淺談近年影響海南島風(fēng)暴潮的因素探討

陳哲

摘 要：近年的風(fēng)暴潮影響海南島，特別是在臺(tái)風(fēng)與天文潮的前提下所發(fā)生的風(fēng)暴潮，使部分岸段最高潮位超過(guò)當(dāng)?shù)鼐涑蔽唬鲿r(shí)期的風(fēng)暴潮對(duì)海南島沿岸造成不同程度的損失。本文分別先后從天文潮、熱帶氣旋、災(zāi)害造成的損失等方面進(jìn)行多層次的分析比較，總結(jié)風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，提高風(fēng)暴潮預(yù)警能力更好地為海南島的海洋防災(zāi)、減災(zāi)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)暴潮災(zāi)害；影響因素；防范措施

一、風(fēng)暴潮的性質(zhì)

風(fēng)暴潮是一種來(lái)自海上的自然現(xiàn)象，是指由于強(qiáng)烈的大氣擾動(dòng)——如熱帶氣旋（臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)）、溫帶氣旋（寒潮）或爆發(fā)性氣旋等天氣系統(tǒng)所伴隨的強(qiáng)風(fēng)和氣壓驟變所導(dǎo)致的海面異常升降的現(xiàn)象[1]。風(fēng)暴潮發(fā)生時(shí)一般會(huì)伴有狂風(fēng)巨浪，當(dāng)與天文大潮相遇，往往造成沿海地區(qū)潮水暴漲而釀成巨大災(zāi)難，當(dāng)風(fēng)暴潮的增水超過(guò)警戒水位后，就可能發(fā)生風(fēng)暴潮而引起的各種災(zāi)害。當(dāng)水位在短時(shí)間內(nèi)急劇上升就能沖毀堤壩、淹沒(méi)農(nóng)田和城鎮(zhèn)、破壞各種基礎(chǔ)建設(shè)、以至造成人們生命及財(cái)產(chǎn)的巨大損失。風(fēng)暴潮對(duì)沿海人民生命和財(cái)產(chǎn)構(gòu)成巨大的威脅，近年來(lái)我國(guó)因風(fēng)暴潮災(zāi)害而造成的損失是呈逐年上升趨勢(shì)，每年都達(dá)到上百億元左右[2-3]。

受全球氣候變暖和海平面上升的影響，不同重現(xiàn)期的風(fēng)暴潮增值水位將發(fā)生很大變化。據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)，海南島沿海風(fēng)暴潮每年有3.8次增水值達(dá)到30cm以上，一年有兩次增水值達(dá)到50cm 以上，每?jī)赡昃蜁?huì)有一次增水在100cm 以上[4]，由于各種人為及非人為影響相對(duì)海平面的上升，重現(xiàn)期風(fēng)暴潮增水水位的高潮位也從目前50 a縮短為10 a一遇[5]，因此，未來(lái)風(fēng)暴潮重現(xiàn)期的研究重點(diǎn)應(yīng)該是將全球氣候變暖導(dǎo)致相對(duì)海平面上升對(duì)風(fēng)暴潮重現(xiàn)期所產(chǎn)生的影響作為主要方向[6]。

根據(jù)我國(guó)風(fēng)暴潮災(zāi)害歷史記錄、驗(yàn)潮站觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用增水或潮位等指標(biāo)，郭洪壽[7]按照純自然科學(xué)劃分方法，將風(fēng)暴增水的大小將風(fēng)暴潮強(qiáng)度劃分為7 個(gè)等級(jí)（如表1所示）。

