新核定风暴潮警戒潮位的筛选及适用性研究

付 翔，车助镁，丁 俊，李明杰，李 涛

新核定风暴潮警戒潮位的筛选及适用性研究

付 翔1，车助镁2，丁 俊2，李明杰1，李 涛1

（1.国家海洋环境预报中心，北京100081；2.浙江省海洋环境监测预报中心，浙江杭州310007）

提出了一套风暴潮新核定警戒潮位值的预警报应用方法，并以浙江省为例，从国家中心的角度分析选取了预警报发布站及其发报警戒值，为沿海新警戒潮位值的预警报应用提供借鉴。关键词：风暴潮；警戒潮位；预报应用

1 引言

风暴潮灾害历来是海洋灾害之首，而风暴潮预警报则为减轻风暴潮灾害损失提供了决策依据。我国自1974年正式发布风暴潮预报以来，多次依靠准确的预警预报，大大减轻了风暴潮所造成的危害[1]。

我国的风暴潮预警报是以警戒潮位为预报标尺，当高潮位达到或超过当地警戒潮位的值（说明防护区沿岸可能出现险情和潮灾，需进入戒备或救灾状态[2]），即发布相应的风暴潮预警报。2012年新的《警戒潮位核定规范》（GB/T 17839—2011）颁布实施，沿海各省市都陆续开展了新警戒潮位的核定工作。新国标采用四色警戒核定方法，与《风暴潮、海浪、海啸和海冰灾害应急预案》的四色预警相适应，为发布风暴潮预警预报、指导防灾减灾提供更为科学的决策依据（《浙江省沿海警戒潮位核定技术总报告》）。从各省的核定结果来看，新警戒潮位值不仅延伸为四色值，且随着近年海洋事业的兴起，众多临海功能区和沿海基础设施相继建成完善，新的核定岸段划分也更为细致，给预警预报带来新的挑战。新警戒潮位核定值启用后，尽快在风暴潮预警预报中得到应用，是适应沿海防灾减灾新形势的重要需求。下面以浙江省为例，从国家预报中心的角度探讨新警戒潮位值的适用方法。

2 新警戒潮位的适用步骤及原则

（1）选取预报站点。在风暴潮预警中，水位数据是预报基础，一是需要水位数据通过调和分析得到较为准确的天文潮预报，二是在预警过程中，通过参考前期增水变化情况，可修正预报值，提高预报准确率。因此要发布风暴潮预警报，首先应选取能获取水位数据的站点。另外，由于核定岸段划分细致，如浙江沿海核定了52个岸段，数量众多，作为国家预报台，无法逐个岸段进行预报，因此，即使警戒潮位值是以岸段为核定单元，但国家预报台风暴潮预警报仍然按站点来进行预报发布。从核定岸段的代表潮位站中选取发布预报站点的选取原则为：1）站点数据获取方便；2）站点间隔相对均匀，尽量覆盖每个地级市；3）灾害严重的岸段需有代表站，如温州市的温州、瑞安、鳌江站，虽然距离不远，但各自代表的3个河口均是风暴潮灾害非常严重的岸段；4）在原发报站的基础上增加或替换站点，因为目前发报的站点在代表性上经过了多年检验，能够代表一定区域沿岸的风暴增水特性，同时又兼顾了预报工作量。

（2）确定站点的警戒值。在核定岸段划分细致的情况下，沿岸潮位站与核定岸段不一定一一对应，有时会出现一个站代表了多个岸段，对应多个警戒值的情况，因此需要确定发报站的发报警戒值，即发报时主要针对的岸段。发报警戒值的确定遵循以下原则：1）优先考虑站点所在岸段的警戒值，特别是站点所在岸段与周边岸段增水特征有较大差异的情况下；2）综合考虑周边岸段的情况及站点对周边岸段的代表性；3）根据以往发布警报的经验，综合考虑天文潮、区域增水特点、灾害程度等因素。

3 站点选取

浙江省海岸线曲折绵长，港湾、岛屿众多，目前发布风暴潮预报的站点有11个，主要分布于杭州湾口两岸和各大江江口，其中一半以上为水利部下属潮位站（见表1，其中水利部温州站未参与本次警戒潮位核定）。按照分布间隔均匀的原则，考虑站点对岸段的代表性，在目前发报站之外，杭州湾内应增加1～2个站点，象山港和乐清湾底应各增加1个站点，舟山群岛外海岛屿应增加1个站点（见图1）。

