Climate Change Research Letters
Vol.3 No.03(2014), Article ID:13840,8 pages
DOI:10.12677/CCRL.2014.33017

Preliminary Results on Storm Surge in China in Resent 30 Years

Qingli Guo1, Manman Xing2, Yingna Dang1, Qian Shi3

1Yantai Weather Bureau, Yantai

2Qingdao Weather Bureau, Qingdao

3Shandong Weather Bureau, Jinan

Email: gqlyt@sina.com

Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

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Received: Apr. 28th, 2014; revised: May 26th, 2014; accepted: Jun. 5th, 2014

ABSTRACT

In this paper, based on a large number of Chinese literature and other marine disaster communique in Chinese history, and with a synoptic viewpoint, the authors analyze the evolution of storm surge process under global warming in this study.

Keywords:Storm Surges, Extratropical Cyclone, Tropical Cyclone

近30年我国风暴潮演变
初步探讨

郭庆利1,邢曼曼2,党英娜1,史  茜3

1烟台市气象局,烟台

2青岛市气象局,青岛

3山东省气象局,济南

Email: gqlyt@sina.com

收稿日期:2014年4月28日;修回日期:2014年5月26日;录用日期:2014年6月5日

摘  要

利用近30年来我国致灾风暴潮的天气、海洋资料,从天气学角度分析风暴潮的演变特征,总结得出热带风暴潮和温带风暴潮的变化特征。

关键词

风暴潮,温带气旋,热带气旋

1. 引言

我国大陆东南两面濒临太平洋,海岸线长达18,000公里,海洋灾害是我国的主要自然灾害之一。中国海洋灾害损失约占全部自然灾害总损失的10%,而风暴潮灾害又为海洋灾害之首,世界上绝大多数因强风暴引起的特大海岸灾害都是由风暴潮造成的[1] -[4] 。

近四十多年中,尽管沿海人口急剧增加,但死于潮灾的人数已明显减少。但随着濒海城乡工农业的发展和沿海基础设施的增加,承灾体的日趋庞大,每次风暴潮的直接和间接损失却正在加重。据统计,中国风暴潮的年均经济损失已由50年代的1亿元左右,增至80年代后期的平均每年约20亿元,90年代前期的每年平均76亿元,1992和1994年分别达到93.2和157.9亿元,风暴潮正成为沿海对外开放和社会经济发展的一大制约因素。本文根据诱发风暴潮的气象条件,从天气学的角度来分析研究近30年来我国风暴潮的发展变化趋势,对灾害性风暴潮的预测和预报具有重要意义。

2. 资料选取收集与质量控制

本文研究资料主要分为天气资料和海洋资料两大部分。

1) 天气资料

1980~2010年的国家局下发的高空天气图、地面图、烟台辖区(11个县市区)的大风观测数据和热带气旋数据,以及2007年后烟台辖区内120座自动气象站观测的风向、风速实况资料。其中高空天气图包括500 hpa、700 hpa和850 hpa三个层次的高度场、温度场。热带气旋数据包括发生时间、登陆时间、登陆时最大风速、登录时中心气压、登陆地点和路径趋向。

2) 海洋资料

由于海洋资料获取具有一定难度,1989年前主要通过查阅大量历史文献,收集整理我国历史上的主要风暴潮过程,包括发生时间、最大潮位、最大增水和灾情统计。1989~2010年国家海洋局下发的中国海洋灾害公报记载的比较详细的重大潮灾过程。

3. 近30年我国风暴潮演变趋势

3.1. 我国风暴潮灾害纪实

表1可以看出,每年的7、8、9月是渤海、黄海沿岸潮位较高的月份,而热带气旋多于此季节影响北方,风暴潮灾害也多发生在这一时期。东海沿岸出现的时间滞后一个月,一般在8、9、10三个月,热带气旋此时正活跃在东海,南海因受地理纬度影响,沿岸多日潮或日潮、半日潮混合海区,天文潮的月际变化不大,但因影响南海的热带气旋最多,时间最长,从5月到11月均有热带气旋登陆于此,即使是小潮期热带气旋引起的强风暴潮迭加在高潮上也能使沿岸受灾,因此南海遭灾的时间可达半年之久,潮灾也较多。

我国的风暴潮灾害主要是由热带气旋所引起,约为82.1%。同时我国是一个多风暴潮灾的国家,华南、东南沿海以热带气旋风暴潮灾为主,而北方沿海除了受到热带风暴潮威胁外,在冬春秋季还有温带气旋及冷空气所引起的温带风暴潮灾[5] -[8] 。根据沿海潮灾纪实,可见渤海湾、莱州湾沿岸;长江口、杭州湾;浙江温州、台州;福建闽江口;粤东、珠江口、雷州半岛东岸;海南的东北部地区是风暴潮多发区、严重区。

