[科普中国]-风暴潮灾害

风暴潮灾害是指由台风、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海面异常升降造成生命财产损失的灾害，又称“风暴增水”、“风暴海啸”、“气象海啸”或“风潮”。风暴潮会使受到影响的海区的潮位大大地超过正常潮位，造成巨大破坏。1

简介因风暴潮造成的灾害。风暴潮又称风暴增水、气象海啸、风暴海啸。中国历史文献中称为海溢、海啸、海侵、大海潮等。风暴潮由强烈大气扰动，如热带气旋（台风、飓风）、温带气旋等引起的海面异常升高现象。国内外学者按照诱发风暴潮的大气扰动特性，把风暴潮分为由热带气旋引起的台风（在北美和印度洋称为飓风）风暴潮和由温带气旋引起的温带风暴潮两大类。风暴潮的空间范围一般为几十千米到上千千米，时间尺度或周期约1～100小时。但有时风暴潮影响区域随大气扰动因素的移动而移动，因此有时一次风暴潮过程可影响几千千米的海岸区域，影响时间长达数天之久。风暴潮引起的海水水位升高一般为1～3米，最大达7米左右。2

主要特点风暴潮所形成的灾害, 有着下列几个特点：

( 1 ) 共生性。海洋风暴潮的产生是与台风或热带气旋的形成, 移动,中心气压值的大小,大风半径的尺度等密切相关。因此, 台风灾害中的所有特点都应在风暴潮灾中反映出来, 包括它们所产生的季节性与区域性。

( 2 ) 依赖性。由于具有共生性的特点,因此在进行风暴潮灾害的预防过程中，台风中的任何变化都将极大地限制风暴潮的发生发展。由于台风环境场或台风木身条件的突变,台风风场大小、路径都会发生急剧的变化，尤其南海台风更是如此,从而造成受扰地区、时间及程度上的复杂变化。

( 3 ) 复杂性。风暴潮灾害的真正效应不仅在于反映了气象的扰动，还反映了近岸地形的变化, 狭湾处，由于地形的收缩作用,风暴潮孤立波将在这里产生增幅效应，孤立波在河道上的传播也会引起波型的改变; 风暴潮波与天文潮水位之间, 更有非线性的祸合作用而显示出多种的风暴潮增水形式。往在产生这样的问题，对台风的数值预报来说, 也许在某种空间尺度上其精度巳是足够的，但对风暴潮的预报来说，这种尺度所显示出来的结果却可能是千差万别的。因此，不同的台风会有不同的暴潮增水，不同的地方也有不同的增水规律，可能的影响因子有上十种的组合，从而构成了风潮灾害预测的复杂性。

( 4 ) 综合性。风暴潮灾害的形成，有着与其他灾害形成的共性。随着社会环境的复杂化，经济的不断发展，一方面灾害激烈化，扩大化，同时也有可能发生新的灾害现象。要研究风潮灾害的形成及发展，不仅要异常重视自然现象和由此造成的直接灾害问题，而且还应该重视次生性的社会影响问题，即人的行为所引起的灾害。比如，风潮灾害的情报通讯与传递问题，风潮灾害发生时人们应采取的行动及其控制等。因此，防灾研究应是自然科学与社会科学的结合,，是一种综合性的问题。1

中国风暴潮灾害情况据不完全统计，仅公元前48 年至公元1949 年的近2 000 年间，有较详细记载的特大风暴潮灾害就有576 次，平均不到4 年就有一次，每次造成的死亡人数少则过千，多则数万至10 多万。40 年来，我国沿岸风暴潮灾害每年造成的直接经济损失已由1950 年代的平均1 亿元左右，增加到1980 年代后期的20 亿元左右。2008 年，我国共发生风暴潮过程25 次，死亡人数56 人，直接经济损失192. 24 亿元。随着我国沿海地区人口密度的增加和经济的迅猛发展，风暴潮灾害造成的损失呈上升趋势，已位居我国各种海洋灾害之首。1

形成机制风暴潮灾害的形成与承载体的脆弱性及孕灾环境息息相关，从观测统计学、瞬变涡动能量学和中尺度数值模拟角度，可深入研究海洋风暴形成的气候特征及可能的动力学机制； 要在分析风暴潮自身特征的基础上，加强影响风暴潮产生因素的研究，如海洋在自身不同热力结构下对热带气旋的响应研究，热带气旋与风暴潮发生频次的关系研究，沿岸地形和海底的深度和形状对风暴潮的高度影响研究，或针对某次风暴潮灾害进行分析研究等，可全面了解风暴潮的形成机理。

