一種遠海轉向型臺風的風暴增水特點初析
——以1419“黃蜂”為例

馬林芳，盧美

（1.溫州海洋環境監測中心站，浙江臺州318016；2.浙江省海洋監測預報中心，浙江杭州310007）

一種遠海轉向型臺風的風暴增水特點初析
——以1419“黃蜂”為例

馬林芳1，盧美2

（1.溫州海洋環境監測中心站，浙江臺州318016；2.浙江省海洋監測預報中心，浙江杭州310007）

通過淺析1419號超強臺風“黃蜂”影響期間，臺州沿海在偏北風作用下風暴增水持續升高的原因，并對2000年以來類似在127°～132°E之間遠海轉向，且在韓國或日本九州島登陸的5個同類型臺風過程的風暴潮增水進行統計分析。結果表明：在偏北風或離岸風作用下的增水，開爾文波對其作用較大；受此類臺風影響，臺州沿海各測站高潮位增水均達到50 cm以上，而海門站過程增水均達到1 m以上，風暴潮過程最大增水出現在臺風即將登陸或登陸以后。

“黃蜂”；遠海轉向；風暴潮；統計分析

1 引言

臺州沿海是浙江省風暴潮災害重災區之一，據統計對臺州市沿海造成重大風暴潮影響的臺風主要有登陸福建北部、浙江和在浙江近岸轉向3種類型。根據盧美等[1]對浙江海門站風暴潮增水特征的分析，認為近岸轉向型熱帶氣旋一般都在124°E以西轉向時，會對臺州沿海產生較大幅度的增水，而且當臺風移動到28.68°N以北時，增水幅度開始減小。然而類似1419號超強臺風“黃蜂”這類最西位置在24 h警戒線（127°E）和48 h警戒線（132°E）區間內轉向的臺風影響臺州期間，其最大潮位增水出現時，臺風中心位置已移動到30°N以北。此類臺風中心在日本、韓國周邊時臺州沿海出現最大增水的熱帶氣旋，很容易讓新手預報員放松警惕，忽視其增水影響。但往往此類高潮位風暴增水能達到50 cm以上的熱帶氣旋，會在天文大潮時出現超警戒潮位的情況，對沿海居民出行造成影響，也會對低洼地帶造成一定的經濟損失。本文試通過對健跳站、海門站、沙港頭站等的風暴潮過程最高潮位和最大增水數據進行統計和分析，以及對臺風“黃蜂”個例的初步分析，得到此類熱氣氣旋在臺州沿海岸段引發風暴潮的特征，以便為此類風暴潮預報累積經驗。

2 資料及相似臺風選取

2.1 資料引用

風暴潮資料選自健跳站、海門站兩個水文站和沙港頭站（代表玉環西部岸段，此站建站時間較短，僅有近幾年的兩個熱帶氣旋過程資料）1個海洋站；臺風定位資料選自溫州臺風網；風速、風向、海浪代表測站選取大陳海洋站。觀測站點分布圖見圖1。

坎門站是臺州沿海歷史最久的主要潮汐代表站，但根據馬林芳等[2]對坎門站風暴過程進行分析，發現增水極值出現時間與天文高潮重合的占73%，尤以南登型和近岸轉向型最為突出，增水極值均出現在高潮時間。據分析，坎門站由于驗潮井所處地形等原因，致使該站過程最大增水幾乎均出現在天文高潮時段。因此，本文未對坎門站的資料進行分析。

2.2 相似臺風選取

本文選取了2000—2014年在127°～132°E之間（在24 h警戒線和48 h警戒線間），過程強度達到臺風級別以上，并在該區間轉向后在韓國南部沿?；蛉毡揪胖輱u登陸的0215號“鹿莎”、0417號“暹芭”、0514號“彩蝶”、1216號“三巴”、1419號“黃蜂”等5個熱帶氣旋（見圖2）。