3.2. 近22年风暴潮发生频率

根据中国海洋灾害公报(1989~2010)资料分析(表2),1989~1999年间共发生了56次风暴潮灾害,而2000~2010年间共发生了76次。由此可见近22年间风暴潮发生频率在2000年以后明显加大,增加了26.3%,即由5.1次/年增加为6.9次/年。同时由于社会经济的发展,致灾程度明显加深,经济损失也是呈增加趋势。

4. 热带风暴潮

4.1. 登陆我国热带气旋的变化特征

通过对自1949年来登陆我国热带气旋的数量、时间、强度及登陆路径等的分析表明,近半个多世纪以来,在我国登陆的热带气旋表现出以下主要特征:

1) 热带气旋登陆地点趋于集中

1949年~1981年,登陆和影响我国的热带气旋主要集中在华南沿海和海南岛地区;而1982年至今仍主要集中在华东沿海及台湾岛地区,在北纬37度以北和20度以南均有减少趋势。总体来看,近五十多年来,我国热带气旋的最北登陆位置呈现为较明显的逐年南落,并向北纬25度靠近;而最南登陆位置则与之相反,呈逐年北上且也向北纬25度靠近的趋势。热带气旋登陆区域更为集中,北纬25度附近的东

Table 1. Storm surge frequency from month to month in 1980-2010

表1. 1980~2010年逐月风暴潮频数

Table 2. China’s coastal storm surge disasters statistics in 1989-2010

表2. 1989~2010年我国沿海致灾风暴潮统计

南沿海成为热带气旋登陆的主要区域。因此,这一区域遭受登陆热带气旋袭击的危险明显增大。

2) 热带气旋登陆时段趋于集中

热带气旋的登陆时间多集中在7~9月,具有明显的季节性。登陆季节的持续时间平均约4个月,最短不到一个月,最长可达半年。统计表明,近五十多年来,我国热带气旋登陆季节的持续时间缩短了近一个月,热带气旋的登陆时段趋于集中。

3) 登陆热带气旋强度逐年增强

据统计,以热带气旋中心附近的平均最大风力表示其强度,结果显示我国的热带气旋自1980年以后在登陆时的强度有增加的趋势,并且在登陆热带气旋中强度较强的热带气旋所占比重也呈增加的趋势。

4.2. 热带风暴潮天气形势特征

引起风暴潮的热带气旋,相对于发生区域一般会引起强烈的向岸大风,再配合天文高潮期,通常会造成较强的风暴潮灾害。以山东半岛为例,1980年以来,山东沿岸共发生5次热带风暴潮灾害,分别是由8509、9216、9415、9711和0509号热带气旋所引起,其中9216和9711造成严重潮灾,经济损失惨重。通过查找这5次热带气旋路径(图1)可以发现,根据刘学萍等[11] 等对风暴潮预报的天气分型方法,把影响渤海的热带气旋路径大致可分为3个类型:登陆转向型、近海北上型和登陆北上型。相对于渤海湾、莱州湾一般为东北或偏东的向岸大风,而对于青岛附近的南部沿海则多为东南或偏南大风。

4.3. 热带风暴潮灾害特征

因没有1989年前的海洋灾害公报,风暴潮灾害缺乏完整数据,故以下分析多以1989~2010年的资料来代表。根据热带气旋的变化特征,通过分析热带风暴潮灾害发生时间、强度及造成的直接经济损失,总结归纳具有以下三个特征:

1) 风暴潮发生时间与热带气旋登陆时间具有正相关性

图2给出1980年~2010年我国热带风暴潮灾害逐月发生频数,可以看出7~9月为潮灾主要发生期,与热带气旋登陆期重合。同时这段时间也是我国的雨季,海洋潮位本身要高于其他时期,如果再叠加上天文大潮,出现灾害性风暴潮的几率将明显偏高。

Figure 1. Path of tropical cyclone causing Shandong storm surge disaster

图1. 造成山东风暴潮灾的热带气旋路径

2) 热带风暴潮呈增多趋势

由于登陆我国的热带气旋强度呈增强趋势,直接导致了热带风暴潮灾增多。图3给出了1989~2010年间我国热带风暴潮灾的逐年频数,可以看出1989~1999年间,平均每年可达4.73次;而2000~2010年间,平均每年增加到5.45次。由此可以得出热带风暴潮近22年间有增多趋势。

3) 直接经济损失呈增加趋势、因灾死亡人口呈下降趋势

图4图5分别给出了近22年我国风暴潮灾害的直接经济损失和死亡、失踪人口数,可以看出在国

Figure 2. Tropical storm surge disaster occurrence frequency from month to month

图2. 逐月热带风暴潮灾发生频数

Figure 3. Tropical storm surge disaster occurrence frequency year by year

图3. 热带风暴潮灾逐年发生频数

Figure 4. Direct economic loss caused by storm surge disasters

图4. 风暴潮灾害直接经济损失

Figure 5. Dead and missing population in storm surge disasters

图5. 风暴潮灾害中死亡、失踪人口数

民经济的大力发展下,随着濒海城乡工农业的发展和沿海基础设施的增加,承灾体的日趋庞大,每次风暴潮的直接损失正在加重。而由于预报措施发展及政府防灾减灾能力的提高,死亡、失踪人口数出现了明显下降趋势。