二、風(fēng)暴潮的災(zāi)害

風(fēng)暴潮單次引起海洋災(zāi)害的損害性僅次于海嘯，但由于其發(fā)生頻率次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了海嘯，所以風(fēng)暴潮引起的災(zāi)害居海洋災(zāi)害之首[8]，我國(guó)許多沿海地區(qū)都是風(fēng)暴潮的多發(fā)地區(qū)，風(fēng)暴潮能否對(duì)社會(huì)形成災(zāi)害，主要取決于海平面增水的大小和當(dāng)?shù)靥煳拇蟪备叱蔽坏囊蛩亍Ｎ覈?guó)沿海地區(qū)每年都受到西太平洋、及南海熱帶氣旋的直接影響，熱帶氣旋的作用直接加大海水潮位的增加，如正處天文大潮時(shí)期所引起的風(fēng)暴潮所造成的災(zāi)害更是觸目驚心，除此，災(zāi)情程度也取決于受災(zāi)地區(qū)的地理位置、海岸形狀，以及沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)、建筑的易損性。上述因素均能左右災(zāi)情的嚴(yán)重程度性，同時(shí)災(zāi)害對(duì)各個(gè)行業(yè)的災(zāi)害損失也是不同的（如表2）。

梁海燕[9]針對(duì)0518 號(hào)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”引發(fā)的風(fēng)暴潮災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)一步說(shuō)明，風(fēng)暴潮災(zāi)害中海水養(yǎng)殖損失占到82.1%，其后依次是農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、房屋、堤防及其他海洋工程，分別占到70%、5.7%、3.4%、1.8%。在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)系統(tǒng)內(nèi)，各承災(zāi)體所承災(zāi)能力最弱的是海水養(yǎng)殖業(yè)，其次是農(nóng)田和海洋捕撈（漁港和漁船），上述結(jié)論與三防、海洋、氣象、民政等部門提供2014年“威馬遜”臺(tái)風(fēng)、“海鷗”臺(tái)風(fēng)中各行業(yè)受損失結(jié)果可以看出，海南島沿岸風(fēng)暴潮災(zāi)害承災(zāi)能力最弱的是海水養(yǎng)殖業(yè)的論點(diǎn)幾乎相符。因此每次風(fēng)暴潮來(lái)襲之前做好海水養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)的防范保護(hù)措施是重中之重的事情。

三、影響海南島風(fēng)暴潮的因素

（一）天文潮的影響

英國(guó)科學(xué)家牛頓發(fā)現(xiàn)并論證了地球存在著吸引力，運(yùn)用“萬(wàn)有引力定律”為基礎(chǔ)來(lái)證明太陽(yáng)、月亮的引力與地球有相互作用，導(dǎo)致了地球海平面發(fā)生規(guī)律性的振幅現(xiàn)象，這種海面現(xiàn)象叫做海洋潮汐或天文潮。

風(fēng)暴潮高峰時(shí)與天文潮相遇，兩者潮勢(shì)疊加起來(lái)，就會(huì)使水位暴漲就能導(dǎo)致特大風(fēng)暴潮災(zāi)害的發(fā)生。風(fēng)暴潮成災(zāi)強(qiáng)度大小都與之直接相關(guān)，當(dāng)熱帶氣旋登陸前后遇到天文大潮也會(huì)暴發(fā)風(fēng)暴潮災(zāi)害，它是由強(qiáng)風(fēng)或氣壓驟變對(duì)海面作用，導(dǎo)致沿海水位急劇升降的，常給沿海一帶造成危害，風(fēng)暴潮災(zāi)害已經(jīng)成海洋災(zāi)害之首位，世界上絕大多數(shù)因強(qiáng)風(fēng)暴引起的特大海岸災(zāi)害都是由風(fēng)暴潮造成的。

