“0601”号台风控制下的广东近岸浪特征

周水华，李远芳,2，冯伟忠，吴迪生

（1. 国家海洋局南海预报中心，广东 广州 510300；2. 中国海洋大学环境工程学院，山东 青岛 266003 ）

“0601”号台风控制下的广东近岸浪特征

周水华1，李远芳1,2，冯伟忠1，吴迪生1

（1. 国家海洋局南海预报中心，广东 广州 510300；2. 中国海洋大学环境工程学院，山东 青岛 266003 ）

利用0601号强台风“珍珠”期间广东省沿岸海洋站的波浪、风况等观测资料，并采用SWAN(Simulating WAves Nearshore)波浪数学模型模拟了本次台风期间灾情最严重的汕头—云澳海域的波况，分析了0601号台风期间广东省近岸的台风浪特点。

台风“珍珠”; 海浪; 海洋灾害

1 台风“珍珠”概况

0601号强台风“珍珠”是2006年我国编号的首个热带气旋，它于5月9日20时在西北太平洋贝劳群岛附近由热带低压发展成热带风暴，中心气压988 hPa，并以15 km/h的速度向WNW方向移动。“珍珠”穿过菲律宾群岛，于13日08时进入南海并加强为台风，中心气压970 hPa，以20 km/h左右的速度继续向WNW方向移动。从13日20时－15日02时“珍珠”以10 ～ 15 km/h的速度稳定向正W方向移动，中心气压迅速下降，到15日02时中心气压为950 hPa，发展为强台风等级。15日08时“珍珠”右转90º，以15 km/h速度向偏N方向移动，强度维持在强台风的等级，中心气压945 hPa，风力增大至45 m/s。17日02时，“珍珠”迅速向NNE方向移动，逐渐逼近粤东汕头地区沿海，17日午夜到18日凌晨，惠东、揭阳、汕头近海进入8级大风范围内，并于18日凌晨2时15分在饶平县、南澳岛和汕头澄海区交界的沿海地区登陆，登陆时中心气压960 hPa，台风中心附近最大风速35 m/s，从进入南海到登陆前连续近5天中心风力都大于12级。珍珠登陆后，移速进一步加快，并沿福建省沿岸向NE而行，其中心经过厦门、泉州、莆田、福州，中心强度逐渐减弱，于18日17时，在福建省宁德附近减弱为低气压至消失。与以往的台风相比较，“珍珠”具有路径奇、强度强、范围广等显著特点。图 1为“珍珠”的路径图。

2 方 法

本文收集了“0601”台风期间广东省沿岸云澳、遮浪、珠海、大万山、闸坡、硇洲以及珠江口大浮标在台风期间的风、浪观测资料，各海洋站的位置见图1。另采用SWAN模式经三重嵌套模拟了受台风灾害最严重的汕头－云澳海域的海浪场，结合风、浪观测资料和台风参数，综合分析了台风期间广东省沿岸浪的特点。

SWAN模式是荷兰发展的适用于海湾的第三代海浪模式，该模式在国内外已得到广泛应用，在我国尹宝树、徐福敏、李燕等人先后用 SWAN模式对渤海湾的台风浪进行计算，如尹宝树等根据渤海的实际情况对 SWAN模式中的风能增长模式进行改进[1]，徐福敏将WW3与SWAN模式的嵌套计算得到8114号台风过程中长江口的台风浪情况[2]。 沙文钰等将该模式用于台湾岛邻近海域、南海湛江港的台风浪后报等[3,4]，关于SWAN模式的相关介绍见文献[5]。本文海浪数值模拟采用大、中、小三重嵌套，大区计算区域为 99°－122°，0°－25°，空间分辨率为 6′ × 6′，中区计算区域为114°－122°，18°－25°，空间分辨率为 1′×1′，小区计算范围为 116°30′－117°20′，23°05′－23°41′，空间分辨率为 0.2′×0.2′。中区和小区的计算范围在图 1有标识。海浪计算所需要的风场数据由采用改进的 Jelesnianski圆形风场计算得到，Jelesnianski圆形风场计算公式为：

图1 0106号台风“珍珠”路径图与波浪测站位置Fig.1 Path of the Typhoon ‘Pearl’ and wave observing station

