一次强台风引发的沧州沿海风暴潮过程及成因分析

张坤兰，张彦龙，王文娟

(1.国家海洋局秦皇岛海洋环境监测中心站，河北秦皇岛066002；2.国家海洋局南海预报中心，广东广州510310）

1 引言

风暴潮是指由于强烈的大气扰动引起的海面异常升高现象。河北省沧州沿海位于渤海湾西南岸，岸线走向呈西北、东南方向，岸坡平缓，平均水深约18 m，东北向海域宽阔，是东北风的迎风岸。沧州沿海因受地理环境和向岸大风及潮汐、潮流的共同影响，一年四季均会发生不同程度的风暴潮。历史上曾发生过多次严重的风暴潮灾害，尤其台风造成的风暴潮，往往伴随而来的是狂风、暴雨和巨浪，在风、雨、潮、浪四者同时侵袭而来时，常使海岸附近海水满溢，海堤决口，农田、盐田被淹，养殖区被冲，建筑物被毁，人畜伤亡，直接危及当地经济建设和威胁沿海居民的生命财产安全。

从诱发风暴潮的天气系统特征来分类，风暴潮可以分为两类：一类是由台风引起的台风风暴潮；另一类是由温带气旋和冷空气活动而产生的温带风暴潮。台风风暴潮的特点是：来势凶猛，速度快，强度大，风暴潮位较高，破坏力大。温带风暴潮具有强度弱，移动缓慢和持续性等特点[1]。形成较严重风暴潮有两个重要因素：（1）有利的海岸地形和具有广阔的海域；（2）强劲而持久的向岸大风。众所周知，台风每年在我国东部和南部沿海登陆较频繁，而我国北方渤海和黄海主要受温带风暴潮影响。

受特殊地理位置的影响，沧州沿海既是温带风暴潮的严重受灾地段，同时又受北上台风的影响，台风风暴潮时有发生。2012年8月3—4日，受强热带风暴“达维”影响，沧州沿海发生了灾害性的台风风暴潮和海浪灾害，沧州沿海遭受到较大的经济损失。据初步统计，渤海新区受损的绿化树木和部分村庄房屋，沧州沿海损毁的港口码头、堤坝及受灾养殖区和被淹盐田等直接经济损失大约1.7 亿元。从建国以来沧州沿海发生的致灾台风风暴潮共有6次（见表1），最大风暴增水值为236 cm，在沧州沿海造成了重大的风暴潮灾害。因此，了解台风风暴潮特征和准确预警台风风暴潮在渤黄海地区显得尤为重要。本文针对台风“达维”北上穿过山东进入渤海湾后，在沧州沿海引发的一次台风风暴潮进行分析，通过对高空和地面天气图、台站监测数据进行综合分析，结合历史上曾对本地区产生过严重灾害的台风进行路径相似分析，为今后类似台风风暴潮预报预警提供参考。

2 1210号台风“达维”概述

2012年第10号台风“达维”于7月28日20时在日本东京东南方约1330 km的西北太平洋洋面上生成，7月31日早晨在西北太平洋洋面上加强为强热带风暴，8月1日08 时在日本九州岛东南部海面加强为台风，并于2日21时30分前后在江苏省响水县陈家港镇沿海登陆。登陆后，“达维”强度逐渐减弱，3日1 时在江苏省北部减弱为强热带风暴，4 时前后进入山东省境内，3日9时在山东省境内减弱为热带风暴，中心附近最大风力有9 级，最低气压为990 hPa，随后“达维”进入渤海西部海面，4日8时在河北省东北部近海减弱为热带低压，11 时停止编号。

“达维”高纬度生成并西行进入黄海登陆我国，这在历史上是非常少见的，“达维”也是1949年以来登陆长江以北的最强台风。8月1日“达维”进入日本西南部海面后强度持续增强，特别是进入黄海以后中心风力加强到40 m/s，而该台风7 级风圈半径一直小于200 km。“达维”生成后，7月28—30日回旋少动，31日起开始加速，并以每小时30—40 km快速向西偏北方向移动。因此，“达维”具有生成纬度高、强度强、尺度小、移动速度快等特点。