圖1 觀測站點示意圖

3 超強臺風“黃蜂”影響期間基本情況分析

3.1 “黃蜂”基本情況

1419號超強臺風“黃蜂”于10月1日在馬紹爾群島西南部海面上生成，前期“黃蜂”沿西西北方向移動，9日凌晨2時（北京時，下同），“黃蜂”移動路徑轉向偏北，12日15時在126.9°E、29°N開始轉向東北方向移動，逐漸遠離中國沿海，13日08時30分在日本沈崎市登陸。

在臺風逐漸北進過程中，北方有較強冷空氣南下，10月8日起，北方較強冷空氣南下影響臺州沿海地區，使地面氣壓場一直維持北高南低的形勢，臺州沿海風力較大，9日上午開始出現平均風7級以上大風。

此次系統主要特點：一是“黃蜂”移速較慢，臺風位于28°N以南時，速度基本維持在12～15 km/h；二是臺風強度強，超強臺風級別維持了67 h；三是在“黃蜂”逐漸北上期間，北方較強冷空氣南下與其配合影響臺州海域。

3.2 風暴潮增水情況

根據驗潮站資料，健跳站于10月10日上午出現最大50 cm以上的增水，之后隨著臺風的北上以及轉向，增水值逐漸增大，13日09時出現147 cm的最大過程增水，12日22時35分，出現高潮位最大增水106 cm，本次過程中，健跳站9—12日的4個早高潮均超當地警戒潮位。

海門站于9日上午開始出現50 cm以上的增水，后逐漸增大，至13日10時出現176 cm的最大過程增水，12日22時45分，出現高潮位最大增水95 cm，本次過程中，海門站10—12日的3個早高潮均超當地警戒潮位。

圖2 遠海轉向型臺風路徑圖（引自：http://www.wztf121.com/溫州臺風網）

沙港頭站于10日上午出現50 cm以上的增水，后逐漸增大，13日07時出現122 cm的最大過程增水，12日23時18分，出現高潮位最大增水112 cm。本次過程中，由于影響初期正值天文大潮期，沙港頭站從7日的晚高潮開始到13日的早高潮，其潮位均超當地警戒潮位。

3.3 風暴潮特征及成因分析

“黃蜂”風暴潮過程增水曲線如圖3（圖中豎直虛線為臺風登陸時間）所示，健跳站、海門站、沙港頭站3站的增水類型均為波動型增水，過程增水具有明顯的潮汐周期波動特征，增水幅度逐日增大；增水幅度較大，海門站增水幅度比其它兩個站更甚；增水的波峰均出現在漲潮時段；沿海測站最大增水出現臺風登陸日本前后2 h內；各測站過程最大增水均超過110 cm，高潮位最大增水也在95～110 cm間（此數據由溫州中心站計算得出）。

圖3 臺風“黃蜂”影響期間各站過程增水圖

一般來說，導致風暴增水的主要因素包括波浪作用和大氣作用，而“在淺水區的大陸架上，對風暴潮波增幅的貢獻，風應力效應相對于氣壓梯度力效應占優勢”[3]。波浪的輻射應力對近岸風暴增減水起著十分重要的作用，在近岸波輻射應力作用方向與風的作用方向相同，從而加強了增水效應[4]。從圖4中可以看出，自9日上午開始，大陳站平均風7級以上大風持續時間超過90 h，在此期間臺州沿海潮位也由于持續NNE大風的作用，風暴增水幅度也隨之不斷增大。但12日中午開始風力有所下降，風向也由前幾日的NNE大風轉為N風，至12日20時開始平均風力下降至5—6級；而且從波浪資料看（見圖5），12日下半夜開始波高也已在逐漸減小；從臺風移動路徑上看，12日15時開始，臺風移速加快并向東北方向移動逐漸遠離臺州沿海，在這種各項利于臺州沿海增水的要素都減弱的情況下，臺州沿海各站的增水在持續增大。12日晚高潮期間，臺風中心位置位于128.2°E、30.4°N左右（10月12日23時），臺州沿海各測站出現此次過程的高潮位最大增水；在臺風登陸日本枕崎市前后即13日07時—10時，臺州沿海各測站出現了此次過程的最大增水。