图1 浙江省沿海警戒潮位及代表站图

根据《浙江省沿海警戒潮位核定技术总报告》（以下简称《核定报告》），本次核定选用了33个代表站（见表1），从中分析可增加的预报站。首先考虑预报基础即数据获取情况。表中海洋局站点均能够获取数据，企业站和临时站均无实测数据，水利部潮位站有部分站可通过水利部网站获取数据，但数据质量不稳定且无高低潮数据。除去无数据支持的站，杭州湾内有盐官站和闸口站可选，象山港内有乌沙山站可选，乐清湾底暂时无站可用，等白沙岛自动站建成后再做评估，舟山群岛外海有嵊山站、小衢山站和岱山站可选（见图1）。

表1 浙江沿海警戒潮位核定代表站（摘自《核定报告》）

3.1 杭州湾

绍兴市沿海靠近钱塘江河口段与潮流段交界，是风暴增水易堆积区，应增加一个预报站，但曹娥江口站无实测数据，因此无法加为预报站。同时据了解杭州湾南岸多淤积，普遍测不到低潮（徐家浦站也如是），暂时也不会新建站，因此除镇海站外杭州湾南岸仍然为预报空白区。

钱塘江河口的口外滨海段的水动力环境主要受潮汐的控制，而盐官站和闸口站已位于钱塘江河口段[3]，受径流影响较大。风暴潮进入杭州湾以后，传播规律与天文潮相似[4]。图2为摘自《核定报告》的乍浦、盐官、闸口站的同期潮位曲线图，由图可看出，乍浦站还呈显著的正弦波潮汐曲线，盐官站已呈现锯齿状波形，到闸口站，受地形和径流影响，潮波曲线变形严重，已不是典型的感潮河段，且从闸口站始，沿江上游各站点的水位历史最高记录均为洪水造成[4]，因此闸口站不适合作为风暴潮预报站。

给出盐官站夏季和冬季一个月的水位曲线（见图3），可看出该站低潮不退。分别将澉浦、镇海、盐官站同期整年潮位数据经质量控制后进行1a资料的调和分析，3站均方差分别为22.3、15.1和27.4，可见盐官站潮位数据震荡较大。利用分析出的调和常数进行潮汐预报，再与实测潮位数据相减，得到3个站的余水位。从3站对比来看，盐官站和澉浦站会经常有较大的增水减水现象，即使在无天气过程影响、近海无风暴潮（镇海站无明显增减水）的情况下，两站也有无规律、较明显的增减水（见图4）。

图2 乍浦、盐官、闸口同期潮位曲线

图3 盐官站2015年潮位曲线

图4 镇海、澉浦、盐官站2014年1月15—20日余水位曲线

图5 台风路径图

从风暴潮过程看，近几年浙江遭受了3次显著台风风暴潮过程，分别为1211号“海葵”、1416号“凤凰”和1509号“灿鸿”台风风暴潮过程。1416号“凤凰”和1509号“灿鸿”路径相似，本文选取强度较大的灿鸿风暴潮过程进行分析。图5为1211号和1509号台风路径图。1211号“海葵”登陆宁海县，盐官站增水明显不如乍浦和澉浦站规律，增水峰总是突兀的拉升，幅度达1 m甚至2 m以上，且增水峰值与两站相比，也时高时低。1509号“灿鸿”登陆舟山后转向，盐官站增水同样在1 h内突然拉升到峰值，且峰值有时高于乍浦和澉浦站，有时在两站中间，有时低于两站。钱塘江河口是游荡型河口，自然状态下，河床大幅冲淤，河槽频繁摆动，会对沿岸潮势和水位产生影响[5]。盐官站这样不规律的增水，以及低潮不落的情况，说明其受地形和径流的影响显著，因此不推荐盐官站作为预报站考虑。

3.2 象山港

图6 镇海、澉浦、盐官站台风风暴潮曲线

图7 乌沙山站2015年潮位曲线

象山港内乌沙山站为海洋局2008年新建的潮位站，目前数据稳定（见图7）。从1211号“海葵”和1509号“灿鸿”风暴潮过程来看（见图8），乌沙山增水与石浦站较为同步，增水峰高于石浦站，时间滞后2 h左右，符合湾内站增水特征。因此乌沙山站推荐为新增预报站。