3 天气形式分析

从8月2日20时500 hPa高空图上看（见图1），整个亚欧地区呈现两槽一脊的形势，中纬度地区河套和渤海之间有短波槽活动，槽前有西南气流。同时，海上副热带高压势力较强，位置偏西，覆盖范围大，我国东部沿海大部分地区由副热带高压西侧的偏南气流控制。“达维”在副高边缘偏南气流和低压槽前西南气流共同影响下，快速向西偏北方向移动。4日08 时（见图2），西风槽减弱东移至东北地区，海上副高减弱东撤，“达维”移速减慢，向河北省东北方向移去。

8月3日08时地面天气图显示（见图3），“达维”中心移至36°N，118.2°E山东省中部地区，中心附近最大风速为25 m/s，气压为988 hPa，此时渤海中东部水体受偏东风的影响，不断涌入到渤海湾内，沧州沿海的增水开始增大。3日20 时（见图4），受海上副高阻挡“达维”继续向北偏西方向移动，主体移至河北沧州地区，此时段“达维”中心带来的东北大风使得沧州沿海在3日17 时39 分出现了超警戒潮位的高潮位，4日0时沧州沿海的风暴增水值也达到最大，同时东北大风也在沧州沿海带来了3.0 m 的灾害性大浪。

4 风暴潮过程及成因分析

4.1 增水过程概述

3日9时“达维”位于山东省境内，此时渤海中东部受偏东风的影响，水体不断涌入渤海湾，渤海西部受东北风控制，且风速不断增大，处于渤海湾底部的沧州沿海增水不断增大[2]，这个阶段，正好赶上天文潮涨潮时，两者配合使得沧州沿海的水位快速提高，并在天文高潮时超过警戒潮位，此时沧州沿海的增水值在100 cm 左右。第二个阶段，随着“达维”继续北上，中心接近河北沧州地区，虽然天文潮开始回落，但此阶段沧州沿海的东北风迅速增大到9 级以上，沧州沿海的增水值波动式继续增大，于4日0时达到最大增水值158 cm，在这个阶段，沧州沿海的东北大风占主导地位。第三个阶段，“达维”东北方向移至河北东北部，减弱为热带低压，渤海西部转为偏北风，风速减弱，渤海湾的水体开始向东回流，沧州沿海的增水也开始回落，在4日5时增水值回落至50 cm以下。

4.2 风暴潮成因分析

文章前言提到形成较大风暴潮有两个重要因素：（1）有利的海岸地形和具有广阔的海域；（2）强劲而持久的向岸大风。下面针对这两方面进行详细分析。

4.2.1 地理因素

地理因素主要是指海岸线形状、地理位置等，在同一状况下，因地理上的差异导致风暴潮现象有很大的差别。渤海湾是一个向西凹、呈弧状的浅水湾，潮流进入湾底，潮波遇岸受阻产生反射波，导致湾底潮位急剧上升。渤海湾东南沧州海岸线与潮流基本垂直，为东北大风的迎风岸，便于潮波能量集中，另一方面，沧州海岸地势平坦，河流断面宽浅，河口呈喇叭状，易形成涌潮，海水往往沿河口上溯几十公里，甚至百余公里，这些都构成了多潮灾的地理条件[3]。

4.2.2 大风分析

（1）大风实况

本文利用沧州监测站的风速观测资料进行分析（见图5）。可以看出，从8月3日10 时起风力增为6 级，此后沧州沿海的风速持续增大，极大风力11 级，7 级以上大风持续11 h，6 级以上的大风持续15 h，风向均为东北风，可见强烈而持久的向岸大风是造成这次风暴增水的主要因素。