3 模型计算验证

为保证模式的计算结果可信，采用珠江口大浮标观测的风速资料和云澳站的波浪观测资料分别对风场计算结果和海浪计算结果进行验证，验证效果见图2和图3。计算值与观测值基本接近，认为数值模拟的台风浪场基本可代表“0601”号台风期间的海浪情况。

4 结果分析

4.1 数值模拟结果分析

模拟显示在大风的持续作用下，南海海面波高持续成长，以至在台风中心大浪区出现10.0 m∗∗ 注：若无特殊说明，本文浪高均指有效波高左右的狂浪，从14日台风中心进入南海中部开始至18日凌晨台风登陆，南海海域持续受到4.0 m以上巨浪影响。且随着台风中心北移，台风大浪区也逐渐北移，图4为SWAN模式后报的17日16时的南海北部浪场图，该浪场图显示台风中心到粤东海域后，中心浪高大于8.0 m，珠江口－云澳的粤东海面均出现3.0 m 以上大浪。台风期间珠江口外浮标记录到的最大有效波高近5.0 m，同时刻最大波高近8.0m。

随着台风中心北移，在涌浪和风浪的共同作用下，珠江口－云澳的粤东沿岸浪高逐渐增大，遮浪海洋站和云澳海洋站都观测到到3.0 m以上的大浪。遮浪站最大波高7.5 m，且连续6小时有效波高大于4 m，形成灾害性海浪过程。云澳站实测海浪小于遮浪站，最大波高为5.0 m，当地海洋站工作者推断由于台风中心在18日凌晨到达南澳岛，云澳站17日晚间到18日凌晨的最大波高应达7.0 ～ 8.0 m，17日18时－18日3时云澳观测站有效波高在4.0 m以上。图5为SWAN模式后报的云澳海域17日16时的波浪场，该图显示南澳岛近岸浪高4.0 ～ 5.0 m，南澳岛南部30 m水深处浪高达7.0 m。从实测的波浪观测值和台风浪后报计算结果可以推断，台风‘珍珠’导致了粤东汕尾－汕头－饶平一带形成灾害性海浪，巨浪给粤东沿岸造成严重海洋灾害，尤以汕头－饶平带最为严重。到 18日凌晨台风登陆后，中心风力锐减，海面波高随之迅速回落，到18日8时云澳站实测有效波高仅为2.0 m。

从数模的总体结果来看，0601台风期间广东省沿岸具有浪大，持续时间长的特点，且浪高增长慢，减弱快。从空间分布来看，位于台风8级大风圈内的珠江口和粤东海域浪高显著大于粤西。

图2 浮标站风速验证效果图Fig. 2 Wind velocity verification of Buyo

图 3 云澳站浪高验证效果图 Fig. 3 Significance wave heigh verification of Yunao

图4 SWAN模式后报的南海浪场图（时间：2006-5-17 16：00）Fig. 4 Wave in the South China Sea simulated by SWAN (time： 2006-5-17 16：00)

图5 SWAN模式后报云澳湾浪场图（时间：2006-5-17 16：00）Fig. 5 Wave in Yun’ao coast simulated by SWAN(time： 2006-5-17 16：00)

4.2岸站实测资料分析

图6为根据整个台风过程收集到的各海洋站的波浪观测资料绘制的周期与波高散点图，该图显示云澳站和遮浪站的浪高明显大于同周期下的其它站点的波高，而硇洲站的周期明显大于同波高下的其它站点的周期。该特征显示这次台风过程中以硇洲站为代表的粤西海域主要受涌浪的影响，以云澳站和遮浪站为代表的粤东海域主要受风浪的影响，珠江口海域也以风浪为主。

波高与风速的散点图显示除硇洲站外，其它各站多数浪高随着风速的增大而增大（见图7），风速与浪高呈线性相关。以距离台风中心最近的遮浪站和云澳站与风速的相关性最好，相关系数分别达到（见图8）0.91和 0.88，为高度相关，其它各站相关性小于中度相关（图略）。遮浪站和云澳站浪高与风速的相关关系表达式如下：

