一種遠(yuǎn)海轉(zhuǎn)向型臺風(fēng)的風(fēng)暴增水特點(diǎn)初析
——以1419“黃蜂”為例

馬林芳，盧美

（1.溫州海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，浙江臺州318016；2.浙江省海洋監(jiān)測預(yù)報(bào)中心，浙江杭州310007）

一種遠(yuǎn)海轉(zhuǎn)向型臺風(fēng)的風(fēng)暴增水特點(diǎn)初析
——以1419“黃蜂”為例

馬林芳1，盧美2

（1.溫州海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，浙江臺州318016；2.浙江省海洋監(jiān)測預(yù)報(bào)中心，浙江杭州310007）

通過淺析1419號超強(qiáng)臺風(fēng)“黃蜂”影響期間，臺州沿海在偏北風(fēng)作用下風(fēng)暴增水持續(xù)升高的原因，并對2000年以來類似在127°～132°E之間遠(yuǎn)海轉(zhuǎn)向，且在韓國或日本九州島登陸的5個(gè)同類型臺風(fēng)過程的風(fēng)暴潮增水進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明：在偏北風(fēng)或離岸風(fēng)作用下的增水，開爾文波對其作用較大；受此類臺風(fēng)影響，臺州沿海各測站高潮位增水均達(dá)到50 cm以上，而海門站過程增水均達(dá)到1 m以上，風(fēng)暴潮過程最大增水出現(xiàn)在臺風(fēng)即將登陸或登陸以后。

“黃蜂”；遠(yuǎn)海轉(zhuǎn)向；風(fēng)暴潮；統(tǒng)計(jì)分析

1 引言

臺州沿海是浙江省風(fēng)暴潮災(zāi)害重災(zāi)區(qū)之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)對臺州市沿海造成重大風(fēng)暴潮影響的臺風(fēng)主要有登陸福建北部、浙江和在浙江近岸轉(zhuǎn)向3種類型。根據(jù)盧美等[1]對浙江海門站風(fēng)暴潮增水特征的分析，認(rèn)為近岸轉(zhuǎn)向型熱帶氣旋一般都在124°E以西轉(zhuǎn)向時(shí)，會對臺州沿海產(chǎn)生較大幅度的增水，而且當(dāng)臺風(fēng)移動到28.68°N以北時(shí)，增水幅度開始減小。然而類似1419號超強(qiáng)臺風(fēng)“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(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)向的臺風(fēng)影響臺州期間，其最大潮位增水出現(xiàn)時(shí)，臺風(fēng)中心位置已移動到30°N以北。此類臺風(fēng)中心在日本、韓國周邊時(shí)臺州沿海出現(xiàn)最大增水的熱帶氣旋，很容易讓新手預(yù)報(bào)員放松警惕，忽視其增水影響。但往往此類高潮位風(fēng)暴增水能達(dá)到50 cm以上的熱帶氣旋，會在天文大潮時(shí)出現(xiàn)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(jīng)濟(jì)損失。本文試通過對健跳站、海門站、沙港頭站等的風(fēng)暴潮過程最高潮位和最大增水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，以及對臺風(fēng)“黃蜂”個(gè)例的初步分析，得到此類熱氣氣旋在臺州沿海岸段引發(fā)風(fēng)暴潮的特征，以便為此類風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)累積經(jīng)驗(yàn)。

2 資料及相似臺風(fēng)選取

2.1 資料引用

風(fēng)暴潮資料選自健跳站、海門站兩個(gè)水文站和沙港頭站（代表玉環(huán)西部岸段，此站建站時(shí)間較短，僅有近幾年的兩個(gè)熱帶氣旋過程資料）1個(gè)海洋站；臺風(fēng)定位資料選自溫州臺風(fēng)網(wǎng)；風(fēng)速、風(fēng)向、海浪代表測站選取大陳海洋站。觀測站點(diǎn)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(jù)馬林芳等[2]對坎門站風(fēng)暴過程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)增水極值出現(xiàn)時(shí)間與天文高潮重合的占73%，尤以南登型和近岸轉(zhuǎn)向型最為突出，增水極值均出現(xiàn)在高潮時(shí)間。據(jù)分析，坎門站由于驗(yàn)潮井所處地形等原因，致使該站過程最大增水幾乎均出現(xiàn)在天文高潮時(shí)段。因此，本文未對坎門站的資料進(jìn)行分析。

2.2 相似臺風(fēng)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(qiáng)度達(dá)到臺風(fēng)級別以上，并在該區(qū)間轉(zhuǎn)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(gè)熱帶氣旋（見圖2）。

圖1 觀測站點(diǎn)示意圖

3 超強(qiáng)臺風(fēng)“黃蜂”影響期間基本情況分析

3.1 “黃蜂”基本情況

1419號超強(qiáng)臺風(fēng)“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(shí)（北京時(shí)，下同），“黃蜂”移動路徑轉(zhuǎn)向偏北，12日15時(shí)在126.9°E、29°N開始轉(zhuǎn)向東北方向移動，逐漸遠(yuǎn)離中國沿海，13日08時(shí)30分在日本沈崎市登陸。