（2）风速和气压与风暴增水过程的相关关系

分析此次受“达维”影响的沧州沿海风暴增水过程，发现沧州监测站的风速和气压与增水值大小有一定的相关关系[4]。初始阶段，沧州沿海的气压值持续走低，风力为2—5 级的东北风，风暴增水值逐渐增大，增水值从20—40 cm 增大到80—100 cm。第二阶段，随着“达维”中心西移至河北沧州地区，沧州沿海的气压值继续下降，风力增大到10 级，最大风速25 m/s，100 cm 以上的风暴增水维持了8 h，风暴增水值最大为158 cm。第三阶段，沧州沿海的气压值开始缓慢上升，风力逐渐减小，风暴增水值逐渐回落[5]（见图5）。

4.2.3 增水特征分析

从沧州监测站的潮位数据来看（见图6），整个增水过程从8月3日10时开始，3日17时39分，沧州海洋环境监测站观测到了517 cm的高潮位，超当地警戒潮位37 cm，此时风暴增水值为100 cm，到4日0时达到最大增水158 cm。本次台风风暴增水是近几年来沧州沿海增水幅度最大的一次，向岸的潮流在向岸大浪的配合下，在沧州沿海带来了一次灾害严重的风暴潮过程。

第一，“达维”进入山东境内，渤海中东部的偏东大风使得大量水体涌入到渤海湾内[6]，随后“达维”中心移至河北沧州地区，东北大风进一步加剧了沧州沿海的增水；第二，此次增水过程正逢天文大潮期，在天文高潮时沧州沿海出现了超警戒潮位的高潮值，但是增水最高值出现在天文高潮后6 h，增水曲线高值和天文潮低潮位叠加在一起，若东北大风正值天文潮涨潮时，风推潮顺，将会出现更高的潮水位；第三，此次风暴潮过程也出现了二次增水过程，且第二次增水幅度比第一次更大；第四，沧州沿海的最大增水时间和“达维”中心移至河北沧州地区基本一致，沧州沿海的最大增水时间是在4日0时，此时“达维”中心移至河北沧州地区。

5 历史相似分析

台风是诱发沧州沿海风暴潮的重要原因，这类风暴潮多发生在7、8月份[7]。对建国以来发生在沧州沿海的致灾风暴潮进行统计（见表1），其中11 次风暴潮灾害，台风风暴潮6 次，温带风暴潮5 次。6次台风风暴潮中5 次超过警戒潮位，并且致灾最严重，潮位最高的也由台风风暴潮造成，如1997年8月20日台风风暴潮，沧州黄骅潮水位达5.95 m，是自1982年黄骅站建立以来观测到的最高潮位。

表1 1950年以来黄骅港历次致灾风暴潮简表[9]

图7 为6 次北上影响沧州地区的台风路径图，从台风路径来看：5 次台风穿过山东半岛，进入渤海，在其西岸登陆或在辽东半岛登陆时，台风中心影响渤海地区，造成东北大风，风暴增水叠加在天文潮上，引起灾害性风暴潮[3]；1 次台风经黄海在朝鲜半岛登陆，在渤海及黄海北部出现强而持久的偏东大风，海水在风的作用下产生的风海流使海水不断涌入渤海湾内，对于沧州沿海，台风远距离的水体输送[8]，叠加在天文高潮上形成致灾风暴潮。由此可见，北上台风路径也是影响台风风暴潮强度的重要因素。

6 结语

（1）台风风暴潮的强度受地形、气象条件及台风路径的影响显著。“达维”影响期间是天文大潮期，天文高潮时沧州沿海出现了超警戒潮位的高潮位，而后“达维”中心在沧州沿海带来的东北大风使风暴增水值达到最大，“达维”在沧州沿海造成了一次灾害性的台风风暴潮过程；

（2）对历史上致灾台风风暴潮资料分析，北上台风穿过山东半岛，进入渤海西部海面，在其西岸登陆或在辽东半岛登陆时，台风中心影响渤海地区，造成东北大风，是引起灾害性风暴潮的主要因素；同时台风的远距离水体输送也是沧州沿海致灾风暴潮形成的重要因素。通过研究本地区台风风暴潮及路径规律，结合地理环境特点，可以提前预防，及时发布预警报，撤离人财物，减少风暴潮灾害带来的损失。

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