3.3 舟山群岛外海岛屿

舟山群岛外海嵊山站、小衢山站和岱山站均建站多年，其中嵊山站已建站20 a，数据质量稳定（图略）。从位置看，嵊山站位于东北端，小衢山站位于中部，正对杭州湾口，岱山站位于西南靠近舟山本岛。从1211号“海葵”和1509号“灿鸿”风暴潮过程看（见图9），岱山和小衢山有明显的增水峰值，且步调基本一致，但嵊山站却呈现一个平缓的震荡增水过程。考虑岱山站与舟山本岛站位置相近，而嵊山站对近岸海域增水特征的代表性不足，且嵊山海域波浪大，消波差[6]，因此推荐小衢山站为新增预报站。

3.4 替换发报站

本次警戒潮位核定，原发布预警报的水利部温州站未被选为代表站，而是用水利部龙湾站为代表核定计算瓯江口两岸的警戒潮位。但水利部龙湾站无法获取水位数据，而洞头站又离灾害严重的温州市区和瓯江口较远，因此，需等龙湾海洋站建成观测后，依托龙湾海洋站发布预警报。

考虑到数据获取及时及完整性等因素，建议用健跳海洋站和舟山海洋站替换原发布预警报的健跳水文站和定海水文站（两站位置见图10）。健跳海洋站与健跳水文站同位于健跳港内，两站相距3 km左右，潮汐性质相似，靠近港口的水文站潮差略小，海平面略低，两站2016年天文高潮值一致（见表2），且增水过程也十分一致（见图11），适宜替换。

图8 石浦、乌沙山站台风风暴潮曲线

图9 岱山、小衢山、嵊山站台风风暴潮曲线

图10 替换站位置图

定海水文站和舟山海洋站相距约25 km，潮汐性质介于正规半日潮和不正规半日潮之间，舟山海洋站海平面较低，潮差较大，高潮位较高。从两站的位置来看，定海站面对宁波穿山半岛，四周大小岛屿星罗棋布，水道交错，地形复杂，受沿岸流影响大，周围海域水体因天气系统造成的变化通过水道反映至潮位站，其位置易形成水位堆积[6]，主要代表舟山港域航道的水位变化情况，附近位于水道交汇处的镇海站也可兼顾代表；而舟山站面朝开阔外海，增水较定海站小且更为平缓（见图12），在风暴潮过程中可代表整个舟山本岛区域的增水。

表2 健跳海洋站和水文站潮汐特征值对比

图11 健跳海洋站和水文站台风风暴潮曲线

表3 舟山海洋站和定海水文站潮汐特征值对比

图12 舟山、定海站台风风暴潮曲线

4 警戒值的确认

前文确定了浙江省沿海13个发布风暴潮预警报的站点，根据《核定报告》，部分站点对应代表多个不同警戒值的岸段，需要确定一个主要预报岸段，用其警戒值作为发报站的警戒值发布预警报。表4是摘自《核定报告》的选定发报站代表岸段的核定警戒值情况。

乍浦站代表的平湖市分两个岸段，乍浦站位于乍浦港岸段，但乍浦港岸段较短，不如平湖市岸段覆盖区域大，因此选用平湖市岸段警戒值作为乍浦站发报值。

澉浦站位于海盐县，代表海盐县岸段及其对岸的余姚沿海岸段，海盐县沿海有中国第一座核电站秦山核电站，且海盐县城区也靠近海边，而余姚沿海则在近年建成了沿海防护林带，大大提高了其防灾能力，因此选用海盐县岸段警戒值作为澉浦站发报值。

镇海站位于甬江口岸段，代表甬江口及镇海区沿海岸段，选用覆盖范围较大的镇海区沿海岸段警戒值作为镇海站发报值。

乌沙山站位于象山县沿海象山港中段，分别代表象山港宁海县岸段和象山县岸段，考虑到风暴增水易堆积于湾底，且宁海湾沿海为人口聚集区，强蛟镇半岛不仅是象山港重点发展的海上运动生态旅游区，坐落着游艇俱乐部、宁海电厂、强蛟海运码头等大型临港产业，应为象山港预报重点，同时考虑港湾增水大，四色警戒值的间隔应偏大为宜，因此选用宁海县岸段警戒值作为乌沙山站发报值。

健跳海洋站在核定报告中代表宁海县三门湾岸段，但该站位于三门县健跳港内，与代表该岸段的健跳水文站潮汐、增水性质基本一致，考虑到三门县沿海特别是健跳港周边经济发展较好，东南特钢、三门核电站等大型企业都位于三门县，且风暴潮灾害严重，而宁海县三门湾岸段多为泥滩围垦，因此选用三门县岸段警戒值作为健跳海洋站发报值。