5. 温带风暴潮

5.1. 温带风暴潮发生区域及影响系统

由于温带风暴潮是由温带气旋和强冷空气所引起的,其主要发生地区为我国北方的莱州湾、渤海湾,最南端可在苏沪沿海。根据历史潮灾纪实中记录的28次温带风暴潮灾中,只有三次发生在江苏省,发生频率较小,且集中在2004年和2008年。

1980年~2010年共记录24次温带风暴潮灾害,由造成风暴潮的影响系统来看,有11次是由冷锋引起,有7次是由冷锋与气旋(含低压、倒槽)结合引起,有6次是由温带气旋引起。可以看出冷锋引起的风暴潮以及冷锋与气旋配合,是造成温带风暴潮的主要天气系统,出现频率较高。

5.2. 温带风暴潮天气形势特征

温带气旋(含低压)配合冷空气类引起的山东风暴潮占31.25%,且温带气旋多为江淮气旋,发生时间多集中在3~4月[9] [10] 。增水前一天700 hpa高空图上,在华北一带有冷槽,锋区较强,槽前有明显的暖平流输送,槽后有强冷空气堆积。地面图上贝加尔湖附近有一完成的闭合冷高压,长江口到苏北一带有气旋或低压生成,形成“北高南低”的形势,使渤海海域的气压梯度不断加大,黄海吹东南大风,使海水向黄海北部及渤海堆积,随着气旋的东移,气旋中心位于山东半岛或山东半岛与朝鲜半岛之间时,黄海北部由东南大风转为东北大风,使渤海湾、莱州湾等地迅速增水。这时如遇天文大潮,极易出现风暴潮[11] [12] 。这种天气形势多产生于春季,增水强度较大。

如2007年3月4日~5日,渤海沿岸出现的强风暴潮均属于此类天气形势,北方有较强冷空气南下影响(图6),同时有南支槽发展东移,便地面倒槽发展成为气旋,形成“北高南低”的地面气压形势。地面气旋是从苏北发展向东北方向移入山东,再从山东半岛移入黄海(图7)。冷锋过境前渤海吹东南风,冷锋过境后,转为东北大风。气旋移入后,气压梯度加大,导致风速增大,形成强烈而持久的向岸风。

5.3. 温带风暴潮灾害特征

1) 温带风暴潮发生区域集中

Figure 6. Situation on March 4, 2007, 20:00, 850 hpa

图6. 2007年3月4日20时850hPa形势

Figure 7. Figure on the ground on March 4, 2007, 14:00

图7. 2007年3月4日14时地面图

自80年代以来,我国的温带风暴潮绝大多数都是发生在我国北方的渤海湾和莱州湾沿岸,且成灾一般较严重;黄海北部(山东青岛附近)发生频数次之,苏沪沿海最少,目前收集的文献记录仅在2004年和2008年共出现了三次发生在江苏省沿岸的潮灾,这两个地区成灾程度相对较弱。

2) 温带风暴潮灾害呈增多趋势

图8给出了1989~2010年北方致灾温带风暴潮的发生频数,可以看出,前后11年有明显区别。1989~1999年间,形成风暴潮灾害具有不均匀性,有些年份没有潮灾发生,有些年份比较集中,总体平均每年1次;但在2000年后明显增多,基本上每年都有潮灾发生,相对均匀,平均每年1.27次。

3) 温带风暴潮强度没有明显变化趋势

图9给出了1981~2007年威海市出现的18次风暴潮的最高潮位曲线图,以威海站作为代表,可以看出这26年间,最高潮位并没有明显变化趋势,只是在2007年达到了最高点313 cm。

Figure 8. Temperate storm surge disasters occurrence frequency year by year

图8. 致灾温带风暴潮逐年发生频数

Figure 9. Distribution of Weihai temperate storm surge at the highest water level

图9. 威海市温带风暴潮中最高潮位分布图

6. 结论与讨论

1) 从风暴潮发生频次和地域来看,热带风暴潮要明显多于温带风暴潮,且致灾范围也明显大于温带风暴潮,热带风暴潮影响我国大部分沿海,而温带风暴潮仅影响莱州湾、渤海湾等北部沿海。

2) 热带风暴潮是我国主要潮灾类型,其发生时间多集中在7、8、9月。而温带风暴潮多发生在冬春季节。

3) 近30年来,热带风暴潮和温带风暴潮都有增多趋势。

4) 本文主要讨论了从诱发风暴潮灾害的天气系统、逐年发生频次以及经济损失等角度,分析总结了我国风暴潮灾害演变特征。由于缺乏详细资料,未能对潮位变化趋势得出结论。

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