圖4 臺風“黃蜂”影響期間大陳站風向和風速

圖5 臺風“黃蜂”影響期間大陳站有效波高及對應周期

由于10月12日、13日為農歷十九、二十，因此我們可以排除由于天文潮潮差加大造成天文潮和風暴潮相互作用加強導致的增水加大[5]。在北半球開爾文波沿西邊界向赤道傳播[6]，當前進的長波與開爾文波方向一致即自北向南傳播時，在科氏力作用下水體會向岸堆積，使得潮水增幅增大，在岸邊產生增水。13日凌晨開始風力和波高均在明顯的減小的情況下，波周期基本維持減小不明顯。另外根據Etopo1水深數據，計算臺州沿海區域的平均水深約為17 m。根據開爾文波的理論v=，可以計算得到開爾文波的傳播速度為13 m/s。我們根據驗潮站的增水數據計算兩個驗潮站的滯后相關，從而估算風暴潮的傳播速度。選取選取10月9日12時—13日16時這一段計算兩站的滯后相關（以海門站為參考）。從圖6可以看出-1和0的相關系數都為0.94，從兩個站的增水曲線可以看出鍵跳站比海門站增水要早，兩站的滯后時間為1 h。由于兩站距離約為42 km，因此風暴潮的傳播速度約為11.7 m/s，這個值和計算的開爾文波的速度基本吻合。兩者造成的誤差可能來自水深數據等。因此，我們初步認為造成此次風暴潮過程最大增水是開爾文波的作用所致。也可以解釋為風暴潮過程屬于“外來風暴潮”，即“風暴擾動中心不進入研究水域，而在其相鄰海域移行擾動，引起研究水域產生風暴潮”[7]。

圖6 海門站和健跳站兩站滯后相關關系

4 類似熱帶氣旋的增水統計分析

與1419號“黃蜂”類似，0215號“鹿莎”、0417號“暹芭”、0514號“彩蝶”、1216號“三巴”等4個熱帶氣旋都是外海轉向型臺風。此4個臺風的基本情況：（1）4個臺風影響期間，臺州沿海地區沒有較強冷空氣等其他大的系統影響；（2）除1216號臺風在24 h和48 h警戒線內移動時間長達5 d外，其它3個臺風時間均較短，為1～3 d不等；（3）臺風位置最西點略有不同，1216號臺風、0215號臺風位置略偏西在126.9°～127.8°E間，對臺州沿海產生風暴增水的天數有4～5 d；而0514號臺風和0417號臺風最西點在130°E附近，臺州沿海產生風暴增水天數約3 d。從圖7和表1看，4次臺風的過程增水及過程最大增水和高潮位增水特征與1419號臺風基本相似，我們從中主要歸納為以下幾個方面：

（1）增水特征

臺州沿岸各測站的增水均為波動型增水，過程增水具有明顯的潮汐周期波動特征，增水的波峰均出現在漲潮時段，海門站尤為明顯。在臺風登陸前后，從增水曲線可以較明顯的看出，健跳站增水早于海門站。

圖7 4個臺風期間各站過程增水圖

圖7 （續）

表1 5個臺風增水情況

（2）最大高潮位增水時的臺風位置

風暴潮過程出現高潮位最大增水時期，臺風的中心緯度基本接近（0215號臺風除外），均已進入30°N附近，1419號臺風中心位置在128.2°E、30.4°N左右，1216號臺風在128.0°E、30.5°N附近，0514號臺風在130.4°E、29.5°N附近，0417號臺風中心位置在130.0°E、29.4°N左右，0215號臺風在127.5°E、34.1°N左右。高潮位最大增水一般發生在臺風登陸前的一個高潮時間，而登陸后的第一個高潮位增水幅度也較大，達到50～100 cm不等。