近年來(lái)由于熱帶氣旋登陸時(shí)正好遇見(jiàn)天文潮而發(fā)生風(fēng)暴潮對(duì)沿海地區(qū)的生產(chǎn)、生活帶來(lái)了災(zāi)難性的后果，1409號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”影響期間最大增水時(shí)恰逢天文低潮位，7 月18 日海口秀英站出現(xiàn)超當(dāng)?shù)鼐涑蔽坏母叱蔽唬阌⒄井?dāng)天最大增水209 cm，最高潮位超過(guò)警戒潮位57 cm。1415號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”登陸海南時(shí)恰逢天文大潮，兩者相遇產(chǎn)生歷史最高潮水位4.37米，超過(guò)警戒水位1.47米，刷新海口市建國(guó)以來(lái)最高潮水位（見(jiàn)圖1），本次風(fēng)暴潮最高潮水位導(dǎo)致了海口市內(nèi)海水嚴(yán)重倒灌，嚴(yán)重影響了廣大市民的日常工作及生活[10]。

（二）熱帶氣旋的影響

按照 WMO 的標(biāo)準(zhǔn)，熱帶低壓、熱帶風(fēng)暴、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng) 、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)統(tǒng)一稱為熱帶氣旋（Tropical Cyclone，簡(jiǎn)稱 TC），海南島位于西太平洋，無(wú)論是在南海還是西太平洋生成的TC，每年光登陸海南島的TC占登陸全國(guó)的20%，素有“臺(tái)風(fēng)走廊”之稱[11]。

根據(jù)中國(guó)氣象局（CMA）“關(guān)于實(shí)施熱帶氣旋等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 19201-2006）”規(guī)定：熱帶氣旋（TC）按中心附近地面最大風(fēng)速（采用二分鐘平均風(fēng)速）劃分為六個(gè)等級(jí)（如表3）。

每年登陸海南島的熱帶氣旋平均為2～3個(gè)，從表4中分析熱帶氣旋登陸時(shí)間是在4月持續(xù)到12月，主要影響時(shí)間在6～10月，登陸比率占全年總數(shù)的90%，每年的8、9月是熱帶氣旋登陸的高峰期。通過(guò)各個(gè)渠道分析海南島強(qiáng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害性氣候事件中發(fā)現(xiàn)最常發(fā)生于秋季，其中在1966年到2014共有15次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)登陸海南[12]。

從氣象及海洋資料統(tǒng)計(jì)臺(tái)風(fēng)引發(fā)的風(fēng)暴增水≥30cm 的平均每年3.8場(chǎng)；風(fēng)暴增水≥100cm的平均每?jī)赡暌粓?chǎng)；一般風(fēng)暴潮增水在30cm左右，當(dāng)與天文高潮位遭遇，均有釀成風(fēng)暴潮災(zāi)害的潛在風(fēng)險(xiǎn)，我國(guó)歷史以來(lái)臺(tái)風(fēng)引起風(fēng)暴潮的最大增水值是594 cm[13]。根據(jù)歷史資料分析，海南島特大風(fēng)暴潮幾乎都是因?yàn)闊釒庑鸬模瑹釒庑呛Ｄ系淖钪饕獨(dú)庀鬄?zāi)害，其強(qiáng)度、路徑均主導(dǎo)了包括較大的風(fēng)暴潮災(zāi)害的主要因素，不止帶來(lái)了大風(fēng)、暴雨，同時(shí)也包括可以引起的泥石流、山體滑坡、風(fēng)暴潮等其它地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全和制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

近年對(duì)本島風(fēng)暴潮影響較大的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)

1）歷史記錄以來(lái)造成海南島災(zāi)害最嚴(yán)重的1973年9月7314號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，當(dāng)時(shí)強(qiáng)風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮造成全島近千人死亡經(jīng)濟(jì)損失無(wú)法估算。

2）海南省相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)2005年9月超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”造成本省直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)100億元。26日凌晨3時(shí)左右在萬(wàn)寧山根鎮(zhèn)登陸，登陸時(shí)中心最大風(fēng)速55m/s，中心氣壓950hPa，是海南島建國(guó)以來(lái)有記錄數(shù)據(jù)排名第三的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，導(dǎo)致全省遭受嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，東部及南部沿海瓊海、萬(wàn)寧、陵水、三亞等市縣發(fā)生嚴(yán)重的風(fēng)暴潮災(zāi)害。

