏感區和災害嚴重岸段，杭州、紹興市沿海由于地理原因沒有代表站，從防災減災的角度考慮，杭州灣南岸紹興市沿海和溫州市樂清灣北岸應新建潮位站，以滿足杭州灣南岸和樂清灣的預警需求。另外溫州江心嶼岸段歷來是甌江口風暴潮災害的重中之重，之前發報的溫州水文站也位于江心嶼，建議增加核定該岸段的四色警戒值，以滿足溫州市區的預警需求。

[1]王喜年.風暴潮預報知識講座[J].海洋預報,2001,18(1):73-78.

[2]《中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB/T 17839—2011警戒潮位核定規范[S].北京:中國標準出版社,2012.

[3]謝亞力,黃世昌.錢塘江河口風暴潮經驗預報[J].海洋預報, 2006,23(1):54-58.

[4]朱軍政.杭州灣臺風風暴潮綜合水位預報可視化[J].海洋預報, 2003,20(4):30-38.

[5]徐有成,黃世昌,周建敏.錢塘江河口洪水特性[C]//第十六屆全國水動力學研討會論文集.上海:中國力學會,2002.

[6]江海東.舟山海域不同地形下風暴潮增水影響差異性初探[D].青島:中國海洋大學,2014.

[7]施素芬,王敏俊.浙江中南部臺風暴潮特征及災害評估[C]//2006年全國重大天氣過程總結和預報技術經驗交流會論文集.南昌:中國氣象局預測減災司,2007.

An application approach of new warning water level in storm surge forecasting and warning

FU Xiang1，CHE Zhu-mei2，DING Jun2，LI Ming-jie1，LI Tao1

（1.National Marine Environmental Forecasting Center,Beijing 100081 China;2.Marine Monitoring and Forecasting Center of Zhejiang,Hangzhou 310007 China）

This paper proposed an application approach of new warning water level in storm surge forecasting and warning.Based on this method,and taking Zhejiang Province as an example,we select the warning release stations and judge its warning release values in Zhejiang Province from the point of view of the National Center. This example provides reference for application of new warning water level.

storm surge;warning water level;forecast application

P731.23

A

1003-0239（2017）02-0001-09

10.11737/j.issn.1003-0239.2017.02.001

2016-06-17；

2016-07-21。

國家科技支撐計劃（2013BAB04B02）。

付翔（1980-），女，副研究員，碩士，主要從事風暴潮預警預報和研究。E-mail：fx@nmefc.gov.cn