珠江河口風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)

項(xiàng)目概況

珠江河口是我國(guó)遭受臺(tái)風(fēng)影響最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，平均每年有5.5個(gè)熱帶氣旋影響該地區(qū)，防臺(tái)風(fēng)暴潮形勢(shì)嚴(yán)峻。近年來(lái)，受氣候變化影響，影響珠江河口的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)次數(shù)呈增加趨勢(shì)，珠江河口接連遭受“天鴿”“山竹”等強(qiáng)臺(tái)風(fēng)襲擊，河口風(fēng)暴潮位屢次突破歷史極值。為更好地開(kāi)展風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)工作，珠科院風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)團(tuán)隊(duì)依托珠江河口原型觀測(cè)平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)暴潮發(fā)展過(guò)程，采用風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)模型和經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)模型進(jìn)行河口風(fēng)暴潮實(shí)時(shí)滾動(dòng)預(yù)報(bào)，以保障珠江河口地區(qū)防洪潮安全。

主要亮點(diǎn)

珠科院自主開(kāi)發(fā)了珠江河口風(fēng)暴潮數(shù)值預(yù)報(bào)模型，模型對(duì)河流—河網(wǎng)—河口—海灣—海域跨尺度整體考慮，耦合風(fēng)—浪—徑—潮等多要素，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、聚焦的風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)。模型覆蓋珠江三角洲，包括珠江河口干流、河網(wǎng)、八大口門(mén)、灣區(qū)、外海，水域面積約4萬(wàn)km2，模型上游至高要、石角、博羅、石咀、老鴉崗控制站，外海到口外100m等深線處。以往預(yù)報(bào)中小尺度河網(wǎng)區(qū)域需進(jìn)行模型嵌套，計(jì)算效率低，為克服這個(gè)局限，采用跨尺度建模，實(shí)現(xiàn)海域、海灣直至珠江口漫灘內(nèi)陸區(qū)物理過(guò)程和數(shù)值模式的無(wú)縫連接?；谧钚碌乃畹匦螖?shù)據(jù)，在河道內(nèi)采用貼體四邊形網(wǎng)格，在河道交匯處及口外復(fù)雜區(qū)域采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，對(duì)珠江三角洲河網(wǎng)、口門(mén)區(qū)以及口外海域進(jìn)行整體考慮。為克服以往預(yù)報(bào)中實(shí)測(cè)資料不足的局限，模型采集原型觀測(cè)平臺(tái)實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)以及珠江三角洲各水文站、潮位站等平臺(tái)的實(shí)時(shí)報(bào)汛數(shù)據(jù)，為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)提供數(shù)據(jù)支撐。數(shù)值模型可調(diào)用多核并行計(jì)算，計(jì)算效率高；模型基于Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，易于部署，可適配國(guó)產(chǎn)軟件環(huán)境。數(shù)值預(yù)報(bào)過(guò)程中同時(shí)引入了經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)模型，以河口重要站點(diǎn)長(zhǎng)序列數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建了風(fēng)暴增水與風(fēng)速、氣壓之間的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)模型和數(shù)值預(yù)報(bào)模型，快速實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)珠江河口風(fēng)暴潮。

應(yīng)用成效

珠科院風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)團(tuán)隊(duì)于2022年實(shí)時(shí)精準(zhǔn)滾動(dòng)預(yù)報(bào)了2207號(hào)“木蘭”、2209號(hào)“馬鞍”、2216號(hào)“奧鹿”和2220號(hào)“納沙”4場(chǎng)臺(tái)風(fēng)暴潮，依據(jù)中央氣象臺(tái)發(fā)布的路徑預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，針對(duì)珠江河口及珠江流域（片）沿海地區(qū)，開(kāi)展登陸前36h、24h、12h的滾動(dòng)風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)，共發(fā)布9期風(fēng)暴潮簡(jiǎn)報(bào)，參與2次珠江防總防汛會(huì)商。24h預(yù)見(jiàn)期的增水預(yù)報(bào)誤差在10%以內(nèi)，預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量較優(yōu)，實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)成果推送給珠江委和澳門(mén)特別行政區(qū)政府有關(guān)部門(mén)，為珠江防總與澳門(mén)地區(qū)防汛防臺(tái)風(fēng)工作提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

>風(fēng)暴潮數(shù)值模型范圍及水深、網(wǎng)格分布圖

>珠江河口原型觀測(cè)平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果