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

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

3.2 風(fēng)暴潮增水情況

根據(jù)驗(yàn)潮站資料，健跳站于10月10日上午出現(xiàn)最大50 cm以上的增水，之后隨著臺風(fēng)的北上以及轉(zhuǎn)向，增水值逐漸增大，13日09時(shí)出現(xiàn)147 cm的最大過程增水，12日22時(shí)35分，出現(xiàn)高潮位最大增水106 cm，本次過程中，健跳站9—12日的4個(gè)早高潮均超當(dāng)?shù)鼐涑蔽弧?/p>

海門站于9日上午開始出現(xiàn)50 cm以上的增水，后逐漸增大，至13日10時(shí)出現(xiàn)176 cm的最大過程增水，12日22時(shí)45分，出現(xiàn)高潮位最大增水95 cm，本次過程中，海門站10—12日的3個(gè)早高潮均超當(dāng)?shù)鼐涑蔽弧?/p>

圖2 遠(yuǎn)海轉(zhuǎn)向型臺風(fēng)路徑圖（引自：http://www.wztf121.com/溫州臺風(fēng)網(wǎng)）

沙港頭站于10日上午出現(xiàn)50 cm以上的增水，后逐漸增大，13日07時(shí)出現(xiàn)122 cm的最大過程增水，12日23時(shí)18分，出現(xiàn)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(dāng)?shù)鼐涑蔽弧?/p>

3.3 風(fēng)暴潮特征及成因分析

“黃蜂”風(fēng)暴潮過程增水曲線如圖3（圖中豎直虛線為臺風(fēng)登陸時(shí)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(gè)站更甚；增水的波峰均出現(xiàn)在漲潮時(shí)段；沿海測站最大增水出現(xiàn)臺風(fēng)登陸日本前后2 h內(nèi)；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(shù)據(jù)由溫州中心站計(jì)算得出）。

圖3 臺風(fēng)“黃蜂”影響期間各站過程增水圖

一般來說，導(dǎo)致風(fēng)暴增水的主要因素包括波浪作用和大氣作用，而“在淺水區(qū)的大陸架上，對風(fēng)暴潮波增幅的貢獻(xiàn)，風(fēng)應(yīng)力效應(yīng)相對于氣壓梯度力效應(yīng)占優(yōu)勢”[3]。波浪的輻射應(yīng)力對近岸風(fēng)暴增減水起著十分重要的作用，在近岸波輻射應(yīng)力作用方向與風(fēng)的作用方向相同，從而加強(qiáng)了增水效應(yīng)[4]。從圖4中可以看出，自9日上午開始，大陳站平均風(fēng)7級以上大風(fēng)持續(xù)時(shí)間超過90 h，在此期間臺州沿海潮位也由于持續(xù)NNE大風(fēng)的作用，風(fēng)暴增水幅度也隨之不斷增大。但12日中午開始風(fēng)力有所下降，風(fēng)向也由前幾日的NNE大風(fēng)轉(zhuǎn)為N風(fēng)，至12日20時(shí)開始平均風(fēng)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??；從臺風(fēng)移動路徑上看，12日15時(shí)開始，臺風(fēng)移速加快并向東北方向移動逐漸遠(yuǎn)離臺州沿海，在這種各項(xiàng)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(xù)增大。12日晚高潮期間，臺風(fēng)中心位置位于128.2°E、30.4°N左右（10月12日23時(shí)），臺州沿海各測站出現(xiàn)此次過程的高潮位最大增水；在臺風(fēng)登陸日本枕崎市前后即13日07時(shí)—10時(shí)，臺州沿海各測站出現(xiàn)了此次過程的最大增水。

圖4 臺風(fēng)“黃蜂”影響期間大陳站風(fēng)向和風(fēng)速

圖5 臺風(fēng)“黃蜂”影響期間大陳站有效波高及對應(yīng)周期

由于10月12日、13日為農(nóng)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(fēng)暴潮相互作用加強(qiáng)導(dǎo)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(dāng)前進(jìn)的長波與開爾文波方向一致即自北向南傳播時(shí)，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(chǎn)生增水。13日凌晨開始風(fēng)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(jù)Etopo1水深數(shù)據(jù)，計(jì)算臺州沿海區(qū)域的平均水深約為17 m。根據(jù)開爾文波的理論v=，可以計(jì)算得到開爾文波的傳播速度為13 m/s。我們根據(jù)驗(yàn)潮站的增水?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算兩個(gè)驗(yàn)潮站的滯后相關(guān)，從而估算風(fēng)暴潮的傳播速度。選取選取10月9日12時(shí)—13日16時(shí)這一段計(jì)算兩站的滯后相關(guān)（以海門站為參考）。從圖6可以看出-1和0的相關(guān)系數(shù)都為0.94，從兩個(gè)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(shí)間為1 h。由于兩站距離約為42 km，因此風(fēng)暴潮的傳播速度約為11.7 m/s，這個(gè)值和計(jì)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(shù)據(jù)等。因此，我們初步認(rèn)為造成此次風(fēng)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(fēng)暴潮過程屬于“外來風(fēng)暴潮”，即“風(fēng)暴擾動中心不進(jìn)入研究水域，而在其相鄰海域移行擾動，引起研究水域產(chǎn)生風(fēng)暴潮”[7]。