风暴潮灾害是天文潮、台风、气象因素、寒潮大风等因素交叉作用的结果 。台风是诱发水位异常变化的强迫力，是台风风暴潮形成的主要因素，寒潮大风也是诱因之一。持续的向岸大风是诱发风暴潮的主要气象因素。强台风风暴潮可以使海平面上升5 ～ 6 m，使影响海区的潮位大大超过正常潮位，当风暴潮和天文大潮高潮位相遇时，会使水位暴涨、导致潮水漫溢、海堤溃决、冲毁房屋，造成严重的经济损失和人员伤亡。1

强弱等级根据增水高度强弱不同分为四个等级：①风暴增水，增水值小于1米；②弱风暴潮，增水值1～2米；③强风暴潮，增水值2～3米；④特强风暴潮，增水值3米以上。风暴潮是破坏作用特别强烈的海洋灾害，若与天文大潮同时发生，二者叠加，往往挟狂风恶浪，以排山倒海之势猛扑海岸或溯江河而上，使滨海地区潮水暴涨，甚至冲毁或漫过海堤、江堤，吞噬城镇、村庄、码头、工厂，淹没耕地，造成特别严重的人员伤亡和财产损失；有时风暴潮还引起崩塌、滑坡，进一步加剧灾害的破坏损失程度。中国风暴潮灾害分布广泛，几乎遍及整个沿海地区；但灾害较严重的地区主要包括：渤海湾至莱州湾沿海、长江口和杭州湾、浙江中部沿海、福建北部沿海、广西沿海地区。2

风暴潮灾害预报研究风暴潮的预报数值模拟技术包括三个方面的内容：一是台风气压场、风场的模拟，二是台风增水的模拟，三是天文潮与增水的耦合模型! 显然，三者有着紧密联系，其预报精度取决于各自的模拟精度。 同时从减灾备灾的角度看，风暴潮灾害预报除了对预报精度的要求外，另一个重要指标就是时效性[11] 。台风运动具有多变性，因此对台风增水预报的预见期不能很长。从提高精度、增加时效等几个方面考虑，目前大多数较为先进的模型都在朝着台风云图—风暴增水一体化数值预报模式发展，模型通过卫星云图接受系统获得台风信息，实时计算台风可能路径和台风增水，结合决策支持系统，形成防治风暴潮灾害的预警系统。

要进行风暴潮的数值预报，高性能的数值模型是关键。目前，国内外的有关研究已取得大量的相关成果，其主要进展表现在如下几个方面：

第一，采用天文潮和风暴潮耦合技术，考虑二者间的非线性效应，提高增水预报的精度。

第二，采用描述在气压场、风场作用下的风暴潮基本方程，进行数值求解! 与传统的经验统计方法比较，综合利用数值模型与统计模型的各自优势，客观地反映台风增水的空间分布和时变过程。

第三，对于我国具体海岸风暴潮的发生发展特定规律进行分析，根据中国海域的地理特征，对东中国海和南中国海分别建立模型。采用二级嵌套网格，保证对岸边浅水区地形有较高的分辨率。结合我国一些沿海地区泥沙输移强度大、地形变化剧烈的特点，

许多模型采用动边界技术，对台风增水引起的滩涂淹没进行较准确地反映。

第四，随着国家实力的增强和科技水平的提高，风暴潮的实际观测资料收集渐趋丰富，通过尽量取得可靠实测资料对数值模型进行验证，包括模型在模拟台风气压分布、台风风速、沿岸台风增水等的多重验证，达到与实测值吻合良好、数值模型精度大幅度提高。

第五，充分利用数值模型在操作上和条件变化上的灵活性，增加模型的动态特征，一些模型可动态跟踪台风中心的移动，随时调整台风参数，减少因台风移动不确定性所引起的预报误差。

第六，随着计算机技术的广泛应用，数值模拟技术已逐步进入一些风暴潮防灾减灾的实际决策过程，大多数模型都在朝着系统化、集成化、通用化的方向发展，模型的研究开发大多都在考虑基层工程师的普遍应用。典型的风暴潮灾害都是天文大潮遭遇强台风引起的。 因此，天文潮的准确预报是风暴潮预报预警的关键技术。 针对天文潮预报的重要性及沿海、河口水利部门对天文潮准确预报的迫切性，河海大学开发了天文潮高精度预报技术。该预报模型采用自动分潮优化技术，从306个分潮中选择对预报站有效的分潮组成分潮系列，求其调和常数。1

本词条内容贡献者为:

屈明 - 副研究员 - 西南大学