3）2013年第30號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“海燕”是2013年嚴(yán)重影響海南省本島的最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)該臺(tái)風(fēng)不僅強(qiáng)度強(qiáng)、移速快，而且生命史長(zhǎng)，對(duì)本島影響范圍廣。

從圖2中可以看出“海燕”強(qiáng)臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的強(qiáng)降水直接影響到三亞、陵水、樂(lè)東沿海地區(qū)， “海燕”在該沿海區(qū)域誘發(fā)大風(fēng)暴潮，局部地方出現(xiàn)特大風(fēng)暴潮，風(fēng)暴潮直接使沿海地區(qū)、沿河區(qū)域潮水暴漲，直接沖毀海堤沿海的鶯歌海鹽場(chǎng)、樂(lè)東香蕉與芒果種植業(yè)、三亞沿海的基礎(chǔ)工程項(xiàng)目、旅游措施造成毀滅性的破壞。

4）在建國(guó)五十多年來(lái)的資料統(tǒng)計(jì)海南島出現(xiàn)大于200 cm增水的風(fēng)暴潮共有7 次，其中在2014年的“威馬遜”和緊跟后面的“海鷗”超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)均達(dá)到近年少有的持續(xù)引發(fā)兩次特大風(fēng)暴潮災(zāi)害，給海南島造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，圖3所示是“威馬遜”生成的途徑，隨著超強(qiáng)風(fēng)及超強(qiáng)降雨的影響，在天文潮的疊加下，風(fēng)暴潮主要重災(zāi)區(qū)是海南島東北部的文昌、海口，在兩座城市交界處的鋪前灣有幾十個(gè)村莊被潮水淹沒(méi)，沿海村莊海防堤全部毀于一旦，大部分民房倒塌，潮水倒灌淹沒(méi)大片農(nóng)田，沿海海水養(yǎng)殖業(yè)損失慘重，本地區(qū)潮災(zāi)共造成6人死亡，受傷無(wú)數(shù)。

（三）地形地勢(shì)的影響

風(fēng)暴潮災(zāi)害強(qiáng)度除了主要受大風(fēng)和天文潮的影響之外，與受災(zāi)地區(qū)的地形地勢(shì)也有著密切的聯(lián)系，在不同的地理環(huán)境、海岸形狀、岸上和海底地形，其受災(zāi)程度也不一樣，地形地勢(shì)的影響主要性質(zhì)是通過(guò)潮水的能量聚集和入侵范圍來(lái)影響風(fēng)暴潮增水值大小。

海南島特殊的地理環(huán)境和氣候是影響風(fēng)暴潮災(zāi)害因素之一。海南島地處熱帶（N 18°30′～N 20°12′與E 108°30′～111°18′），如圖4海南島地形海拔圖中可以看出五指山山脈（主峰1867 m，）位于島中部呈東西走向，四周環(huán)海，形成中部、四周低的環(huán)形層狀地貌，河流分布縱橫，東部及北部沿海地區(qū)是本島幾大河流的出海口，各河流出海口地區(qū)是風(fēng)暴災(zāi)害的主要地區(qū)與石先武[14]等分析總結(jié)有相同之處：風(fēng)暴增水的大小也會(huì)受到地形的影響，在同一河口地區(qū)不同河段風(fēng)暴增水可能會(huì)相差數(shù)十甚至數(shù)百厘米，從歷史資料[11]中統(tǒng)計(jì)分析與王紅心等[15]的研究，海南島沿岸風(fēng)暴潮的分布特征為：北部增水最強(qiáng)，東部次之，南部再次之，西部最弱，形成風(fēng)暴潮災(zāi)害的規(guī)律與風(fēng)暴潮的地理分布一致相符。