圖6 海門站和健跳站兩站滯后相關(guān)關(guān)系

4 類似熱帶氣旋的增水統(tǒng)計(jì)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(gè)熱帶氣旋都是外海轉(zhuǎn)向型臺風(fēng)。此4個(gè)臺風(fēng)的基本情況：（1）4個(gè)臺風(fēng)影響期間，臺州沿海地區(qū)沒有較強(qiáng)冷空氣等其他大的系統(tǒng)影響；（2）除1216號臺風(fēng)在24 h和48 h警戒線內(nèi)移動時(shí)間長達(dá)5 d外，其它3個(gè)臺風(fēng)時(shí)間均較短，為1～3 d不等；（3）臺風(fēng)位置最西點(diǎn)略有不同，1216號臺風(fēng)、0215號臺風(fēng)位置略偏西在126.9°～127.8°E間，對臺州沿海產(chǎn)生風(fēng)暴增水的天數(shù)有4～5 d；而0514號臺風(fēng)和0417號臺風(fēng)最西點(diǎn)在130°E附近，臺州沿海產(chǎn)生風(fēng)暴增水天數(shù)約3 d。從圖7和表1看，4次臺風(fēng)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(fēng)基本相似，我們從中主要?dú)w納為以下幾個(gè)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(xiàn)在漲潮時(shí)段，海門站尤為明顯。在臺風(fēng)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(gè)臺風(fēng)期間各站過程增水圖

圖7 （續(xù)）

表1 5個(gè)臺風(fēng)增水情況

（2）最大高潮位增水時(shí)的臺風(fēng)位置

風(fēng)暴潮過程出現(xiàn)高潮位最大增水時(shí)期，臺風(fēng)的中心緯度基本接近（0215號臺風(fēng)除外），均已進(jìn)入30°N附近，1419號臺風(fēng)中心位置在128.2°E、30.4°N左右，1216號臺風(fēng)在128.0°E、30.5°N附近，0514號臺風(fēng)在130.4°E、29.5°N附近，0417號臺風(fēng)中心位置在130.0°E、29.4°N左右，0215號臺風(fēng)在127.5°E、34.1°N左右。高潮位最大增水一般發(fā)生在臺風(fēng)登陸前的一個(gè)高潮時(shí)間，而登陸后的第一個(gè)高潮位增水幅度也較大，達(dá)到50～100 cm不等。

（3）過程最大增水時(shí)的臺風(fēng)位置

臺風(fēng)登陸前的兩個(gè)增水峰值與登陸后的1個(gè)增水峰值均較大，最大峰值一般出現(xiàn)在距登陸時(shí)間較近的漲潮時(shí)段。

（4）風(fēng)與增水值關(guān)系

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

5 結(jié)論

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

（2）此類在127°～132°E之間遠(yuǎn)海轉(zhuǎn)向的熱帶氣旋容易在臺風(fēng)中心位于30°N附近時(shí)造成高潮位最大增水。高潮位最大增水一般發(fā)生在臺風(fēng)登陸韓國或者日本前的一個(gè)高潮時(shí)間，而登陸后的第一個(gè)高潮位增水值相對于前一個(gè)高潮增水值變化不大。預(yù)報(bào)此類系統(tǒng)時(shí)要特別注意分析；

（3）風(fēng)力的大小和持續(xù)時(shí)間的長短，對一個(gè)風(fēng)暴過程來講會產(chǎn)生一些增水貢獻(xiàn)，但對此類遠(yuǎn)海轉(zhuǎn)向型熱帶氣旋來說，風(fēng)力大小的變化和風(fēng)向的改變對增水影響不是非常明顯；

（4）根據(jù)計(jì)算分析，我們初步得出一個(gè)結(jié)論：遠(yuǎn)海轉(zhuǎn)向型熱帶氣旋對臺州沿海產(chǎn)生的風(fēng)暴增水是開爾文波的作用所致，屬于“外來風(fēng)暴潮”類型，即“風(fēng)暴擾動中心不進(jìn)入研究水域，而在其相鄰海域移行擾動，引起研究水域產(chǎn)生風(fēng)暴潮”。

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

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

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

[4]劉秋興,于福江,王培濤,等.輻射應(yīng)力對臺風(fēng)風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)的影響和數(shù)值研究[J].海洋學(xué)報(bào),2011,33(5):47-53.

[5]盧美,嚴(yán)俊.浙江沿岸“0216”號臺風(fēng)風(fēng)暴潮特征及預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)[J].海洋預(yù)報(bào),2003,20(2):15-23.

[6]陶麗.淺水波示意圖[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2013,(2):24-26.

[7]王喜年.風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)及預(yù)報(bào)技術(shù)講座第一講風(fēng)暴潮及其危害[J].海洋預(yù)報(bào),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(yù)報(bào)工作。E-mail:mlf77@tom.com