（3）過程最大增水時的臺風位置

臺風登陸前的兩個增水峰值與登陸后的1個增水峰值均較大，最大峰值一般出現在距登陸時間較近的漲潮時段。

（4）風與增水值關系

風對此類臺風暴潮增水貢獻不明顯，特別是從0417號臺風影響期間可以看出。0417號臺風影響期間即8月29日和30日，大陳站測得日平均風速分別為3.4 m/s和3.7 m/s，最大風速分別為8.1 m/s和8.4 m/s，可見風速實際上對增水貢獻不大。而其它幾個臺風影響期間，不僅日平均風速也僅有4—6級左右，特別應該指出的一點是風暴增水最明顯時期均是在過程風速逐漸減小時，而且0215號臺風和1216號臺風影響期間，最大增水是在離岸風西北風和西北偏北風背景下發生。

5 結論

（1）1419號臺風“黃蜂”在外海轉東北向遠離臺州沿海后，受開爾文波的作用，臺州沿海3個測站出現過程最大增水均超過110 cm，并且出現近100 cm的高潮位最大增水；

（2）此類在127°～132°E之間遠海轉向的熱帶氣旋容易在臺風中心位于30°N附近時造成高潮位最大增水。高潮位最大增水一般發生在臺風登陸韓國或者日本前的一個高潮時間，而登陸后的第一個高潮位增水值相對于前一個高潮增水值變化不大。預報此類系統時要特別注意分析；

（3）風力的大小和持續時間的長短，對一個風暴過程來講會產生一些增水貢獻，但對此類遠海轉向型熱帶氣旋來說，風力大小的變化和風向的改變對增水影響不是非常明顯；

（4）根據計算分析，我們初步得出一個結論：遠海轉向型熱帶氣旋對臺州沿海產生的風暴增水是開爾文波的作用所致，屬于“外來風暴潮”類型，即“風暴擾動中心不進入研究水域，而在其相鄰海域移行擾動，引起研究水域產生風暴潮”。

[1]盧美,王晶,朱業.浙江海門站風暴潮增水特征及其預報[J].海洋預報,2011,28(5):14-20.

[2]馬林芳,盧益炳,韓小燕.坎門站臺風風暴潮特征分析[J].海洋預報,2010,27(6):29-34.

[3]劉鳳樹.平行海岸移行臺風引起的風暴潮波[J].海洋科學,1980,(1):38-45.

[4]劉秋興,于福江,王培濤,等.輻射應力對臺風風暴潮預報的影響和數值研究[J].海洋學報,2011,33(5):47-53.

[5]盧美,嚴俊.浙江沿岸“0216”號臺風風暴潮特征及預報經驗總結[J].海洋預報,2003,20(2):15-23.

[6]陶麗.淺水波示意圖[J].黑龍江生態工程職業學院學報,2013,(2):24-26.

[7]王喜年.風暴潮預報及預報技術講座第一講風暴潮及其危害[J].海洋預報,1986,3(2):66-72.

Analysis on storm surge characteristics of a typhoon turn on the high-seas—“Vongfong”as example

MALin-fang1,LU Mei2
（1.Marine Environmental Monitoring Center Station,Taizhou 318016 China;2.Marine monitoring and forecasting center of Zhejiang,Hangzhou 310007 China）

Under the impact of 1419 super typhoon“Vongfong”off the coast(127°E to the east)turning direction,there were three or more super the local warning tide levels in Taizhou coastal stations.In this paper,the causes of the storm water increase in the coastal area of Taizhou under the influence of the norther wind were analyzed.The statistical analysis of typhoon storm surge for five typhoons which turned to north from 127°～132°E and landed in Korea or Kyushu,Japan since 2000 were conducted.The results showed that Kelvin wave plays a more important role in the water increase by north wind or offshore wind.The statistical analysis showed that under these kind of typhoon,water increase of high tide in Taizhou coastal stations was above 50cm,while process water increase of Haimen station is more than 1m.The maximum water increase of storm surge occurred after the typhoon landing or coming to land.

“Vongfong”；turn on the high-seas；storm surge；Statistical analysis

P731.23

A

1003-0239（2017）06-0065-08

10.11737/j.issn.1003-0239.2017.06.008

2016-12-15；

2017-04-24。

馬林芳（1977-），女，工程師，本科，主要從事海洋預報工作。E-mail:mlf77@tom.com