图6 周期与波高散点图Fig. 6 Scatter distribution of wave period and wave height

图 7 风速与波高散点 Fig. 7 Scatter distribution of wind velocity and wave height

图8 波高与风速相关分析图Fig. 8 Correlation analysis of wind velocity and wave height

海洋站风浪相关性的差异不仅因海洋站与台风的相对位置有关，还与波浪观测场有关，遮浪站西北方向波浪受阻，当刮西北风时，表现为涌浪，其它各向都为风浪，开阔度好，0601台风期间浪向集中E－W向，西北向浪少出现，观测场对本次波浪观测质量的影响不大，因此波浪与风速的相关性好。

云澳波浪观测点位于外青山上，海拔高度为30.1 m，海浪观测坐北朝南视野开阔，观测区水深10 m左右，海岸均为石头，海底为礁石沙地质；测点东南方约1 000 m外有一小岛（官屿），在测点南1 000 m以内多岩石和暗礁。因此与遮浪站相比，该站波浪观测开阔度稍差，对来自北、东北至东南方向的风（涌）浪有一定影响，0601台风期间云澳站多NE－S向浪，受观测场的影响，波浪与风速的相关性稍差于遮浪站。

各海洋站波高与风速的相关性分析再次佐证了风浪与风速有良好的相关性，台风期间，对于距离台风中心较近的海域，可采用具备良好代表性测站的风速与浪高的经验相关关系式进行浪高预报。

5 小 结

本文根据实测波浪资料和台风浪的模拟结果，分析了 0601台风期间广东省沿岸的海浪特征，得到以下几个结论：

（1）0601台风具有强度大、路径奇、影响范围大的特点，在台风影响下，广东省沿岸具有浪大，持续时间长的特点，且浪高增长慢，减弱快。从空间分布来看，位于台风8级大风圈内的珠江口和粤东海域浪高显著大于粤西，导致粤东沿海出现不同程度的台风浪灾害，以汕头－云澳海域最为严重。

（2）0601期间，粤西以涌浪为主，珠江口以风浪为主，粤东海域风浪性质最为明显，台风期，风浪浪高与风速的成线性相关，相关性良好，尤以距台风中心最近的云澳站和遮浪站最明显。

（3）台风期间风浪的相关程度除受到波浪观测场与台风的相对位置影响之外，还受观测场的开阔度等观测条件限制，对受台风风浪影响海域，可选择具备良好代表性测站的风速与浪高的经验相关关系式进行浪高预报。

[1] YIN Baoshu, YANG Dezhou, SHA Rina, et al. Improvement of different source function expressions in SWAN model for the Bohai Sea [J]. Progress in Natural Science, 2005, 15(8)： 720-724.

[2] Xu Fu-min, Perrie W, Zhang Jun-lun, et al. Simulation of Typhoon-Driven Waves in the Yangtze Estuary withMultiple-Nested Wave Models [J]. China Ocean Engineering, 2005, 19(4)： 613-624.

[3] 陈希, 沙文钰, 闵锦忠. 台湾岛临近海域台风浪的模拟研究 [J]. 海洋预报, 2002, 19(4)： 1-10.

[4] 闵锦忠, 陈希, 沙文钰. 湛江港台风浪分布特征与抗风浪能力分析 [J]. 水动力学研究与进展, 2005, 20(4)： 518-526.

[5] Booij N, Haagsma IJ G, Holthuijsen L H, et al. SWAN Cycle III version 40.41 USER MANUAL [Z]. Delft University of Technology, 2005.

Wave characteristics dominated by typhoon named ‘Pearl’

ZHOU Shui-hua1, LI Yuan-fang1,2, FENG Wei-zhong1, WU Di-sheng1

(1. Sea Forecasting Center of South China Sea, SOA , Guangzhou 510300, China;2. College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266003, China)

Observation data such as waves, winds, typhoon parameters and so on are collected, and SWAN (Simulating WAves Nearshore) wave mathematical model is used to simulate wave field in Shantou-Yun’ao coast sea which suffered the most from ‘Pearl’. By analyzing the wave model simulation output and observation data of wave feature dominated by ‘Pearl’ is understood.

typhoon ‘Pearl’; sea wave; oceanic disaster

P736.22+1

A

1001-6932(2010)02-0130-05

2008-11-19；

2009-11-09

国家海洋局青年海洋科学基金（2008226）

周水华（1979－），女，湖南耒阳人，工程师，物理海洋学硕士，主要从事海洋环境数值预报研究工作，电子邮箱：shhzhou@126.com