（四）海平面上升的影響

從近年不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)沿海的風(fēng)暴潮災(zāi)害氣候偏暖時(shí)比偏冷時(shí)段明顯增多，可以推斷全球氣候變暖造成海平面持續(xù)上升，也是左右發(fā)生風(fēng)暴潮頻度和強(qiáng)度增加的因素之一，根據(jù)《中國(guó)海平面公報(bào)》發(fā)布的數(shù)據(jù)表明海南島沿海海平面上升幅度最大，上升110mm，海平面的上升對(duì)于風(fēng)暴潮有推波助瀾的作用，是風(fēng)暴潮災(zāi)害加劇的重要原因之一[15]。上述論點(diǎn)與甘申?yáng)|等[16]分析沿海地區(qū)海平面上升一樣可以影響風(fēng)暴潮的大小的結(jié)論相似，得出沿海海平面上升和地下水泛濫開(kāi)采都是導(dǎo)致地面沉降而引發(fā)的海平面相對(duì)上升，風(fēng)暴潮增水與潮位疊加將出現(xiàn)更高的風(fēng)暴潮潮位，都會(huì)引發(fā)更大的潮災(zāi)。

四、風(fēng)暴潮重現(xiàn)期計(jì)算與防范措施

（一）驗(yàn)潮站潮位重現(xiàn)期計(jì)算

采用潮位來(lái)分析風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，可以運(yùn)用近年影響風(fēng)暴潮最厲害的臺(tái)風(fēng)之一：達(dá)維臺(tái)風(fēng)登陸期間三亞驗(yàn)潮站的高潮潮位與日最大風(fēng)速（表6）構(gòu)建函數(shù)如下（圖5）：我們通過(guò)風(fēng)速與潮位之間的關(guān)系來(lái)推算出風(fēng)暴潮各重現(xiàn)期，可以得出各個(gè)重現(xiàn)期該地區(qū)增水情況及災(zāi)害的可能性及對(duì)防范風(fēng)暴潮災(zāi)害的應(yīng)對(duì)措施。

式中x代表潮位、y代表日最大風(fēng)速。

利用達(dá)維臺(tái)風(fēng)登陸期間三亞市氣象站日最大風(fēng)速與三亞驗(yàn)潮站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算可得出三亞市沿岸各氣象站點(diǎn)各重現(xiàn)期的潮位（表7）。

（二）防范風(fēng)暴潮災(zāi)害的應(yīng)對(duì)措施

為防范風(fēng)暴潮災(zāi)害總結(jié)如何將風(fēng)暴潮災(zāi)害損失降低到最低限度，具體分析如下[18-19]：

從風(fēng)暴潮潮災(zāi)致災(zāi)成因來(lái)看，決定災(zāi)害損失強(qiáng)度主要有3個(gè)方面：

（1）風(fēng)暴潮發(fā)生的頻率及其強(qiáng)度；

（2）受災(zāi)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度；

（3）受災(zāi)地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力。

因此，唯有提高防災(zāi)減災(zāi)能力，才能減少風(fēng)暴潮災(zāi)害帶來(lái)的損失，相關(guān)措施包括：

（1）建議水利、海洋、國(guó)土、建設(shè)的相關(guān)部門對(duì)風(fēng)暴潮承災(zāi)脆弱和敏感的海岸地區(qū)修建防災(zāi)設(shè)施；

（2）增加氣象、海洋、水利、海事、建設(shè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和交通等各部門的信息資源共享，提前做好防范應(yīng)對(duì)措施；

（3）健全沿海的防風(fēng)暴潮體系，加強(qiáng)管理，提高防御水平；

（4）加強(qiáng)沿岸生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，保護(hù)沿海防風(fēng)林、珊瑚礁、紅樹(shù)林等生態(tài)環(huán)境；

（5）加大對(duì)風(fēng)暴潮災(zāi)害的宣傳力度，提高風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)和重視程度；

（6）制訂海洋防災(zāi)減災(zāi)法規(guī)和風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)體系；

（7）充分利用災(zāi)害保險(xiǎn)機(jī)制，為各行各業(yè)減輕損失。

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