海门站位于椒江区椒江河口，代表临海市沿海和椒江河口岸段，椒江河口为台州市城区所在地，海门港是我国著名、典型的超浅海河口港湾[7]，向来是风暴潮灾害的严重地区。临海市沿海多浅海滩涂，受风暴潮影响小，因此选用椒江岸段警戒值作为海门站发报值。

表4 选定发报站代表岸段及警戒值情况（摘自《核定报告》）

龙湾站位于龙湾区瓯江口沿岸，代表的是瓯江口两岸乐清市岸段和龙湾区岸段，以及位于瓯江口的灵昆岛岸段，均为人口密集区，城镇、港口众多，考虑到龙湾区作为温州中心城区东扩的发展重地，温州机场也位于龙湾区沿海，因此采用龙湾区岸段警戒值作为龙湾站的发报值。

鳌江站位于平阳县，代表平阳县沿海及苍南县北部鳌江口沿海岸段，平阳县沿海多山地，而苍南县鳌江口沿海向来是风暴潮灾害严重地区，作为温州沿海产业带重点发展的苍南临港产业基地和江南海涂围垦工程，横跨苍南县沿海的龙港、芦浦、鲃艚3镇，因此选用苍南县鳌江口段警戒值作为鳌江站发报值。

此外，剩下的舟山、小衢山、石浦、坎门、瑞安五站各自取其代表岸段的警戒值作为发报值。

5 总结及建议

本文依据《浙江省沿海警戒潮位核定技术总报告》，结合风暴潮预警工作实际情况，以国家中心的角度分析选取了浙江省13个风暴潮预警发布站，确定了各个站点发布预警的警戒值。13个站分别为

乍浦、澉浦、镇海、乌沙山、石浦、舟山、小衢山、健跳、海门、坎门、龙湾、瑞安、鳌江，其中龙湾站还需等待建站观测后才能发布预警报。新定的13个发报站分属5个地级市，基本覆盖了浙江沿海风暴潮敏感区和灾害严重岸段，杭州、绍兴市沿海由于地理原因没有代表站，从防灾减灾的角度考虑，杭州湾南岸绍兴市沿海和温州市乐清湾北岸应新建潮位站，以满足杭州湾南岸和乐清湾的预警需求。另外温州江心屿岸段历来是瓯江口风暴潮灾害的重中之重，之前发报的温州水文站也位于江心屿，建议增加核定该岸段的四色警戒值，以满足温州市区的预警需求。

[1]王喜年.风暴潮预报知识讲座[J].海洋预报,2001,18(1):73-78.

[2]《中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 17839—2011警戒潮位核定规范[S].北京:中国标准出版社,2012.

[3]谢亚力,黄世昌.钱塘江河口风暴潮经验预报[J].海洋预报, 2006,23(1):54-58.

[4]朱军政.杭州湾台风风暴潮综合水位预报可视化[J].海洋预报, 2003,20(4):30-38.

[5]徐有成,黄世昌,周建敏.钱塘江河口洪水特性[C]//第十六届全国水动力学研讨会论文集.上海:中国力学会,2002.

[6]江海东.舟山海域不同地形下风暴潮增水影响差异性初探[D].青岛:中国海洋大学,2014.

[7]施素芬,王敏俊.浙江中南部台风暴潮特征及灾害评估[C]//2006年全国重大天气过程总结和预报技术经验交流会论文集.南昌:中国气象局预测减灾司,2007.

An application approach of new warning water level in storm surge forecasting and warning

FU Xiang1，CHE Zhu-mei2，DING Jun2，LI Ming-jie1，LI Tao1

（1.National Marine Environmental Forecasting Center,Beijing 100081 China;2.Marine Monitoring and Forecasting Center of Zhejiang,Hangzhou 310007 China）

This paper proposed an application approach of new warning water level in storm surge forecasting and warning.Based on this method,and taking Zhejiang Province as an example,we select the warning release stations and judge its warning release values in Zhejiang Province from the point of view of the National Center. This example provides reference for application of new warning water level.

storm surge;warning water level;forecast application

P731.23

A

1003-0239（2017）02-0001-09

10.11737/j.issn.1003-0239.2017.02.001

2016-06-17；

2016-07-21。

国家科技支撑计划（2013BAB04B02）。

付翔（1980-），女，副研究员，硕士，主要从事风暴潮预警预报和研究。E-mail：fx@nmefc.gov.cn